Антенная система

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 30706 19) сял Н 01021 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тве приемо-передающей связи "Алтай-Зм". Целью тся улучшение равномернаправленности в гори- кости, что достигается икальной опоры из меов и размещением поэв с соответствующим между этажами, а также х прямоугольных рамок.их поле в горизонтальпользовано в качес антенны системы изобретения являе ности диаграммы зонтальной плос выполнением верт таллических уголк тажно вибраторо разносом в этаже и введением плоски перераспределяющ ной плоскости, 5 и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Государственный союзный проектныйинститут Министерства связи СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1288791, кл. Н 01 0 21/29, 1986.(57) Изобретение относится к антеннамСВЧ- и УВЧ-диапазонов и может быть исИзобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве приемо-передающей антенны УВЧ и СВЧ диапазонов, а конкретно для системы связи "Алтай-ЗМ".Известна система подвижной радиотелефонной связи "Алтай-Зм", являющаяся многоствольной системой связи, Антенная система центральной станции одного ствола состоит из двух четырехэтажных антенн с пространственным разносом (1,5 - 2,0)Л, состоящих из типовых шунтовых волновых вибраторов, установленных на типовой стойке сечение 210 х 210 мм. Обычно на верхней площадке башни или на кровле высотного здания устанавливаются 4 или 5 типовых стоек с пространственным разносом (5 - 10) Л, каждая из которых содержит квадратную опору высотои 11,7 м с вертикально установленными на ее боковых гранях по четыре типовых волновых вибратора в каждом этаже четырехэтажной антенны.К недостаткам такой типовой антенной системы, содержащей типовые волновые вибраторы в этаже, можно отнести ее громоздкость ввиду большого числа вибраторов (32), большой вес, когда устанавливаются по 4 вибратора в этаже, и большая неравномерность Д,Н. в горизонтальной плоскости, когда установлены два вибратора в этаже, а также большая стоимость антенной системы одного ствола. Кроме того, типовые вибраторы имеют низкое согласование на частоте приема (КБВ0,45),Наиболее близкой к данной является ненаправленная антенна, содержащая первый и второй элементы, закрепленные на противоположных сторонахвертикальной опоры и выполненные в виде плоского рефлектора и вибратора, установленного на одной из его сторон, причем вибраторы обращены в противоположные стороны, при этом каждый плоский рефлектор закреплен вертикальной кромкой на вертикальной опоре под углом 0 - 60 к плоскости, проходящей через точки крепления плоских рефлекторов к вертикальной опоре.Такая антенная система устанавливается на опорах большого диаметра, так как вибраторы устанавливаются на экранах, а установка экранов требует сечения опоры не менее 0,5 Л, так как расстояние между вибраторами должно быть кратное целому числу волн, Для такой антенны характерна большая разность амплитудных уровней парциальных Д.Н. вибраторов для азимутальных углов, при которых уровни амплитуд, излучаемых каждым вибратором в этих направлениях, находятся в противофазе, т,е, необходимо создание парциальной Д.Н, специальной формы,Недостатком такой системы является ее узкополосность, так как для каждого диаметра опоры при разбросе вибраторов на расстоянии к Л, где к - целое число, требуется различная ширина экранов и каждый раз новое расположение вибраторов относительно кромки экранов. С увеличением диаметра опоры увеличивается разнос вибраторов на большее расстояние кЛ, что приводит к увеличению габаритных размеров конструкции экранов и сужается полоса рабочих частот, увеличивается парусность и, соответственно, нагрузка на опору, что приводит к снижению емкости радиоборудования, устанавливаемого на опоре,Целью изобретения является получение круговой Д.Н. в горизонтальной плоскости с заданной неравномерностью + 3 дБ многоэтажной антенны с КУС7 дБ при минимальном количестве вибраторов в одном этаже, например двух, имеющих высокое согласование (КБВ) во всем рабочем диапазоне частот 300 - 350 мГц (расширение диапазонности).Указанная цель достигается тем, что в известной антенной системе, содержащей вертикальную опору с закрепленными на ней вибраторами, согласно изобретению вертикальная опора высотой (10 - 12) Л выполнена из двух металлических уголков сечением (0,23 х 0,23)Л или (О;29 х 0,29)Л, (где Л - длина волны), плотно прилегающих друг к другу внешними поверхностями одних из своих полок со смещением (0,12 - 0,17)Л,. Вибраторы закреплены фланцами на внутренних поверхностях не прилегающих полок с разносом в этаже (0,45 - 0,6) Ли расстоянием между этажами (0,8 - 1,0) Л, Кроме того, введены плоские прямоугольные рамки, закрепленные на ребрах полок на одном уровне с вибраторами, их плоскости составляют угол 15 - 20, отсчитываемый от плоскостей полок в сторону их внешних поверхностей, их размеры по вертикали составляют 1 + 10, где 1, - размер 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вибратора, а по горизонтали (0,37 - 0,41)Л, Причем горизонтальные части соседних по вертикали плоских прямоугольных рамок соединены перемычками, установленными с возможностью перемещения по горизонтали.С целью расширения рабочего диапазона частот и улучшения согласования вибраторы выполнены длиной (0,32 - 0,35) Лиз двух одинаковых плеч, которые изготовлены в виде коаксиальных внутренней трубы с диаметром (0,0208 - 0,023)Л и внешней трубы толщиной стенок(0,002 - 0,004)Л и внешним диаметром (0,05 - 0,06)Л, закороченных на концах металлическим диском, В зазоре с минимальным размером (0,010 - 0,012)Л между плечами внешние трубы плеч косо срезаны и к ним подсоединены коаксиальный фидер, проходящий внутри стойки вибратора высотой (0,25 - 0,28)Л с внешним диаметром (0,032 - 0,035) Л, причем внутренние трубы плеч закреплены на стойке вибратора, а центры вибраторов размещены на расстоянии (0,18 - 0,22)Л от внутренней поверхности прилегающих полок, металлических уголков,На фиг. 1 изображена антенная система, состоящая из опоры, образованной двумя 90 уголками 250 х 250 мм, и двух полуволновых шунтовых вибраторов в одном этаже; на фиг, 2 - конструкция и размеры полуволнового шунтового вибратора; на фиг, 3 - графики измеренного КБВ типового шунтового вибратора для ЦС системы "Алтай-ЗМ", установленного на экране 1 х 1 м, и предлагаемого шунтового полуволнового вибратора на экране 1 х 1 м; на фиг. 4 - экспериментальные Д.Н. в горизонтальной плоскости парциальных излучателей антенной системы из двух полуволновых шунтовых вибраторов в одном этаже, когда второй вибратор нагружен на согласованную нагрузку; на фиг. 5- экспериментальные Д,Н, в горизонтальной плоскости антенной системы из двух синфазно запитан ных полуволновых шунтовых вибраторов в одном этаже,Антенная система содержит в каждом этаже 4-этажной синфазной антенной системы по два вертикально установленных шунтовых полуволновых вибратора 1, закрепленных фланцами 2 на внутренних полках уголков 3 сечением (0,23 х 0,23) Лили (0,29 х 0,29)Л, гдеЛ - длина волны, образующих вертикальную опору 4 высотой (10 - 12) Л, Вибраторы закреплены фланцами на внутренних поверхностях не прилегающих полок с разносом в этаже (0,45 - 0,6)Л и расстоянием между этажами (0,8 - 1,0) Л, На ребрах уголков, вдоль плоскости уголка, накоторой закреплены фланцы 2 вибратора 1, установлены полуволновые плоские прямо,угольные металлические рамки 5, их размеры по вертикали составляют в + 10%, где 1 - размер вибратора, а по горизонтали (0,37 - 0,41)Л, и помещены в пучность.тока вибратора. Плоскости рамок составляют угол 15 - 20 О, отсчитываемый от плоскостей полок в сторону их внешних поверхностей, причем горизонтальные части соседних по вертикали плоских прямоугольных рамок соединены перемычками, установленными с возможностью перемещения по горизонтали,Вибраторы выполнены в виде полуволновых вибраторов длиной (0,32 - 0,35 Я из двух одинаковых плеч, Плечи изготовлены в . виде коаксиальной внутренней трубы с диаметром (0,0208 - 0,023)Л и внешней трубы с толщиной стенок (0,002 - 0,004) и внешним диаметром (0,05 - 0,06)Л, закороченных на концах металлическим диском, В зазоре с минимальным размером (0,01 - 0,012) Л, между плечами внешние трубы плеч косо срезаны и к.ним подсоединен коаксиальный фидер, который проходит внутри стойки вибратора высотой (0,25 - 0,28)Л с внешним диаметром (0,03 - 0,035)Л, причем внутренние трубы плеч закреплены на стойке вибратора, а центры.вибраторов размещены на расстоянии (0,18 - 0,22)Л от внутренней поверхности прилегающих полок, металлических уголков, Внешний диаметр экрана фидера и внутренний диаметр трубы стойки вибратора образуют металлический изолятор, оканчивающийся установочной фишкой СР-155 П.Ф., к которой подключен коаксиальный магистральный фидер.Антенная система работает следующим образом.Вибраторы 1 одного этажа антенной системы расположены внутри уголков 3 малых размеров, создают два объединенных парциальных излучателя в этаже, Ф,Ц, которых разнесены на расстояние (0,45 - 0,6)Л, при котором формируются заданные направленные свойства одного этажа, т.е. образуется поле, равномерно распределенное вокруг вертикальной опоры 4. За счет не- симметрии парциальной Д,Н. относительно центральной оси антенной системы, проходящей через скрепленные между собой полки уголков, и при синфазном питании парциальных излучателей, получается равномерное распределение поля вокруг опоры с зонами интерференции, имеющих небольшие провалы Д.Н, в азимутальных направлениях, в которых установлены под углом настроенные рамки, являющиеся пассиен ыми переизлучателями, возбуждаемые активными вибраторами за счет пространственной связи и переизлучающие электромагнитную энергию в этих изимутальных 5 направлениях, где происходит интерференция с амплитудой и фазой, необходимой для синфазного сложения в этих направлениях с основным полем парциальных излучателей, и за счет этого улучшающие равномер ность диаграммы направленности.Данная антенная система обеспечиваетполучение круговой Д.Н. в горизонтальной плоскости с заданной равномерностью . 3 дБ многоэтажной антенны с КУС7 дБ 15 при минимальном количестве вибраторов свысоким согласованием в одном этаже. Конструкция антенной системы обеспечивает уменьшение веса (металлоемкости), а также упрощается и удешевляется конструкция 20 опоры и вибраторов с возможностью доступа к АФУ при монтаже и обслуживании антенной системы одного ствола.Формула изобретения 1, Антенная система, содержащая вер тикальную опору с закрепленными на нейвибраторами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения равномерности диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, вертикальная опора высотой 30 (10 -12)Л выполнена из двух металлическихуголков сечением (0,23 х 0,23)Л или (0,29 х х 0,29)Л, где Л - длина волны, плотно прилегающих друг к другу внешними поверхностями одних из своих полок со смещением 35 (0,12 - 0,17)Л, вибраторы закреплены своимифланцами на внутренних поверхностях не прилегаЮщих полок с разносом в этаже (0,45 - 0,5)Л и расстоянием между этажами 0,8 - 1,0)Л, введены плоские прямоугольные 40 рамки, закрепленные на ребрах полок наодном уровне с вибраторами, их плоскости составляют угол 15 - 20, отсчитываемый от плоскости полок в сторону их внешних поверхностей, их размер по вертикали состав ляет в + 10%, где 1, - размер вибратора, апо горизонтали - (0,37 - 0,41)Л, причем горизонтальные части соседних по вертикали плоских прямоугольных рамок соединены перемычками, установленными с возможно стью перемещения по горизонтали.2. Система по п,1, отл и ча ю ща я сятем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот и улучшения согласования, вибраторы имеют длину, равную (0,32 - 55 0,35) Л, и состбят из двух одинаковых плеч,которые выполнены в виде коаксиальных внутренней трубы диаметром (0,0208,0,023)Л и внешней трубы с толщиной стенок (0,002 - 0,004)Л и внешним диаметром (0.05 - 0,06) Лзакороченных на концах металлическим диском, в зазоре с минимальным размером (0,01 - 0,012 Я между плечами, внешние трубы плеч косо срезаны и к ним подсоединен коаксиальный фидер, проходящий внутри стойки вибратора высотой (0,25 - 0,28 Я с внешним диаметром (0,03 - 0,035 Я, причем внутренние трубы плеч закреплены на столике вибратора, а центры вибраторов размещены на расстоянии (0,18 - 0,22) А от 5 внутренней поверхности прилегающих полок, металлических уголков./г г. 5 ректор С,Шевкун дактор О.Спесивых 1516 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 а изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 оставитель Г.Воробьевехред М,Моргентал