RU151857U1

RU151857U1 - BROADBAND ANTENNA

Info

Publication number: RU151857U1
Application number: RU2013122933/08U
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Лунин; Владимир Анатольевич Альшенецкий; Артем Сергеевич Круглов; Михаил Олегович Колесников
Original assignee: Открытое акционерное общество "АНГСТРЕМ"
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2015-04-20

Abstract

1. Широкополосная антенна, состоящая из высокочастотного разъема 1, к контактам которого посредством коаксиального кабеля 2 подключается широкополосный трансформатор 3, обеспечивающий трансформацию сопротивлений с коэффициентом 1:4, к выходу которого подключен параллельный колебательный контур, соединенный с основным антенным полотном 7, отличающаяся тем, что для лучшего согласования в нижней части рабочего диапазона параллельный колебательный контур конструктивно выполнен из коаксиального кабеля 4, проходящего внутри полой части полотна антенны 5, центральная жила которого с одной стороны присоединена к основному антенному полотну 7, а с другой - к выходу трансформатора 3, оплетка коаксиального кабеля 4 со стороны антенного полотна присоединена к центральной жиле, а место их соединения присоединено к верхнему торцу полой части полотна 5, оплетка коаксиального кабеля 4 со стороны трансформатора 3 присоединена к нижнему торцу полой части полотна 5, а между указанными выше двумя точками соединения включается конденсатор 6.2. Широкополосная антенна по п. 1, отличающаяся тем, что конденсатор 6 имеет номинал 430 пФ.3. Широкополосная антенна по п. 2, отличающаяся тем, что нижняя часть рабочего диапазона составляет 27-550 МГц.4. Широкополосная антенна по п. 3, отличающаяся тем, что коаксиальный кабель 4 имеет длину 170-180 мм.5. Широкополосная антенна по п. 4, отличающаяся тем, что полая часть полотна 5 может быть выполнена как гибкой, так и жесткой.1. A broadband antenna, consisting of a high-frequency connector 1, to the contacts of which, through a coaxial cable 2, a broadband transformer 3 is connected, which provides resistance transformation with a factor of 1: 4, the output of which is connected to a parallel oscillatory circuit connected to the main antenna sheet 7, characterized in that for better coordination in the lower part of the operating range, the parallel oscillatory circuit is structurally made of coaxial cable 4 passing inside the hollow part of the polo the antenna core 5, the central core of which is connected on one side to the main antenna sheet 7, and on the other hand to the output of the transformer 3, the braid of the coaxial cable 4 from the side of the antenna fabric is connected to the central core, and the place of their connection is connected to the upper end of the hollow part of the fabric 5, the braid of the coaxial cable 4 from the side of the transformer 3 is connected to the lower end of the hollow part of the web 5, and a capacitor 6.2 is turned on between the above two connection points. Broadband antenna according to claim 1, characterized in that the capacitor 6 has a nominal value of 430 pF. 3. The broadband antenna according to claim 2, characterized in that the lower part of the operating range is 27-550 MHz. A broadband antenna according to claim 3, characterized in that the coaxial cable 4 has a length of 170-180 mm. The broadband antenna according to claim 4, characterized in that the hollow part of the web 5 can be made both flexible and rigid.

Description

Полезная модель относится к антенной технике, а именно, к несимметричным штыревым антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости. Полезная модель может использоваться в качестве передающей и приемной антенны для радиосвязи, с портативными, носимыми, возимыми и стационарными радиостанциями.The utility model relates to antenna technology, namely, to asymmetric whip antennas with vertical polarization and a circular radiation pattern in the horizontal plane. The utility model can be used as a transmitting and receiving antenna for radio communications, with portable, wearable, portable and stationary radio stations.

Предлагаемая широкополосная антенна превосходит существующие антенны широкой рабочей полосой частот (отношение верхней рабочей частоты к нижней fmax:fmin может достигать 20:1). Кроме того, антенна имеет во всей полосе частот коэффициент усиления, достижимый обычно только узкополосными антеннами, работающими на одном частотном диапазоне (участке диапазона).The proposed broadband antenna is superior to existing antennas with a wide working frequency band (the ratio of the upper working frequency to the lower fmax: fmin can reach 20: 1). In addition, the antenna has a gain in the entire frequency band, usually achieved only by narrow-band antennas operating on the same frequency band (band portion).

Известны следующие принципы построения варианты конструктивного исполнения несимметричных широкополосных антенн с круговой диаграммой направленности и вертикальной поляризацией:The following principles of construction are known: design options for asymmetric broadband antennas with a circular radiation pattern and vertical polarization:

1 - дискоконусная антенна1 - discus antenna

2 - антенна с элементами согласования, распределенными по всей длине полотна.2 - antenna with matching elements distributed along the entire length of the canvas.

3 - антенна с широкополосным согласующим устройством в начале полотна, которое обеспечивает согласование входного сопротивления антенны в рабочей полосе частот.3 - an antenna with a broadband matching device at the beginning of the canvas, which provides coordination of the input impedance of the antenna in the working frequency band.

Дискоконусная антенна имеет большие размеры, что делает ее неудобной при использовании с портативными и носимыми радиостанциями. Кроме того, отношение верхней рабочей частоты к нижней fmax: fmin обычно не более, чем 5:1.The discus antenna is large in size, which makes it inconvenient when used with portable and wearable radio stations. In addition, the ratio of the upper operating frequency to the lower fmax: fmin is usually not more than 5: 1.

Известные антенны, построенные по принципам 2 и 3, имеют малый коэффициент усиления, особенно в нижней части рабочего диапазона. Это вызвано тем, что в согласующих цепях кроме реактивных элементов (индуктивностей и емкостей) используются активные (резистивные) нагрузки, вносящие существенные потери мощности сигнала.Known antennas, built on the principles of 2 and 3, have a low gain, especially in the lower part of the operating range. This is due to the fact that in the matching circuits, in addition to reactive elements (inductances and capacitors), active (resistive) loads are used, which introduce significant losses of signal power.

Аналогом, наиболее близким по параметрам, является антенна фирмы Trival antene AD-25/CW-3512. Источник информации: http://www.trival-antennas-masts.com/datoteke/Ad-25-cw-3512.pdfThe analogue closest in parameters is the antenna of Trival antene AD-25 / CW-3512. Source of information: http://www.trival-antennas-masts.com/datoteke/Ad-25-cw-3512.pdf

Указанная антенна работает в диапазоне частот 30-512 МГц и наиболее близка по назначению и размерам к антенне, предлагаемой в качестве полезной модели.The specified antenna operates in the frequency range 30-512 MHz and is closest in purpose and size to the antenna, proposed as a utility model.

Из данных производителя известно, что коэффициент усиления антенны AD-25/CW-3512 в диапазоне рабочих частот меняется от -17 дБ до -2 дБ.From the manufacturer’s data it is known that the gain of the AD-25 / CW-3512 antenna in the operating frequency range varies from -17 dB to -2 dB.

Антенна построена с использованием широкополосного согласующего устройства, в котором применен резистор для получения приемлемого значения коэффициента стоячей волны (КСВ). Однако, недостаток данной антенны заключается в том, что такой принцип построения препятствует получению высокого коэффициента усиления.The antenna is built using a broadband matching device, in which a resistor is used to obtain an acceptable standing wave coefficient (SWR). However, the disadvantage of this antenna is that such a construction principle prevents the obtaining of a high gain.

В основу настоящей полезной модели положена задача создания конструкции широкополосной антенны, позволяющей добиться высокого коэффициента усиления в диапазоне частот 27-550 МГц при значении КСВ, не превышающем 3,5.The present utility model is based on the task of creating the design of a broadband antenna, which allows to achieve a high gain in the frequency range 27-550 MHz with an SWR value not exceeding 3.5.

Поставленная задача достигается тем, что широкополосной антенны, которая состоит из высокочастотного разъема 1, к контактам которого посредством коаксиального кабеля 2 подключается широкополосный трансформатор на длинных линиях 3, обеспечивающий трансформацию сопротивлений с коэффициентом 1:4, к выходу которого для лучшего согласования в нижней части рабочего диапазона подключен параллельный колебательный контур, соединенный с основным антенным полотном 7, причем параллельный колебательный контур выполнен из коаксиального кабеля 4 длиной 170-180 мм, проходящего внутри полой части 5 полотна, центральная жила кабеля 4 с одной стороны присоединена к основному антенному полотну 7, а с другой - к выходу трансформатора 3, оплетка коаксиального кабеля 4 со стороны основного антенного полотна 7 присоединена к центральной жиле, а место их соединения присоединено к верхнему торцу полой части полотна 5, оплетка коаксиального кабеля 4 со стороны трансформатора 3 присоединена к нижнему торцу полой части полотна 5, а между указанными выше двумя точками соединения включается конденсатор 6 номиналом 430 пФ. Кроме этого полая часть полотна 5 может быть выполнена как гибкой (в виде пружины), так и жесткой (в виде отрезка трубки).The problem is achieved in that a broadband antenna, which consists of a high-frequency connector 1, to the contacts of which, through a coaxial cable 2, is connected to a broadband transformer on long lines 3, which provides resistance transformation with a factor of 1: 4, to the output of which for better matching at the bottom of the working range connected parallel oscillatory circuit connected to the main antenna sheet 7, and the parallel oscillatory circuit is made of coaxial cable 4 dl another 170-180 mm passing inside the hollow part 5 of the fabric, the central core of cable 4 is attached to the main antenna web 7 on the one hand and to the output of transformer 3 on the other, the braid of the coaxial cable 4 from the main antenna fabric 7 is connected to the central core and the place of their connection is connected to the upper end of the hollow part of the web 5, the braid of the coaxial cable 4 from the side of the transformer 3 is connected to the lower end of the hollow part of the web 5, and a capacitor 6 is connected between the above two connection points with a minimum of 430 pF. In addition, the hollow part of the web 5 can be made as flexible (in the form of a spring), and rigid (in the form of a piece of tube).

Для пояснения предполагаемой полезной модели предложены следующие чертежи.To clarify the proposed utility model, the following drawings are proposed.

На фиг.1 Конструкция антенны диапазона 35-550 МГц.Figure 1 The design of the antenna range 35-550 MHz.

На фиг.2 Конструкция широкополосного трансформатора.Figure 2 Design of a broadband transformer.

На фиг.3 Конструкция антенны с расширенным диапазоном частот 27-550 МГц.Figure 3 The design of the antenna with an extended frequency range of 27-550 MHz.

Пример конструкции антенны диапазона 35-550 МГц приведен на фиг.1.An example of the design of the antenna range 35-550 MHz shown in Fig.1.

Антенна состоит из высокочастотного разъема 1, к контактам которого посредством коаксиального кабеля 2 подключается широкополосный трансформатор 3.The antenna consists of a high-frequency connector 1, to the contacts of which a broadband transformer 3 is connected via a coaxial cable 2.

Пример конструкции широкополосного трансформатора 3 показан на фиг.2. Трансформатор выполнен на длинных двухпроводных линиях волновым сопротивлением 100 Ом.An example of the design of a broadband transformer 3 is shown in figure 2. The transformer is made on long two-wire lines with a wave impedance of 100 ohms.

Трансформатор состоит из 2-х идентичных отрезков двухпроводных линий 8 и 9, из которых один отрезок намотан кольцевом на ферритовом сердечнике 10, а другой - на изоляционном каркасе 11. На входе трансформатора линии соединяются параллельно, на выходе - последовательно, что обеспечивает трансформацию сопротивлений с коэффициентом 1:4.The transformer consists of 2 identical segments of two-wire lines 8 and 9, of which one segment is wound round on a ferrite core 10, and the other on an insulating frame 11. At the input of the transformer, the lines are connected in parallel, at the output - in series, which provides resistance transformation with 1: 4 ratio.

К выходу широкополосного трансформатора подключается антенное полотно 12. Для обеспечения нормального согласования с помощью вышеописанного метода полотно антенны должно быть изготовлено из плоской металлической ленты шириной не менее 16 мм, или из стержня (трубки) круглого сечения с диаметром также не менее 16 мм.An antenna sheet 12 is connected to the output of the broadband transformer. To ensure normal coordination using the above method, the antenna sheet must be made of a flat metal tape with a width of at least 16 mm, or from a rod (tube) of circular cross section with a diameter of at least 16 mm as well.

Пример конструкции с расширенным диапазоном частот (27-550 МГц) приведен на фиг.3. Дополнительно к вышеописанному способу, для лучшего согласования в нижней части рабочего диапазона используется параллельный колебательный контур, конструктивно выполненный на части полотна антенны.An example of a design with an extended frequency range (27-550 MHz) is shown in Fig.3. In addition to the above method, for better matching, a parallel oscillatory circuit, structurally made on the part of the antenna sheet, is used in the lower part of the operating range.

Антенна также состоит из высокочастотного разъема 1, к контактам которого посредством коаксиального кабеля 2 подключается широкополосный трансформатор 3.The antenna also consists of a high-frequency connector 1, to the contacts of which a broadband transformer 3 is connected via a coaxial cable 2.

К выходу трансформатора подключается коаксиальный кабель 4. Кабель проходит внутри полой части 5 полотна антенны. Полая часть полотна может быть выполнена как гибкой (в виде пружины), так и жесткой (в виде отрезка трубки).Coaxial cable 4 is connected to the transformer output. The cable passes inside the hollow part 5 of the antenna sheet. The hollow part of the web can be made either flexible (in the form of a spring) or rigid (in the form of a tube segment).

Оплетка кабеля 4 присоединяется внизу к полой части 5 полотна.The cable sheath 4 is attached at the bottom to the hollow part 5 of the web.

Центральный проводник кабеля 4 присоединяется к выходу трансформатора 3.The central conductor of the cable 4 is connected to the output of the transformer 3.

Между указанными выше двумя точками соединения включается конденсатор 6.Between the above two connection points, a capacitor 6 is turned on.

На верхнем конце кабеля 4 центральная жила и оплетка спаиваются вместе и эта точка соединяется с верхним торцом полой части полотна. Сюда же присоединяется основная часть 7 полотна. Таким образом, получается параллельный колебательный контур, состоящий из конденсатора 6, части 5 полотна антенны и отрезка коаксиального кабеля 4. Указанный контур обеспечивает согласование выходного импеданса трансформатора 3 и входного сопротивления полотна антенны в области нижних частот (27-35 МГц) рабочего диапазона.At the upper end of cable 4, the central core and the braid are soldered together and this point is connected to the upper end of the hollow part of the web. The main part 7 of the canvas joins here. Thus, a parallel oscillatory circuit is obtained, consisting of a capacitor 6, part 5 of the antenna sheet and a piece of coaxial cable 4. This circuit ensures the matching of the output impedance of transformer 3 and the input resistance of the antenna sheet in the low-frequency range (27-35 MHz) of the operating range.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет расширить нижнюю часть рабочего диапазона частот до 27 МГц.Thus, the proposed utility model allows you to expand the lower part of the operating frequency range up to 27 MHz.

ЛитератураLiterature

1. Ротхаммель К. Антенны: Пер. с нем. - 3-е изд., доп. - М.: Энергия, 1979.1. Rothammel K. Antennas: Trans. with him. - 3rd ed., Ext. - M .: Energy, 1979.

2. Сверхширокополосные антенны. Сб. статей. Пер. с англ. Под ред. Л.С. Бененсона. М, «Мир», 1964.2. Ultra-wideband antennas. Sat articles. Per. from English Ed. L.S. Benenson. M, Mir, 1964.

3. http://www.trival-antennas-masts.com/datoteke/Ad-25-cw-3512.pdf.3. http://www.trival-antennas-masts.com/datoteke/Ad-25-cw-3512.pdf.

Claims

1. A broadband antenna, consisting of a high-frequency connector 1, to the contacts of which, through a coaxial cable 2, a broadband transformer 3 is connected, which provides resistance transformation with a factor of 1: 4, the output of which is connected to a parallel oscillatory circuit connected to the main antenna sheet 7, characterized in that for better coordination in the lower part of the operating range, the parallel oscillatory circuit is structurally made of coaxial cable 4 passing inside the hollow part of the polo the antenna core 5, the central core of which is connected on one side to the main antenna sheet 7, and on the other hand to the output of the transformer 3, the braid of the coaxial cable 4 from the side of the antenna fabric is connected to the central core, and the place of their connection is connected to the upper end of the hollow part of the fabric 5, the braid of the coaxial cable 4 from the side of the transformer 3 is attached to the lower end of the hollow part of the web 5, and a capacitor 6 is turned on between the above two connection points.

2. The broadband antenna according to claim 1, characterized in that the capacitor 6 has a nominal value of 430 pF.

3. The broadband antenna according to claim 2, characterized in that the lower part of the operating range is 27-550 MHz.

4. The broadband antenna according to claim 3, characterized in that the coaxial cable 4 has a length of 170-180 mm.

5. The broadband antenna according to claim 4, characterized in that the hollow part of the web 5 can be made both flexible and rigid.