[1]Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться для установки на подвижных и стационарных объектах в качестве ненаправленных антенн с круговой поляризацией пониженной эллиптичности для средств телекоммуникаций и телеуправления.
[2]Известна проволочная ненаправленная в горизонтальной плоскости антенна универсальной поляризации метрового диапазона радиоволн The Skew-planar Wheel (Robert H. Mellen, Carl Т. Milner. The Skew-Planar Wheel Antenna. QST, 1963, №11, стр. 11-13, фиг. 1, 3, 6). Антенна содержит пространственные дуговые проволочные вибраторы в плоскостях, расположенных под углом 45 градусов к вертикали, синфазно запитанные от узла питания.
[3]Недостатком впервые описанного технического решения изотропной в горизонтальной плоскости проволочной антенны с универсальной поляризацией является увеличенная поляризация и недостаточная надежность конструкции.
[4]Известна наиболее широко применяемая антенна, при использовании круговой поляризации в сантиметровом диапазоне радиоволн, Cloverleaf Antennas (http://www.antenna-theory.com/antennas/cloverleaf.php - Заглавие с экрана. - Данные соответствуют 2018 г.), из четырех, наклонных с изогнутыми дугами вибраторов, с восходящими до 45° проводниками их контуров, синфазно запитанных от общих клемм.
[5]Недостатком известной антенны является повышенная эллиптичность, без возможностей ее регулировки и слабая нагрузочная механическая способность конструкции при скелетном исполнении на низких частотах рабочего диапазона.
[6]Наиболее близкой к заявляемой, по своей технической сущности, является антенна круговой поляризации квазишунтовой «клевер», содержащая четыре изогнутых вибратора (патент РФ №166256 от 10.11.2016). Антенна имеет линейные начальные четвертьволновые участки, расположенные перпендикулярно попарно во взаимно ортогональных плоскостях, исходящих из одной общей точки, являющейся первой клеммой питания и линейные конечные четвертьволновые участки, сходящиеся к общей точке, являющейся второй клеммой питания. Отходящие продолжением от линейных участков, соизмеримые по длине с полуволной, дуговые участки, расположены в наклонных плоскостях. Точки перехода дуг к конечным линейным участкам дополнительно попарно соединены крест на крест, расположенными в плоскостях начальных четвертьволновых линейных участков соединительными проводниками, соединенные между собой в точке их пересечения, расположенной на оси пересечения плоскостей.
[7]К недостаткам антенны-прототипа можно отнести эллиптичность, без возможностей ее регулировки при настройке или изготовлении антенных устройств.
[8]Задачей настоящей полезной модели является устранение указанного недостатка прототипа и создание антенны с круговой поляризацией при пониженной эллиптичности, с возможностью упрощенного согласования с фидером и возможностью регулировки эллиптичности при настройке антенных устройств в зависимости от рабочих диапазонов длин радиоволн.
[9]Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является реализация антенны с характеристиками коаксиальных электрических устройств, обеспечивающим согласование с существующими волновыми сопротивлениями коаксиальных кабелей за счет возможностей изменения входного сопротивления и понижения эллиптичности за счет возможностей для приема и передачи изменения соотношения действия ортогональных поляризаций.
[10]Техническое решение обеспечивается тем, что четыре изогнутых вибратора, имеющих линейные начальные четвертьволновые участки, расположенные перпендикулярно попарно во взаимно ортогональных плоскостях, исходящих из одной общей точки, являющейся первой клеммой питания, расположенной на линии пересечения плоскостей, отходящие продолжением от линейных участков, соизмеримые по длине с полуволной дуговые участки, расположенные под наклоном и линейные наклонные к центру участки, сходящиеся к общей точке, к которой подается питание от второй клеммы, обеспечивают работу антенны с эллиптической поляризацией. Общая точка расположена на линии пересечения плоскостей и соединена общим проводником с диаметром 0,0001-0,001, длины рабочих радиоволн, по линии пересечения плоскостей конечным участком со второй клеммой питания, который в совокупности с окружающими дуговыми участками образует коаксиальную линию. Суммарная протяженность конечного и каждого наклонного участка соизмерима с четвертью, а длина общего проводника соизмерима с 0,025-0,1, что в итоге с линейными начальными четвертьволновыми участками и полуволновыми дуговыми участками обеспечивает длину активного вибратора, соизмеримую с рабочей длиной радиоволны.
[11]Техническое решение обеспечивается также и тем, что согласно предложенной полезной модели по второму варианту точки перехода дуг к наклонным линейным участкам дополнительно попарно соединены крест на крест соединительными проводниками, соединенными между собой в точке их пересечения, расположенной на оси пересечения плоскостей, причем точка соединяющихся проводников размещена на линии пересечения плоскостей на расстоянии 0,01-0,125 длины рабочих радиоволн от общей точки сходящихся линейных наклонных участков.
[12]Благодаря перечисленной совокупности существенных признаков обеспечивается реализация антенны с характеристиками коаксиальных электрических устройств, обеспечивающих согласование с существующими волновыми сопротивлениями коаксиальных кабелей за счет возможностей изменения входного сопротивления и понижения эллиптичности за счет возможностей для приема и передачи изменения соотношения действия ортогональных поляризаций.
[13]Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных источниках информации, что указывает на соответствие заявленного технического решения условию патентоспособности "новизна".
[14]Промышленная применимость заявленного технического решения усматривается в предельной технологичности и простоте изготовления, в облегченных, тиражировании и эксплуатации, возможностях использования на промышленной основе при конкурентоспособном уровне.
[15]На фиг. 1 приведен эскиз антенны круговой поляризации коаксиальный «клевер».
[16]На фиг. 2 приведены диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскости с основными параметрами.
[17]На фиг. 3 приведен эскиз антенны круговой поляризации коаксиальный «клевер» по 2 п. формулы на ПМ.
[18]На фиг. 4 приведены диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскости с основными параметрами по 2 п. формулы на ПМ.
[19]Антенна круговой поляризации коаксиальный «клевер» содержит четыре изогнутых вибратора 1, имеющих линейные начальные четвертьволновые участки 2, расположенные перпендикулярно попарно во взаимно ортогональных плоскостях 3, 4, исходящих из одной общей точки (5), являющейся первой клеммой питания «а». Точка 5 расположена на линии пересечения плоскостей 6. Отходящие продолжением от линейных участков 2, соизмеримые по длине с полуволной дуговые участки 7, расположенные под наклоном и линейные наклонные к центру участки 8, которые сходятся к общей точке 9. Общая точка 9 расположена на линии пересечения плоскостей 6 и соединена общим проводником по линии пересечения плоскостей 6 конечным участком 10 со второй клеммой питания «б», причем суммарная протяженность конечного 10 и каждого наклонного 8 к центру участка 10 соизмерима с четвертью, а длина общего конечного проводника 10 соизмерима с 0,025-0,1, с диаметром 0,0001-0,001, длины рабочих радиоволн, соответственно.
[20]Точки перехода дуг к наклонным линейным участкам 11 могут дополнительно попарно быть соединены крест на крест соединительными проводниками 12, соединенными между собой в точке их пересечения 13, расположенной на оси пересечения плоскостей 6. При этом точка соединяющихся проводников 13, размещенная на линии пересечения плоскостей 6 может находиться на расстоянии 0,01-0,125 длины рабочих радиоволн от общей точки сходящихся линейных наклонных участков 9.
[21]Антенна круговой поляризации коаксиальный «клевер» работает следующим образом.
[22]По первому пункту формулы в каждой паре изогнутых вибраторов 1, расположенных линейными начальными четвертьволновыми участками 2, противоположно расходящимися из одной точки 5, являющейся первой клеммой питания «а», излучение отсутствует, компенсируясь на этих участках. Продолжение токов от этих участков возбуждает полуволновые дуговые участки 7 и расположенные под наклоном линейные наклонные к центру участки 8, сходящиеся в общей точке 9 с конечным участком 10. Конечный участок 10 соединен со второй клеммой питания «б». Суммарная протяженность конечного участка 10 и каждого наклонного к центру участка 8, соизмерима с четвертью длины рабочих радиоволн. Их сумма с длинами полуволновых дуговых участков 7 и линейных начальных четвертьволновых участков 2 обеспечивает общую длину периметров изогнутых вибраторов 1 от клеммы питания «а» до клеммы питания «б», равную длине рабочих радиоволн. Отсюда, токи в возбужденных участках всех изогнутых вибраторов 1 текут синфазно, а в секторах дуговых участков 7 относительно конечного участка 10 текут противоположно, подобно токам в коаксиальном фидере. В свою очередь, при расположении плоскости каждого полуволнового дугового участка 7 под углом, соизмеримым 45 градусам относительно расположенного под наклоном линейного наклонного к центру участка 8 и сдвига фаз токов в них, в секторе каждого дугового участка излучается поле круговой поляризации. При этом относительно оси 6 пересечения плоскостей 3 и 4 плоскости расположения каждого полуволнового дугового участка 7 наклонены в одну сторону, то от центра антенны радиально излучается поле односторонней круговой поляризации. Дополнительно, по второму пункту формулы, виду того, что токи во всех изогнутых вибраторах 1 равны, а в расположенных под наклоном линейных наклонных к центру участках 8 и синфазны, то являющиеся эквипотенциальными противоположные точки 11, перехода дуг 7 к конечным линейным участкам 8, можно попарно соединить соединительными проводниками 12, с соединением между собой в точке их пересечения 13, расположенной на линии пересечения плоскостей 6.
[23]В обоих технических решениях, конечный участок 10 находится в радиальном окружении дуговых участков 7 расположенных под наклоном, образуя классическую коаксиальную систему, входное сопротивление которой зависит от соотношения внутреннего диаметра до проводников окружения и наружного диаметра внутреннего проводника. Путем изменения только диаметра проводника конечного участка 10 от 0,0001 до 0,001 длины рабочих радиоволн осуществляется согласование антенны круговой поляризации коаксиальный «клевер» с питающими коаксиальными кабелями. Кроме этого, за счет изменения длины общего конечного проводника 10, соизмеримой с 0,025-0,1 длины рабочих радиоволн, влияющей на уровень излучения вертикальной составляющей, можно изменять эллиптичность круговой поляризации.
[24]По второму пункту формулы, при изменении длины общего конечного проводника 10, расстояние от точки соединяющихся проводников 13 размещенной на линии пересечения плоскостей 3, 4 до общей точки сходящихся линейных наклонных участков 9, должно варьироваться от 0,01 до 0,125 длины рабочих радиоволн, влияя на входное сопротивление антенны.
[25]Компьютерные модели антенн круговой поляризации коаксиальный «клевер», изображенные на фиг. 1, 3, были проверены в ходе электронного моделирования в программе MMANA на частоте 430 МГц с перекрытием рабочего диапазона частот 400-460 МГц. Результаты компьютерного моделирования, в том числе показанные на фиг. 2, 4, полностью подтвердили теоретические предпосылки работы коаксиальных систем на примере функционирования антенн и решение задачи полезной модели по созданию антенны с круговой поляризацией при пониженной эллиптичности, с возможностью упрощенного согласования с фидером и возможностью регулировки эллиптичности при настройке антенных устройств.
[26]Работа антенны круговой поляризации коаксиальный «клевер» исследована на натурном образце, созданном по компьютерной модели, с подтверждением результатов электронного моделирования.
