БИКОНИЧЕСКАЯ АНТЕННА

БИКОНИЧЕСКАЯ АНТЕННА


RU (11) 2168248 (13) C1

(51) 7 H01Q13/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99118829/09 
(22) Дата подачи заявки: 1999.08.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.08.30 
(43) Дата публикации заявки: 2001.05.27 
(45) Опубликовано: 2001.05.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2022428 C1, 30.10.1994. US 4143377 A, 06.03.1979. FR 2573576 A1, 24.11.1985. US 3942180 A, 02.03.1976. 
(71) Заявитель(и): Войсковая часть 25714 
(72) Автор(ы): Нефедьев В.М. 
(73) Патентообладатель(и): Войсковая часть 25714 

(54) БИКОНИЧЕСКАЯ АНТЕННА 

Биконическая антенна относится к области антенной техники и предназначена для использования в радиотехнических системах различного назначения, в частности в судовых системах радиосвязи. Техническим результатом является увеличение коэффициента усиления в направлении линии горизонта. Биконическая антенна состоит из двух металлических конусов, соединенных вершинами, и содержит N шунтов, выполненных в виде отрезков проводников, соединяющих кромки конусов, при этом отрезки проводника выполнены из двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол = 360o/2N, расположенных с равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством проводящих перемычек, размещенных в плоскости, проходящей через вершину конусов перпендикулярно их оси. Над основаниями конусов установлены отражатели, поверхность которых образована вращениями вокруг оси конусов образующих, изменяющихся по закону Y = (1,89ехр0,052Х)+Н при 0Х(1,0-1,5) макс, где Н - высота конусов; макс - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны, при этом макс, Н и Х измеряются в сантиметрах. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Биконическая антенна относится к области антенной техники и предназначена для использования в радиотехнических системах различного назначения, в частности в судовых системах радиосвязи.

Известна биконическая антенна /1/, состоящая из двух металлических конусов, соединенных вершинами, и содержащая N шунтов, расположенных между основаниями конусов по окружности с угловым интервалом = 360o/N параллельно оси вибраторов, при этом отношение крайних частот рабочего диапазона равно fмах/fмин = 3,2.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является биконическая антенна /2/, выбранная в качестве прототипа, содержащая N шунтов, выполненных в виде отрезков проводников из двух равных частей, смешенных одна относительно другой на угол = 360o/2N, расположенных с равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством введенных проводящих перемычек, размещенных в плоскости, проходящей через вершину конусов перпендикулярно их оси. Как биконическая антенна /1/, так и биконическая антенна /2/ имеют общий недостаток - сравнительно низкий коэффициент усиления в направлении линии горизонта, обусловленный конечными размерами биконической антенны.

Техническая задача заключается в увеличении коэффициента усиления в направлении линии горизонта.

Указанная задача достигается тем, что в известном устройстве, содержащем N шунтов, выполненных в виде отрезков проводника, соединяющих кромки оснований конусов, при этом отрезки проводника выполнены из двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол = 360o/2N, расположенных с равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством проводящих перемычек, размещенных в плоскости, проходящей через вершины конусов перпендикулярно их оси, согласно изобретению над основаниями конусов установлены отражатели, поверхность которых образована вращением вокруг оси конусов образующей, изменяющейся по закону Y = (1,89exp0,052Х)+H при 0X(1,0-1,5) макс, где H - высота конуса, макс - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны, при этом макс, H и X измеряются в сантиметрах. Таким образом, изобретение соответствует критерию изобретения "новизна".

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая биконическая антенна отличается наличием новых элементов - над основаниями конусов установлены отражатели, поверхность которых образована вращением вокруг оси конусов образующей, изменяющейся по закону Y = (1,89exp0,052X)+H при 0X(1,0-1,5) макс, где H - высота конуса, макс - - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны, при этом макс, H и X измеряются в сантиметрах. Таким образом, изобретение соответствует критерию изобретения "новизна".

Анализ известных технических решений в известной области и смежной с ней позволяет сделать вывод, что введенные элементы известны. Однако введение их в биконическую антенну с указанными размерами и связями обеспечивает устройству такое новое свойство, как повышение коэффициента усиления в направлении линии горизонта, за счет введения отражателей, поверхность которых образована вращением вокруг оси конусов образующих, изменяющихся по определенному закону с указанными выше размерами.

Изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники,

Изобретение является промышленно применительным, так как оно может быть использовано в различных областях народного хозяйства.

Сущность изобретения поясняется посредством чертежа и последующего описания.

На чертеже представлен общий вид биконической антенны, где:

1; 2 - металлические конусы;

3 - генератор;

4, 5 - отрезки проводников шунта;

6 - перемычка проводящая;

7, 8 - отражатели;

9, 10 - образующая отражателя.

Конструктивно биконическая антенна состоит из двух металлических конусов 1, 2, соединенных вершинами и содержит N шунтов, выполненных в виде отрезков проводников 5, 6, соединяющих кромки оснований конусов 1, 2, при этом отрезки проводника выполнены из двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол = 360o/2N, расположенных c равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством проводящих перемычек 6, размещенных в плоскости, проходящей через вершину конусов перпендикулярно их оси. Над основаниями конусов 1, 2 установлены отражатели 7, 8, поверхность которых образована вращением вокруг оси конусов образующих 9, 10, изменяющихся по закону Y=(1,89exp0,052X)+H при 0X(1,0-1,5) макс, где H - высота конуса, макс - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны, при этом макс, H и X измеряются в сантиметрах.

Биконическая антенна работает следующим образом.

При подаче высокочастотного сигнала от генератора 3 в биконической антенне возбуждаются электрические токи, которые формируют излучение с круговой диаграммной направленности в горизонтальной плоскости. Установка над основаниями конусов 1, 2 отражателей 7, 8 приводит к перехвату наибольшей части излученной в вертикальной плоскости энергии и концентрации ее в направлении линии горизонта, а выполнение поверхности отражателя путем вращения вокруг оси конусов образующих 9, 10, изменяющихся по закону Y = (1,89exp0,052X)+H обеспечивает синфазность поля по раскрыву, и позволяет повысить эффективность излучения антенны вдоль линии горизонта во всем круговом секторе. При выбранном значении образующих 9, 10 отражателя 0X(1,0-1,5) макс обеспечивается оптимальная концентрация отраженного излучения вдоль линии горизонта. При X < макс концентрация энергии в направлении линии горизонта снижается вследствие затекания части излученной в вертикальной плоскости энергии за края отражателя, что приводит к снижению коэффициента усиления антенны. При X1,5 макс концентрация энергии вдоль линии горизонта увеличивается незначительно, но значительно увеличиваются габариты антенны. Размеры поверхности отражателя и закон изменения образующих подбирался эмпирическим путем по максимальной величине реализации выигрыша коэффициента усиления в направлении линии горизонта.

Результаты макетирования и экспериментального исследования показали, что введение отражателей, поверхность которых образована вращением вокруг оси конусов образующей, изменяющейся по закону Y = (1,89exp0,052X)+H с указанными выше размерами, обеспечивает выигрыш в коэффициенте усиления в направлении линии горизонта на 3,5-4 дБ по сравнению с прототипом.

Источники информации

1. Айзенберг Г.З. Антенны УКВ. т.1, Москва, Связь, 1977, с. 187.

2. Авт. св. RU 2022428 С1, Н 01 Q 13/04, 30.10.1994. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Биконическая антенна, содержащая N шунтов, выполненных в виде отрезков проводника, соединяющих кромки оснований конусов, при этом отрезки проводника выполнены из двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол = 360o/2N, расположенных с равным угловым смещением вокруг оси конусов и соединенных одна с другой посредством проводящих перемычек, размещенных в плоскости, проходящей через вершину конусов перпендикулярно их оси, отличающаяся тем, что над основаниями конусов установлены отражатели, поверхность которых образована вращением вокруг оси конусов образующей, изменяющейся по закону Y= (1,89exp0,052x)+H при 0 X (1,0 - 1,5)макс, где Н - высота конуса, макс - максимальная длина волны рабочего диапазоне длин волн, ось Y совпадает с осью конусов, а начало координат совпадает с геометрическим центром антенны, при этом макс, Н и Х измеряются в сантиметрах.