RU2707956C1 - Omnidirectional annular antenna with active counterweight - Google Patents
Omnidirectional annular antenna with active counterweight Download PDFInfo
- Publication number
- RU2707956C1 RU2707956C1 RU2019109776A RU2019109776A RU2707956C1 RU 2707956 C1 RU2707956 C1 RU 2707956C1 RU 2019109776 A RU2019109776 A RU 2019109776A RU 2019109776 A RU2019109776 A RU 2019109776A RU 2707956 C1 RU2707956 C1 RU 2707956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- loops
- antenna
- wire
- counterweight
- longitudinal axis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике, в частности, к кольцевым всенаправленным антеннам с универсальной поляризацией.The invention relates to antenna technology, in particular, to circular omnidirectional antennas with universal polarization.
Широко известны кольцевые антенны, используемые как на декаметровых, так и на метровых волнах и являющиеся горизонтально поляризованными антеннами с изотропным (всенаправленным) излучением. Одной из известных антенн с горизонтальной поляризацией является «Большое колесо» или The Big Wheel (Mellen R., Milner C. The Big Wheelon Two // ARRLQST 1961. Vol. XLV. №9. P. 42-47), в виде трех петлевых рамок, с длиной периметров соизмеримой с длиной волны, близких по форме к треугольникам, равномерно распределенных по кругу. Источник сигнала подключается в центре антенны с параллельным соединением трех петель. Секторное размещение петель в горизонтальной плоскости обеспечивает круговое излучение с горизонтальной поляризацией. Известна всенаправленная кольцевая антенна, являющаяся модернизацией «Большего колеса», «Колесо в наклонных плоскостях» или The Skew-Planar Wheel (Mellen R., Milner C.The Skew-Planar Wheel Antenna // ARRLQST 1963. Vol. XLVII. №11. P. 11-13), которая имеет четыре петли, но плоскость каждой из них повернута на угол 45 градусов, по отношению к горизонтальной плоскости. В результате этого диаграмма направленности остается изотропной, но поляризация в данном случае эллиптическая, а не горизонтальная.Ring antennas are widely known, used both on decameter and meter waves and which are horizontally polarized antennas with isotropic (omnidirectional) radiation. One of the known horizontal polarized antennas is the Big Wheel or The Big Wheel (Mellen R., Milner C. The Big Wheelon Two // ARRLQST 1961. Vol. XLV. No. 9. P. 42-47), in the form of three loop frames, with a perimeter length comparable with the wavelength, close in shape to triangles, evenly distributed in a circle. The signal source is connected in the center of the antenna with a parallel connection of three loops. Sectorial placement of loops in the horizontal plane provides circular radiation with horizontal polarization. Known omnidirectional ring antenna, which is a modernization of the "Big Wheel", "Wheel in inclined planes" or The Skew-Planar Wheel (Mellen R., Milner C. The Skew-Planar Wheel Antenna // ARRLQST 1963. Vol. XLVII. No. 11. P. 11-13), which has four loops, but the plane of each of them is rotated by an angle of 45 degrees, relative to the horizontal plane. As a result of this, the radiation pattern remains isotropic, but the polarization in this case is elliptical rather than horizontal.
Недостатком известной антенны является низкая надежность из-за хрупкости скелетной конструкции с недостаточно устойчивым креплением ажурного антенного устройства.A disadvantage of the known antenna is its low reliability due to the fragility of the skeletal structure with insufficiently stable mounting of the openwork antenna device.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой в качестве изобретения антенне, прототипу, является всенаправленная кольцевая антенна (патент RU №2482579 от 20.05.2013, бюл. №14), содержащая проволочные петли, равномерно распределенные по кругу и синфазно питаемые от одной коаксиальной линии. Плоскость каждой из петель повернута относительно плоскости, проходящей через вертикальную продольную ось антенны, при этом угол поворота петель зависит от требуемого соотношения составляющих электромагнитного поля на горизонтальной и вертикальной поляризации. Ниже петель установлен усеченный сплошной проводящий конус, являющийся противовесом петлевой комбинации, к вершине которого гальванически присоединены нижние концы петель, а внутри него проходит линия питания антенны.The closest in technical essence to the antenna claimed as an invention, the prototype, is an omnidirectional ring antenna (patent RU No. 2482579 dated 05/20/2013, bull. No. 14) containing wire loops evenly distributed in a circle and in-phase powered from one coaxial line. The plane of each of the loops is rotated relative to the plane passing through the vertical longitudinal axis of the antenna, while the angle of rotation of the loops depends on the required ratio of the components of the electromagnetic field on the horizontal and vertical polarization. Below the loops, a truncated solid conductive cone is installed, which is a counterbalance to the loop combination, to the top of which the lower ends of the loops are galvanically connected, and the antenna feed line passes inside it.
Недостатком прототипа является сложная антенная ажурная конструкция петель в комбинации со сплошным конусным противовесом, повышенная ветровая нагрузка и пониженная механическая надежность с невозможностью настройки готовых изделий.The disadvantage of the prototype is the complex antenna openwork design of the loops in combination with a continuous conical counterweight, increased wind load and reduced mechanical reliability with the inability to configure finished products.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа и разработка всенаправленной кольцевой антенны, способной работать при горизонтальной и вертикальной поляризации электромагнитного поля.The objective of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prototype and the development of an omnidirectional ring antenna capable of working with horizontal and vertical polarization of the electromagnetic field.
Технический результат изобретения достигается техническим решением при введении активного противовеса.The technical result of the invention is achieved by a technical solution with the introduction of an active counterweight.
Техническое решение всенаправленной кольцевой антенны с активным противовесом обеспечивается тем, что она содержит проволочные петли-излучатели, равномерно распределенные по кругу и синфазно запитанные от одной коаксиальной линии. Плоскость каждой из петель повернута относительно плоскости, проходящей через вертикальную продольную ось антенны с углом поворота петель в зависимости от требуемого соотношения составляющих электромагнитного поля на горизонтальной и вертикальной поляризации. Ниже установлен конусный противовес с гальванически соединенными нижними концами петель к его верхней части, внутри которого проходит линия питания антенны. Конусный противовес выполнен скелетным, и содержит проволочные двухпроводные четвертьволновые шлейфы, равномерно распределенные по кругу, по числу проволочных петель, которые соединены разомкнутыми концами с клеммами питания проволочных петель. Замкнутые концы наклонных петель сторон конусного противовеса соединены между собой проводником, образующим внешний кольцевой периметр конуса.The technical solution of an omnidirectional ring antenna with an active counterweight is provided by the fact that it contains wire loop emitters uniformly distributed in a circle and in-phase powered from one coaxial line. The plane of each of the loops is rotated relative to the plane passing through the vertical longitudinal axis of the antenna with the angle of rotation of the loops depending on the required ratio of the components of the electromagnetic field on the horizontal and vertical polarization. Below is a conical counterweight with galvanically connected lower ends of the loops to its upper part, inside which the antenna feed line passes. The conical counterweight is skeletal, and contains wire two-wire quarter-wave loops uniformly distributed in a circle, according to the number of wire loops that are connected by open ends to the power terminals of the wire loops. The closed ends of the inclined loops of the sides of the conical counterweight are interconnected by a conductor forming an outer annular perimeter of the cone.
Эквипотенциальные точки внутренних сторон каждой проволочной петли могут быть дополнительно соединены проводниками с общей точкой на продольной оси.Equipotential points of the inner sides of each wire loop can be further connected by conductors to a common point on the longitudinal axis.
Эквипотенциальные точки внутренних сторон каждой проволочной петли, соединенные проводниками с общей точкой на продольной оси, могут быть соединены по продольной оси проводником с клеммой питания.The equipotential points of the inner sides of each wire loop connected by conductors to a common point on the longitudinal axis can be connected along the longitudinal axis by a conductor to the power terminal.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что конусный скелетный противовес выполнен активным, в виде набора проволочных двухпроводных четвертьволновых шлейфов. Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что шлейфы равномерно распределены по кругу, по числу проволочных петель, по сторонам, образующим конус.The novelty in the device according to the invention is seen in the fact that the conical skeletal counterweight is made active in the form of a set of wire two-wire quarter-wave loops. The novelty in the device according to the invention is seen in the fact that the loops are evenly distributed in a circle, according to the number of wire loops, on the sides forming a cone.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что шлейфы соединены разомкнутыми концами к клеммам питания проволочных петель.The novelty in the part of the device according to the invention is seen in the fact that the cables are connected by open ends to the power terminals of the wire loops.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что замкнутые концы шлейфов соединены между собой проводниками, образующими внешний кольцевой периметр конусного противовеса.The novelty in the device according to the invention is seen in the fact that the closed ends of the loops are interconnected by conductors forming the outer annular perimeter of the conical counterweight.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что эквипотенциальные точки внутренних сторон каждой проволочной петли соединены проводниками с общей точкой на продольной оси.The novelty in the device according to the invention is seen in the fact that the equipotential points of the inner sides of each wire loop are connected by conductors to a common point on the longitudinal axis.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что эквипотенциальные точки внутренних сторон каждой проволочной петли соединенные проводниками с общей точкой на продольной оси, соединены по продольной оси проводником с клеммой питания.The novelty in the device according to the invention is seen in the fact that the equipotential points of the inner sides of each wire loop are connected by conductors with a common point on the longitudinal axis, connected along the longitudinal axis by a conductor with a power terminal.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что для большего влияние на стабилизацию электрических характеристик от внешних переизлучателей противовес выполнен активным.The novelty in the part of the device according to the invention is seen in the fact that for a greater influence on the stabilization of electrical characteristics from external re-emitters, the counterweight is made active.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что конусный скелетный противовес в виде набора проволочных двухпроводных четвертьволновых шлейфов увеличивает ветроустойчивость всей антенной системы.The novelty in the device according to the invention is seen in the fact that the conical skeletal counterweight in the form of a set of wire two-wire quarter-wave loops increases the wind resistance of the entire antenna system.
Новизна в части устройства по изобретению усматривается в том, что конусный скелетный противовес в виде набора проволочных двухпроводных четвертьволновых шлейфов за счет введения дополнительных проводников обеспечивает повышенную механическую надежность антенны.The novelty in the device according to the invention is seen in the fact that the conical skeletal counterweight in the form of a set of wire two-wire quarter-wave loops due to the introduction of additional conductors provides increased mechanical reliability of the antenna.
Сочетание отличительных признаков и свойств как в заявленном устройстве всенаправленной кольцевой антенны с активным противовесом из технической, научной литературы и патентной документации не выявлено, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinguishing features and properties as in the inventive device omnidirectional ring antenna with an active counterweight from the technical, scientific literature and patent documentation has not been identified, therefore, it meets the criteria of novelty and inventive step.
Промышленная применимость заявленного технического решения усматривается в сравнительной простоте изготовления, тиражирования и эксплуатации, в повышенных электрических показателях, возможности использования на промышленной основе и конкурентоспособном уровне.Industrial applicability of the claimed technical solution is seen in the comparative simplicity of manufacture, duplication and operation, in increased electrical performance, the possibility of industrial use and a competitive level.
Предлагаемая всенаправленная кольцевая антенна с активным противовесом иллюстрируется чертежами.The proposed omnidirectional ring antenna with an active counterweight is illustrated in the drawings.
На фиг. 1 приведен эскиз отправной версии всенаправленной кольцевой антенны с активным противовесом.In FIG. Figure 1 shows a sketch of the starting version of an omnidirectional ring antenna with an active counterweight.
На фиг. 2 приведен эскиз полной версии всенаправленной кольцевой антенны с активным противовесом.In FIG. Figure 2 shows a sketch of the full version of an omnidirectional ring antenna with an active counterweight.
На фиг. 3, 4 приведены основные электрические параметры всенаправленной кольцевой антенны с активным противовесом по результатам компьютерного моделирования в программе MMANA.In FIG. Figures 3 and 4 show the main electrical parameters of an omnidirectional ring antenna with an active counterweight according to the results of computer simulation in the MMANA program.
Предлагаемая всенаправленная кольцевая антенна с активным противовесом (фиг. 1), содержит проволочные петли 1, равномерно распределенные по кругу и синфазно питаемые от одной коаксиальной линии с клеммами питания «а» и «б». Плоскость 2 каждой из петель 1 повернута относительно плоскости 3, проходящей через вертикальную продольную ось 4 антенны на угол α поворота петель в зависимости от требуемого соотношения составляющих электромагнитного поля на горизонтальной и вертикальной поляризации. Ниже петель 1 установлен конусный противовес 5 с гальванически соединенными нижними концами петель 1 к его верхней части, клемме питания «а». Внутри конусного противовеса 5 проходит линия питания антенны, к центральному проводу которой подключены верхние концы петель 1, образуя клемму «б». Конусный противовес 5 выполнен скелетным и содержит проволочные двухпроводные четвертьволновые шлейфы 6, равномерно распределенные по кругу, по числу проволочных петель 1, которые соединены разомкнутыми концами к клеммами питания «а» и «б», проволочных петель 1. Замкнутые концы шлейфов «в» соединены между собой проводниками 7, образующими внешний кольцевой 8 периметр конусного противовеса 5.The proposed omnidirectional ring antenna with an active counterweight (Fig. 1), contains
В предлагаемой всенаправленной кольцевой антенне с активным противовесом (фиг. 2) эквипотенциальные точки «с» внутренних сторон каждой проволочной петли 1 могут быть соединены проводниками 8 с образованием общей точки 9 на вертикальной продольной оси 4.In the proposed omnidirectional ring antenna with an active counterweight (Fig. 2), the equipotential points “c” of the inner sides of each
При этом, общая точка 9 на вертикальной продольной оси 4, образованная при соединении эквипотенциальных точек «с» внутренних сторон каждой проволочной петли 1 проводниками 8, может быть по вертикальной продольной оси 4 соединена проводником 10 с клеммой питания «б».Moreover, the
Всенаправленная кольцевая антенна с активным противовесом работает следующим образом.Omni-directional ring antenna with an active counterweight works as follows.
Равномерное распределение петель 1 антенны и шлейфов противовеса 6 по кругу обеспечивают в горизонтальной плоскости всенаправленное излучение сигнала в зоне углов 360°. За счет того, что петли 1 установлены с поворотом относительно вертикальной продольной оси 4 антенны, токи в излучающих частях антенны формируют поле излучения, имеющее вертикальную и горизонтальную составляющие. Конусный активный противовес 5 участвует в качестве дополнительного экрана в формировании круговых диаграмм направленности и улучшает согласование антенны с коаксиальной линией питания. В результате этого антенна имеет достаточно равномерные всенаправленные диаграммы в горизонтальной плоскости и способна работать при горизонтальной и вертикальной поляризации электромагнитного поля. Изменяя угол α поворота петель 1, можно получить требуемое соотношение составляющих электромагнитного поля на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Таким образом, использование в кольцевой антенне наклонных проволочных петель 1 совместно с конусным активным противовесом 5, выполненным скелетным, содержащим проволочные двухпроводные четвертьволновые шлейфы 6, решает поставленную задачу и обеспечивает достижение требуемого технического результата - способность всенаправленной кольцевой антенны с активным противовесом работать при вертикальной и горизонтальной поляризации электромагнитного поля. Соединение эквипотенциальных точек «с» внутренних сторон каждой проволочной петли 1 проводниками 8 с общей точкой 9 на вертикальной продольной оси 4 не нарушает синфазности работы петель 1, но, подобно включению классических шунтов, изменением расстояния точек их подключения от клеммы питания «б» можно изменять входное сопротивление антенны и вести настройку. Соединение общей точки 9 на продольной оси 4 проводником 10 по продольной оси с клеммой питания «б» повышает добротность антенны за счет дополнительного электрического симметрирования относительно точки нулевого потенциала и увеличивает электрическую надежность. Таким образом, решается поставленная задача по настройке готовых изделий.The uniform distribution of the
Использование в конструкции только проволочных элементов, технологически и конструктивно упрощает антенное устройство и снижает ветровые нагрузки на антенну, а введение новых проводников 8 и 10 при дополнительном механическом соединении петель с несущей продольной осью в виде проводника 10 обеспечивает гарантии надежности. Таким образом, решается поставленная задача по упрощению и повышению надежности.The use of only wire elements in the design technologically and structurally simplifies the antenna device and reduces wind loads on the antenna, and the introduction of
Доводы полностью подтверждает анализ работы технического решения по изобретению на основании результатов компьютерного моделирования основных параметров в программе MMANA на частоте 300 МГц, показанных на фиг. 3 и 4. На фиг. 3 показаны диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскости, где внутренний контур принадлежит горизонтальной поляризации, а внешний контур - вертикальной поляризации. На фиг. 4 показано изменение коэффициента согласования в полосе 100 МГц.The arguments are fully confirmed by the analysis of the technical solution of the invention based on the results of computer simulation of the main parameters in the MMANA program at a frequency of 300 MHz, shown in FIG. 3 and 4. In FIG. Figure 3 shows the radiation patterns in the horizontal and vertical plane, where the inner contour belongs to the horizontal polarization, and the outer contour belongs to the vertical polarization. In FIG. 4 shows the variation of the matching coefficient in the 100 MHz band.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109776A RU2707956C1 (en) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Omnidirectional annular antenna with active counterweight |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109776A RU2707956C1 (en) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Omnidirectional annular antenna with active counterweight |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2707956C1 true RU2707956C1 (en) | 2019-12-02 |
Family
ID=68836556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019109776A RU2707956C1 (en) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Omnidirectional annular antenna with active counterweight |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2707956C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1631635A1 (en) * | 1987-12-18 | 1991-02-28 | Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Ring array |
RU2346364C1 (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-10 | ФГУ 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации | Circular antenna |
RU2482579C1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Omnidirectional circular antenna |
RU2587495C2 (en) * | 2014-05-23 | 2016-06-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Method of transmitting signals through omnidirectional circular log periodic vertically polarised antenna array and antenna array therefor |
-
2019
- 2019-04-02 RU RU2019109776A patent/RU2707956C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1631635A1 (en) * | 1987-12-18 | 1991-02-28 | Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Ring array |
RU2346364C1 (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-10 | ФГУ 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации | Circular antenna |
RU2482579C1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Omnidirectional circular antenna |
RU2587495C2 (en) * | 2014-05-23 | 2016-06-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Method of transmitting signals through omnidirectional circular log periodic vertically polarised antenna array and antenna array therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2267889A (en) | Antenna with wide wave range | |
DE112014005080T5 (en) | Compact multiport MIMO antenna with high port separation and low radiation pattern correlation, as well as methods of making same | |
US20200185825A1 (en) | Collinear antenna structure with independent accesses | |
US20180366825A1 (en) | Adjustable stacked phase-mode feed for 2d steering of antenna arrays | |
RU166256U1 (en) | ANTENNA OF THE CIRCULAR POLARIZATION OF THE QUASI-SHUNT "CLEVER" | |
RU2707956C1 (en) | Omnidirectional annular antenna with active counterweight | |
CN103887600B (en) | Wireless coverage antenna element, antenna module and multi-antenna component | |
US2818562A (en) | Loop antennas for television signals | |
WO2009110131A1 (en) | Antenna device | |
US3202995A (en) | Steerable circular traveling-wave antenna | |
JP4795449B2 (en) | Antenna device | |
RU2482579C1 (en) | Omnidirectional circular antenna | |
JP5702673B2 (en) | Antenna device | |
US2267613A (en) | Broadcast antenna | |
RU164857U1 (en) | DIRECTED DIRECTOR ANTENA | |
RU2640095C2 (en) | Milkin-kalitenkov triangle-arc circular polarization antenna | |
RU164860U1 (en) | DIRECTED DIRECTOR ANTENNA | |
US3281849A (en) | Horizontally-polarized wire-grid lens radiator | |
RU203260U1 (en) | Biconical antenna | |
Moullin | Radiation from large circular loops | |
CN201682058U (en) | Dual-polarized omnidirectional antenna | |
RU2803282C1 (en) | Omnidirectional ball antenna for television | |
US2973514A (en) | Parallel plate transmission line antenna | |
US2278560A (en) | Antenna | |
RU2324268C1 (en) | Broadband zigzag antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210403 |