Рамочная антенна

Владельцы патента RU 2318275:

Изобретение может найти применение для регистрации и измерения синусоидальных, шумовых и импульсных магнитных полей в условиях больших электрических помех, а также в качестве передающих рамочных антенн. Технический результат заключается в расширении полосы пропускания с незначительной неравномерностью амплитудно-частотной характеристики в рабочем диапазоне частот, с возможностью отсечки низкочастотных помех большого уровня и выходом рамочной антенны на несимметричную линию передачи. Сущность изобретения состоит в том, что рамочная антенна содержит многовитковую рамку, размещенную в многовитковом экране, выполненном в виде трубы с поперечным разрезом кольцевой формы, контактный элемент гальванически установлен на конец последнего витка трубы экрана и обеспечивает гальваническое соединение с одной стороны с концом последнего витка рамки, а с другой стороны — с началом первого витка трубы, при этом электрическая длина одной части многовиткового экрана рамки равна электрической длине другой части многовиткового экрана рамки, при этом начало первого витка рамки и соответствующее ему начало первого витка трубы образуют отрезок коаксиальной линии передачи, который подключен к трансформатору импедансов, выход которого является выходом антенны. 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может найти применение для регистрации и измерения синусоидальных, шумовых и импульсных магнитных полей в условиях больших электрических помех, а также в качестве передающих рамочных антенн.

Известна рамочная антенна (патент Российской Федерации №2054764 С1, МКИ Н01Q 7/00, 1996), выполненная из двух отрезков коаксиального кабеля, каждый из которых образует по крайней мере один виток, причем витки первого и второго отрезков имеют противоположное направление намотки. На первых концах каждого отрезка между центральным и внешним проводниками включена нагрузка, а на вторых концах центральные и внешние проводники первого отрезка центрального кабеля соединены соответственно с внешним и центральными проводниками второго отрезка.

Недостатком данного технического решения является возможность работы только с измерительными приборами, имеющими дифференциальный вход.

Наиболее близким техническим решением — прототипом — является рамочная антенна (авторское свидетельство СССР №1040558 А, МКИ Н01Q 7/00, 1983), содержащая многовитковую рамку, экран которой выполнен в виде трубы с поперечным кольцевым разрезом, и конденсатор настройки, включенный в разрез трубы экрана, последний выполнен многовитковым, причем каждый отдельный виток рамки размещен в отдельном витке экрана, а все витки экрана соединены последовательно и расположены симметрично относительно поперечного кольцевого разреза трубы экрана, при этом нагрузка включена между началом первого витка рамки и концом последнего витка рамки, образуя тем самым дифференциальный выход.

Недостатком данного технического решения является возможность работы только с измерительными приборами, имеющими дифференциальный вход, незначительная широкополосность.

Технической задачей данного изобретения является расширение полосы пропускания с незначительной неравномерностью амплитудно-частотной характеристикой в рабочем диапазоне частот, с возможностью отсечки низкочастотных помех большого уровня (помех от сети питания с частотой 50 Гц и его гармоник) и выходом рамочной антенны на несимметричную линию передачи — коаксиальную.

Технический результат достигается тем, что рамочная антенна, содержащая многовитковую рамку размещенную в многовитковом экране, выполненным в виде трубы с поперечным разрезом кольцевой формы, каждый отдельный виток рамки размещен в отдельном витке экрана, а все витки экрана соединены последовательно и расположены симметрично относительно поперечного кольцевого разреза трубы экрана, причем введенный контактный элемент гальванически установлен на конец последнего витка трубы экрана, обеспечивает гальваническое соединение с одной стороны с концом последнего витка рамки, а с другой стороны — с началом первого витка трубы экрана, при этом электрическая длина одной части многовиткового экрана рамки на отрезке от края гальванического соединения контактного элемента с концом последнего витка трубы экрана и концом последнего витка рамки до одной боковой кромки поперечного кольцевого разреза трубы экрана равна электрической длине другой части многовиткового экрана рамки на отрезке от края гальванического соединения контактного элемента с началом первого витка трубы экрана до другой боковой кромки поперечного кольцевого разреза трубы экрана, причем начало первого витка рамки и соответствующего ему начала первого витка трубы экрана рамки образуют отрезок коаксиальной линии передачи, который подключен ко входу введенного трансформатора импедансов, выход которого является выходной линией передачи рамочной антенны.

Экранированная рамочная антенна структурно состоит из двух отрезков коаксиального кабеля одинаковой электрической длины, каждый из которых образует, по крайней мере, один виток, при этом внутренний проводник коаксиального кабеля является рамкой, а внешний проводник — экраном рамки. Выполнение одного отрезка коаксиального кабеля короткозамкнутым на одном конце контактным элементом и одновременно гальваническое соединение с внешним проводником другого отрезка коаксиального кабеля при равенстве электрических длин одного и другого отрезков коксиального кабеля позволяет рассматривать кольцевой поперечный зазор нагруженным — с одной стороны отрезком внешнего проводника коаксиального кабеля короткозамкнутым на конце, а с другой стороны отрезком внешнего проводника коаксиального кабеля разомкнутого на другом конце. Короткозамкнутый и разомкнутый отрезки коаксиального кабеля одинаковой электрической длины имеют комплексные сопротивления, у которых активные составляющие равны, а реактивные составляющие равны по модулю, т.к. одна из них имеет индуктивный характер, а другая емкостной характер. Причем частотная зависимость у обоих комплексных сопротивлений имеет одинаковый характер. Таким образом в зазоре происходит компенсация реактивных составляющих и в результате этого происходит расширение рабочего диапазона частот. Выравнивание амплитудно-частотной характеристики рамочной антенны и согласование входного сопротивления с 50-омной коаксиальной линией осуществляется трансформатором импедансов, который может одновременно осуществлять отсечку низкочастотных помех большого уровня (Вай Кайчэнь. Теория и проектирование широкополосных согласующих цепей: Пер. с англ. / Под ред. Ю.Л.Хотунцева. — М.: Связь, 1979. — 288 с.). Выходной линией передачи является несимметричная линия, т.е. коаксиальная линия.

На фиг.1 представлена конструкция рамочной антенны; на фиг.2 — пример выполнения и установки контактного элемента.

Рамочная антенна 1 содержит многовитковую рамку 2 размещенную в многовитковом экране 3, выполненным в виде трубы с поперечным разрезом 4 кольцевой формы, каждый отдельный виток рамки 2 размещен в отдельном витке экрана 3, а все витки 2 экрана 3 соединены последовательно и расположены симметрично относительно поперечного кольцевого разреза 4 трубы экрана 3, контактный элемент 5 гальванически установлен на конец последнего витка 6 трубы экрана 3 и обеспечивает гальваническое соединение с одной стороны с концом последнего витка 7 рамки 2, а с другой стороны — с началом первого витка 8 трубы экрана 3, при этом электрическая длина одной части многовиткового экрана 3 рамки 2 на отрезке от края гальванического соединения контактного элемента 5 с концом последнего витка 6 трубы экрана 3 и концом последнего витка 7 рамки 2 до одной боковой кромки 9 поперечного кольцевого разреза 4 трубы экрана 3 равна электрической длине другой части многовиткового экрана 3 рамки 2 на отрезке от края гальванического соединения контактного элемента 5 с началом первого витка 8 трубы экрана 3 до другой боковой кромки 10 поперечного кольцевого разреза 4 трубы экрана 3, причем начало первого витка рамки 2 и соответствующего ему начала первого витка 8 трубы экрана 3 рамки 2 образуют отрезок коаксиальной линии передачи 11, который подключен ко входу введенного трансформатора импедансов 12, выход 13 которого является выходной линией передачи рамочной антенны 1.

Рамочная антенна работает следующим образом.

Падающее электромагнитное поле на рамочную антенну 1 наводит на наружней поверхности витков экрана 3 ЭДС. В результате этого на поперечном кольцевом разрезе 4 возникает разность потенциалов, под действием которой на внутренней поверхности витков экрана 3 возникает ток. Внутренняя поверхность витков экрана 3 и витки рамки 2 представляют собой коаксиальную линию, поэтому в витках рамки 3 возникает ток, создающий напряжение на выходе рамочной антенны 1. Трансформатор импедансов 12 обеспечивает согласование входного сопротивления рамочной антенны 1 с 50-омной коаксиальной линией 13 в полосе частот рамочной антенны 1. Трансформатор импедансов 12 может быть выполнен как на пассивных элементах, так и на активных элементах. Коаксиальная выходная линия 13 рамочной антенны 1 позволяет использовать ее с любыми измерительными или приемными техническими средствами, которые, как правило, имеют коаксиальный вход.

Контактный элемент 5 может быть выполнен в виде металлической заглушки (фиг.2), гальванический контакт которой осуществляется пайкой. Для осуществления выравнивания электрических длин одной и другой части трубы экрана 3 контактный элемент 5 может быть выполнен в виде трамбона, а именно гальваническое соединение его с началом первого витка 8 трубы экрана 3, а со стороны конца последнего витка 6 трубы экрана 3 и конца последнего витка 7 рамки 2 — цанговым выполнением контактного элемента 5.

Рамочная антенна, содержащая многовитковую рамку, размещенную в многовитковом экране, выполненном в виде трубы с поперечным разрезом кольцевой формы, каждый отдельный виток рамки размещен в отдельном витке экрана, а все витки экрана соединены последовательно и расположены симметрично относительно поперечного кольцевого разреза трубы экрана, отличающаяся тем, что введен контактный элемент, который гальванически установлен на конец последнего витка трубы экрана и обеспечивает гальваническое соединение с одной стороны с концом последнего витка рамки, а с другой стороны с началом первого витка трубы экрана, при этом электрическая длина одной части многовиткового экрана рамки на отрезке от края гальванического соединения контактного элемента с концом последнего витка трубы экрана и концом последнего витка рамки до одной боковой кромки поперечного кольцевого разреза трубы экрана равна электрической длине другой части многовиткового экрана рамки на отрезке от края гальванического соединения контактного элемента с началом первого витка трубы экрана до другой боковой кромки поперечного кольцевого разреза трубы экрана, причем начало первого витка рамки и соответствующего ему начала первого витка трубы экрана рамки образуют отрезок коаксиальной линии передачи, который подключен к входу введенного трансформатора импедансов, выход которого является выходной линией передачи рамочной антенны.

Другие публикации:  Пособия малообеспеченным многодетным семьям

вибраторная антенна

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве малогабаритных приемопередающих антенн в мобильных длинноволновых (ДВ), средневолновых (СВ) и коротковолновых (KB) радиостанциях. Вибраторная антенна содержит индуктивность, вибратор, электрически соединенный с одним концом этой индуктивности и представляющий собой объемный проводник, расположенный в магнитном поле индуктивности. Индуктивность выполнена на незамкнутом сердечнике магнитопровода, второй конец индуктивности соединен с одним из проводов питающей антенну двухпроводной электрической линии, другой провод которой одним концом заземлен на радиостанции, а второй конец этого провода находится в свободном состоянии. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства, а именно: обеспечение использования одной и той же вибраторной антенны при смене рабочих частот, упрощение согласования вибраторной антенны с радиостанцией во время ведения сеансов связи. Кроме того, достигается снижение зависимости параметров антенны от окружающей среды, упрощение ее настройки при серийном производстве. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2589451

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в мобильных длинноволновых (ДВ), средневолновых (СВ) и коротковолновых (KB) приемопередающих устройствах.

Известна вибраторная антенна (патент РФ № 2523959, МПК H01Q 9/18, опубл. 27.07.2014), содержащая вибратор, согласующее устройство, емкостную нагрузку и противовес, причем согласующее устройство выполнено в виде двух отдельных элементов — удлиняющей катушки и трансформатора, каждый из которых выполнен на своем отдельном замкнутом сердечнике магнитопровода.

Недостатком этой антенны является необходимость развертывания перед проведением сеанса связи емкостной нагрузки, выполненной «в форме спиц, зонтика или веера», что создает неудобства при использовании этой антенны как во время движения транспорта, так и в носимых радиостанциях при передвижении пользователя, например, по лесистой местности.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция малогабаритной вибраторной антенны (патент РФ № 2413344, МПК H01Q 9/18, опубл. 27.02.2011), которая содержит вибратор, согласующее устройство, включающее индуктивности, причем вибратор расположен в магнитном поле согласующего устройства, выполненного в виде трансформатора, размещенного на незамкнутом сердечнике магнитопровода, при этом вибратор электрически соединен с вторичной обмоткой трансформатора.

Данная конструкция малогабаритной вибраторной антенны обладает следующими недостатками:

— антенна узкополосная, что вызывает неудобство при эксплуатации, т.к. при смене рабочей частоты требуется заменять и вибраторную антенну;

— параметры этой антенны сильно зависят от окружающей среды, например, меняется коэффициент усиления антенны при изменении расстояния от тела оператора или от кузова транспорта;

— антенна сложна в настройке при изготовлении, что затрудняет ее серийное производство.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства, а именно: обеспечении возможности использования одной и той же вибраторной антенны при смене рабочих частот, упрощении согласования вибраторной антенны с радиостанцией во время ведения сеансов связи, снижении зависимости параметров антенны от окружающей среды, упрощении ее настройки при серийном производстве.

Указанный технический результат достигается тем, что у вибраторной антенны, содержащей индуктивность, вибратор, электрически соединенный с одним концом этой индуктивности и представляющий собой объемный проводник, расположенный в магнитном поле индуктивности, выполненной на незамкнутом сердечнике магнитопровода, согласно заявляемому изобретению, второй конец индуктивности соединен с одним из проводов питающей антенну двухпроводной электрической линии, другой провод, играющий роль противовеса, одним концом заземлен на радиостанции, а второй конец этого провода находится в свободном состоянии.

Питающая антенну двухпроводная электрическая линия может быть выполнена в виде высокочастотного кабеля, внутренний провод которого соединен со вторым концом индуктивности, а внешний провод одним концом заземлен на радиостанции, а второй конец внешнего провода высокочастотного кабеля находится в свободном состоянии.

Питающая антенну двухпроводная электрическая линия может быть выполнена в виде двужильного электрического провода.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена конструктивная схема предлагаемой вибраторной антенны, в которой питающая антенну двухпроводная электрическая линия выполнена в виде высокочастотного кабеля. Вибраторная антенна содержит индуктивность 1 с магнитопроводом 2 и вибратор, выполненный в виде объемного проводника 3, соединенные последовательно друг с другом. Вход 4 вибраторной антенны соединяется с одним концом внутреннего провода 5 высокочастотного кабеля. Другой конец этого провода 6 соединяется с выходом/входом радиостанции 7. Внешний провод 8 высокочастотного кабеля одним концом 9 подключается к клемме «ЗЕМЛЯ» 10 радиостанции 7, а второй конец этого провода 11 находится в свободном состоянии.

На фиг. 2 изображена конструктивная схема вибраторной антенны, в которой двухпроводная электрическая линия выполнена в виде двужильного электрического провода. В этом случае вход 4 вибраторной антенны соединяется с одним концом одной из жил 5 двужильного электрического провода. Другой конец этой жилы 6 соединяется с выходом/входом радиостанции 7. Вторая жила 8 двужильного электрического провода одним концом 9 подключается к клемме «ЗЕМЛЯ» 10 радиостанции 7, а второй конец этой жилы 11 находится в свободном состоянии.

Вибраторная антенна работает следующим образом.

Вибраторная антенна, содержащая индуктивность с магнитопроводом и объемный проводник, соединенные последовательно друг с другом и вместе с вариометром радиостанции и противовесом антенны, представляет собой в совокупности последовательный контур, который с помощью вариометра радиостанции настраивается на рабочую частоту. Вибраторная антенна при производстве настраивается на частоту f. Вариометр радиостанции представляет собой переменное реактивное индуктивное или емкостное сопротивление. Частота f выбирается с таким расчетом, чтобы в среднем положении реактивности вариометра весь антенно-фидерный тракт был бы настроен на среднюю частоту fc рабочего диапазона частот. Антенный вибратор при этом, являясь открытой частью общей резонансной антенно-фидерной системы, будет эффективно излучать электромагнитные волны на частоте fc. Если реактивное сопротивление вариометра увеличивается или уменьшается, то и резонанс антенно-фидерной системы будет соответственно уменьшаться или увеличиваться, а антенный вибратор будет эффективно излучать/принимать электромагнитные волны в том случае, когда частота резонанса антенно-фидерного тракта будет равна частоте настройки передатчика/приемника радиостанции.

Данное изобретение дает кроме существенного уменьшения габаритных размеров антенн, применяемых в качестве носимых и мобильных в ДВ, СВ и KB радиостанциях, также избавление от необходимости замены вибраторных антенн при смене рабочих частот, снижение зависимости параметров антенны от окружающей среды, упрощение настройки частоты вибраторных антенн как во время ведения сеансов связи, так и при серийном производстве этих антенн и, как следствие, снижение их стоимости, что имеет большое значение для широкого круга пользователей ДВ, СВ и KB радиостанций.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Вибраторная антенна, содержащая индуктивность, вибратор, электрически соединенный с одним концом этой индуктивности и представляющий собой объемный проводник, расположенный в магнитном поле индуктивности, выполненной на незамкнутом сердечнике магнитопровода, отличающаяся тем, что второй конец индуктивности соединен с одним из проводов питающей антенну двухпроводной электрической линии, другой провод которой одним концом заземлен на радиостанции, а второй конец этого провода находится в свободном состоянии.

2. Вибраторная антенна по п. 1, отличающаяся тем, что питающая антенну двухпроводная электрическая линия выполнена в виде высокочастотного кабеля, внутренний провод которого соединен со вторым концом индуктивности, а внешний провод одним концом заземлен на радиостанции, а второй конец внешнего провода высокочастотного кабеля находится в свободном состоянии.

3. Вибраторная антенна по п. 1, отличающаяся тем, что питающая антенну двухпроводная электрическая линия выполнена в виде двужильного электрического провода, одна из жил которого соединена со вторым концом индуктивности, один конец второй жилы заземлен на радиостанции, а второй конец этой жилы находится в свободном состоянии.

биконическая антенна

Использование: широкодиапазонные антенны ОВЧ-УВЧ-диапазона, например, для судовых систем радиосвязи. Сущность изобретения: в биконической антенне шунты, соединяющие кромки основания конусов, состоят из отрезков проводников, выполненных из двух равных частей. Верхние части смещены относительно нижних на угол 360/2N, где N — число шунтов, и соединены между собой проводящими перемычками, расположенными в плоскости, проходящей через общую вершину конусов перпендикулярно их оси. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2022428

Изобретение относится к антенной технике, а именно к широкодиапазонным антеннам.

Известны дипольные антенны, состоящие из цилиндрических проводников (см. , например, Фрадина А. З. , Антенно-фидерные устройства, М.: Связь. 1977). Эти антенны имеют круговую диаграмму направленности в плоскости Н в широком диапазоне частот, но при этом узкополосны по согласованию с фидером.

Известны также шунтовые вибраторы, два плеча которых шунтированы третьим проводником. Эти антенны имеют круговые диаграммы направленности в плоскости Н, шунт антенны обеспечивает грозозащиту, повышает электромагнитную совместимость, но при этом коэффициент перекрытия шунтовых вибраторов по частоте не превышает 3:1.

Известна биконическая антенна, которая состоит из двух металлических конусов, соединенных вершинами.

Указанная антенна имеет удовлетворительные характеристики в широком диапазоне частот ( 6:1, ДН в плоскости Н — круговая, КБВ > 0,3). Но биконическая антенна имеет большие объемные габариты (продольные размеры около 0,3 max), не имеет грозозащиты, верхний конус держится на изоляторе, что затрудняет выполнение механически прочной конструкции.

Другие публикации:  Отдых проживание в сочи

Для уменьшения габаритов примерно на 20%, обеспечения грозозащиты, повышения ЭМС и прочности конструкции биконус часто используют с шунтом. При этом шунт не портит согласования на более высоких частотах, но его присутствие — искажает ДН в плоскости Н при увеличении частоты, что ограничивает рабочий диапазон антенны до значений 3:1.

Известна также биконическая антенна, выбранная в качестве прототипа, содержащая N шунтов, расположенных между основаниями конусов по окружности с угловым интервалом = параллельно оси вибратора.

Недостатком такой конструкции является возрастание суммарной проводимости шунтов, которое приводит к ухудшению рабочего диапазона частот. Требуемое уменьшение поперечного сечения шунта не всегда возможно по конструктивным соображениям.

Цель изобретения — расширение рабочего диапазона частот.

Это достигается тем, что в биконической антенне, содержащий N шунтов, расположенных между основаниями конусов по окружности с угловым интервалом = параллельно оси вибратора, каждый из N шунтов разделен на две части, при этом отрезки шунтов, соединенные с верхним конусом, смещены вокруг оси антенны на угол =/2 относительно отрезков шунтов, соединенных с нижним конусом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенная антенна отличается тем, что каждый из N шунтов разделен на две части, кроме того, отрезки шунтов верхней части смещены на угол =/2, относительно отрезков шунтов нижней части. Таким образом, предложенная антенна соответствует критерию «новизна».

Указанные признаки известны, но свойства, которые благодаря им приобретает изобретение, приводят к расширению верхней части рабочего диапазона, что обеспечивает получение положительного эффекта и дает основание сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».

Разделение каждого из N шунтов на две части и расположение этих 2N частей равномерно по окружности оказывается эквивалентным по своему влиянию на диаграмму направленности в плоскости Н увеличению числа шунтов в 2 раза и, как следствие, расширению рабочего диапазона частот в два раза.

На фиг. 1 схематически изображена известная антенна; на фиг.2 — предложенная антенна; на фиг. 3 — экспериментальные диаграммы направленности известной антенны в горизонтальной плоскости; на фиг.4 — экспериментальные диаграммы направленности предложенной антенны тех же габаритов.

Верхнее 1 и нижнее 2 плечи антенны (см. фиг.1) выполнены в виде одинаковых металлических конусов, ориентированных вершинами друг к другу. Основания конусов 1 и 2 соединены N шунтами 3, расположенными по окружности с угловым интервалом = параллельно оси вибратора. К вершине конусов 1 и 2 подключен генератор 4.

В предложенной антенне (см.фиг.2) каждый шунт разделен на две части 5 и 6 и соединен проводящими перемычками 7, при этом отрезки шунтов 5 смещены вокруг оси антенны на угол =/2 относительно отрезков шунтов 6.

Работа предложенной и известной антенн была осуществлена на макетах, экспериментальные данные следующие.

Геометрические параметры испытуемых антенн были одинаковы и соответственно равны:
Угол при вершине конус o 90 о
Диаметр основания конуса D 375 мм
Высота антенны 2h 375 мм
Количество шунтов 3шт
Диаметр шунта 60 мм
Ширина кольца 6мм
На фиг. 3 приведены ДН в плоскости Н известной антенны в диапазоне 233-1200 МГц. В низкочастотной части диапазона антенна имеет круговую диаграмму направленности. При повышении частоты, начиная с f = 800 МГц диаграмма направленности становится трехлепестковой с Еmin = = 3,2 .

При этом предложенная антенна разделена на две части (допустим, на равные части).

Очевидно, что диаграмма направленности в плоскости Н является результатом суперпозиции ДН верхней и нижней частей антенны. У известной антенны верхняя и нижняя части симметричны относительно поперечной плоскости, их индивидуальные диаграммы направленности одинаковы и совпадают с суммарной диаграммой направленности, приведенной на фиг.3.

Если сместить нижнюю половину антенны вокруг оси на угол =/2, то на частотах f 800 МГц минимумы диаграммы направленности верхней части совпадут с максимумами диаграммы направленности нижней части, что в сумме дает равномерную диаграмму направленности в плоскости Н в более широком диапазоне, чем у известной антенны.

О том, что этот положительный эффект реализуется на практике, свидетельствуют экспериментальные данные, приведенные на фиг.4. Равномерная ДН в плоскости Н у предлагаемой антенны сохраняется в диапазоне 193-1200 МГц (КБ > 0,3, начиная с частоты 193 МГц и выше). Отношение крайних частот рабочего диапазона предложенной антенны
= > 6,2 .

При одинаковых размерах известной и предложенной антенн рабочий диапазон расширен не только в сторону высоких, но и в сторону низких частот. Сдвиг в сторону низких частот в предлагаемом устройстве с частоты 233 МГц до 193 МГЦ обусловлен удлинением шунтов, т.е. за счет увеличения их индуктивности.

Так как минимальные размеры антенны определяются максимальной длиной волны (max), то при одинаковых значениях max предложенная антенна может быть выполнена в = 1.21 раза (т.е. на 17,5%) меньше по габаритам, чем известная антенна.

Таким образом, предложенное устройство по сравнению с известным имеет почти в 2 раза более широкий диапазон и на 18% меньшие габариты.

Положительный эффект заключается в том, что предложенная антенна может заменить на подвижном объекте две-три антенны. Кроме того, одну антенну легче разместить на подвижном объекте и не ухудшить ее характеристики, чем две или три антенны.

Благодаря высоким электрическим характеристикам и малым размерам антенна может найти широкое применение на судах в качестве многоцелевой совмещенной антенны ОВЧ-УВЧ-диапазона для радиосвязи с другими судами и самолетами.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

БИКОНИЧЕСКАЯ АНТЕННА, содержащая N шунтов, выполненных в виде отрезков проводника, соединяющих кромки оснований конусов, отличающаяся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот, отрезки проводника выполнены из двух равных частей, смещенных одна относительно другой на угол = 360 / 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.

антенна летательного аппарата

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области антенн летательных аппаратов (ЛА). Технический результат заключается в упрощении конструкции излучателя, уменьшении габаритов, повышении технологичности изготовления, расширении функциональных возможностей, повышении надежности. Антенна ЛА содержит открытый с одного конца цилиндрический резонатор (ЦР), частично заполненный диэлектриком, согласующий элемент, коаксиальный соединитель, настроечный элемент, излучатель, верхнюю крышку. Центральный проводник коаксиального соединителя удлинен внутрь ЦР и соединен с излучателем. Согласующий элемент выполнен в виде двух шлейфов. Первый шлейф установлен параллельно центральному проводнику коаксиального соединителя. Второй шлейф одним концом соединен с боковой стенкой ЦР, а другим — с участком излучателя, расположенным между точками соединения с центральным проводником и первым шлейфом. Излучатель выполнен в виде кольца и жестко закреплен на диэлектрике. Излучатель установлен таким образом, что оси симметрии излучателя и цилиндрического резонатора и прямая, проходящая через середину указанного участка излучателя параллельно оси симметрии излучателя, расположены в одной плоскости продольного сечения антенны. Настроечный элемент установлен в нижней крышке ЦР под излучателем с возможностью осевого перемещения. 6 ил.

Рисунки к патенту РФ 2526768

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области антенн летательных аппаратов. Может быть использовано в дециметровом диапазоне длин волн в качестве передающей или приемной антенны летающего аппарата (ЛА), имеющего участок траектории с пониженным атмосферным давлением, на котором необходимо передавать или принимать радиосигналы.

Известна антенна ЛА (патент RU № 2136090, приоритет от 27.10.1997, «Антенна летательного аппарата» авторов Ионовой С.П., Помазкова А.П., опубл. 27.08.1999, БИ № 24), содержащая открытый с одного конца цилиндрический резонатор (ЦР), коаксиальный соединитель, размещенный на нижней крышке ЦР, возбудитель (излучатель) и согласующее устройство, расположенные в полости этого же ЦР. Возбудитель содержит две половины внешних трубчатых проводников, соединенных между собой над коаксиальным соединителем с центром в точке A, и проводник, размещенный в одной из половин трубчатого проводника. Внешние трубчатые проводники имеют зазор диаметрально противоположно коаксиальному соединителю с центром в точке B и расположены симметрично относительно линии, соединяющей центры A и B и являющейся диаметром DК окружности кольца. Каждая из половин трубчатых проводников содержит две дуги и кольца диаметром DК и длиной lД каждая, начинающихся от точки A и зазора соответственно, расположенных по окружности DК симметрично относительно диаметра DК, перпендикулярного диаметру, соединяющему центры A и B, П-образный отрезок с перемычкой. Перемычка лежит на окружности диаметра DК,симметричного относительно того же диаметра, что и дуги, и двумя боковыми сторонами, и два прямолинейных отрезка, соединяющих вторые концы дуг с концами боковых сторон П-образного отрезка и образующих угол с этими сторонами.

Антенна ЛА работает следующим образом. Высокочастотный (ВЧ) соединитель сигнал от передатчика через коаксиальный соединитель, внутренний проводник и согласующий трансформатор подводит к точке питания антенны — возбудителю (излучателю). ВЧ ток, протекающий по возбудителю, возбуждает в раскрыве ЦР электромагнитное поле (ЭМП) линейной поляризации. Раскрыв ЦР излучает электромагнитное поле через радиопрозрачную теплозащитную вставку (РТЗВ) антенны в свободное пространство.

Установка антенны на боковой поверхности ЛА осуществляется заподлицо с внешней металлической боковой поверхностью ЛА.

Указанная антенна является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой антенне и поэтому выбрана в качестве наиболее близкого аналога.

Недостатками аналога являются сложность формы излучателя, следствием этого является низкая технологичность изготовления антенны.

Технические результаты, на достижение которых направлено заявляемое изобретение, заключаются в упрощении конструкции излучателя, повышении технологичности изготовления, уменьшении габаритов, расширении функциональных возможностей, повышении надежности.

Другие публикации:  Гражданский кодекс рк когда был принят

Данные технические результаты достигаются тем, что в антенне летательного аппарата, содержащей излучатель, согласующий элемент, открытый с одного конца цилиндрический резонатор, частично заполненный диэлектриком, в котором расположен коаксиальный соединитель, установленный в нижней крышке цилиндрического резонатора, при этом излучатель жестко закреплен на диэлектрике, а центральный проводник коаксиального соединителя удлинен внутрь цилиндрического резонатора и соединен с излучателем, новым является то, что излучатель выполнен в виде кольца, согласующий элемент выполнен в виде двух шлейфов, первый из которых одним концом соединен с излучателем, а другим — с нижней крышкой цилиндрического резонатора, при этом первый шлейф установлен в диэлектрике параллельно центральному проводнику коаксиального соединителя, второй шлейф одним концом соединен с боковой стенкой цилиндрического резонатора, а другим — с участком излучателя, расположенным между точками соединения излучателя с центральным проводником коаксиального соединителя и первым шлейфом, дополнительно в нижней крышке цилиндрического резонатора под излучателем в диэлектрике установлен с возможностью осевого перемещения настроечный элемент, при этом диэлектрик выполнен в виде крестообразной подставки, а излучатель установлен таким образом, что оси симметрии излучателя, цилиндрического резонатора и прямая, проходящая через середину указанного участка излучателя параллельно оси симметрии излучателя, расположены в одной плоскости продольного сечения антенны.

За счет применения излучателя в виде кольца упрощается конструкция, уменьшаются габариты, увеличивается полоса согласования антенны, снижается возможность СВЧ-пробоя антенны без дополнительных конструктивных мер, что приводит к повышению надежности. Упрощение конструкции излучателя, отсутствие дополнительных конструктивных элементов для снижения возможности СВЧ-пробоя антенны позволяют повысить технологичность изготовления. Применение в конструкции антенны диэлектрика в виде крестообразной подставки позволяет уменьшить массогабаритные показатели и повысить устойчивость к механическим нагрузкам в условиях применения на ЛА. Применение настроечного элемента обеспечивает смещение полосы согласования относительно центральной частоты, что расширяет функциональные возможности антенны.

Расположение настроечного элемента практически диаметрально противоположно питающему шлейфу под излучателем (выбрано исходя из того, что в этом месте излучателя поле имеет максимальное значение), что увеличивает величину емкостной связи с настроечным элементом, что приводит к более широкой возможности подстройки рабочей частоты антенны.

На фиг.1 приведен эскиз варианта предлагаемой антенны (вид сверху), на фиг.2 — эскиз варианта предлагаемой антенны (разрез А-А), на фиг.3 — эскиз предлагаемой антенны (разрез Б-Б). На фиг.4 — эскиз установки антенны на боковой поверхности ЛА. На фиг.5 и 6 приведены характеристики антенны на частоте 1,055 ГГц: настройка по КСВ и диаграмма направленности соответственно.

Антенна ЛА (фиг.1, фиг.2, фиг.3) содержит открытый с одного конца цилиндрический резонатор 1, частично заполненный диэлектриком 2, согласующий элемент 3, 4 коаксиальный соединитель 5, настроечный элемент 6, излучатель 7, верхнюю крышку 8, внешний корпус 9, фланец 10.

Коаксиальный соединитель 5 установлен в нижней крышке цилиндрического резонатора 1. Центральный проводник 11 коаксиального соединителя 5 соединен с излучателем 7 и является питающим шлейфом.

Согласующий элемент выполнен в виде двух шлейфов 3 (фиг.1, фиг.2) и 4 (фиг.3). Один конец первого шлейфа 4 (фиг.3) соединен с излучателем 7, а другой — с нижней крышкой цилиндрического резонатора 1. При этом первый шлейф 4 установлен в диэлектрике 2 параллельно центральному проводнику 11 коаксиального соединителя 5 (фиг.3). Второй шлейф 3 одним концом соединен с боковой стенкой цилиндрического резонатора 1, а другим — с участком излучателя 7, расположенным между точками соединения излучателя 7 с центральным проводником 11 и первым шлейфом 4 (фиг.1, фиг.2, фиг.3).

Настроечный элемент 6 установлен в нижней крышке цилиндрического резонатора 1 под излучателем 7 в диэлектрике 2 с возможностью осевого перемещения. Настроечный элемент 6 расположен диаметральнопротивоположно относительно оси симметрии излучателя 7 прямой (не показана), проходящей через середину указанного участка излучателя 7 параллельно оси симметрии излучателя 7. Настроечный элемент 6 выполнен в виде винта, на конце которого закреплен диск диаметром 10 мм.

Излучатель 7 выполнен в виде кольца и жестко закреплен на диэлектрике 2 с помощью верхней крышки 8. Излучатель 7 установлен таким образом, что оси симметрии излучателя 7 и цилиндрического резонатора 1 и прямая, проходящая через середину указанного участка излучателя параллельно оси симметрии излучателя 7, расположены в одной плоскости продольного сечения антенны. Размер излучателя 7 выбирается под определенную рабочую частоту.

Диэлектрик 2 выполнен в виде крестообразной подставки (фиг.1), в которой расположены настроечный элемент 6, коаксиальный соединитель 5 и первый шлейф 4.

Крестообразную подставку 2 и крышку 8 изготавливают из фторопласта. Шлейфы 3, 4 обеспечивают настройку антенны и являются согласующими элементами между коаксиальным соединителем 5 и кольцевым излучателем 7.

Цилиндрический резонатор 1 дополнительно установлен во внешний корпус 9. Фланец 10 располагается на внешнем корпусе 9.

Эскиз установки антенны на боковой поверхности ЛА (фиг.4) содержит фланец 10 антенны, фрагмент 12 ЛА, РТЗВ 13, ТЗП 14. Фланец 10 антенны крепится винтами к посадочному месту антенны внутри ЛА, таким образом, чтобы верхний край цилиндрического резонатора 1 и кольцевого излучателя 7 практически совпадали с боковой поверхностью ЛА, а верхняя крышка 8 возвышалась над боковой металлической поверхностью 12 ЛА. Апертура с внешней стороны антенны 15 закрыта РТЗВ 13, остальная поверхность ЛА — штатным ТЗП 14.

Антенна летательного аппарата работает следующим образом.

Выбор размеров кольцевого излучателя 7 производится следующим образом. Выбирают центральную рабочую частоту F (Гц). Далее средний диаметр кольцевого излучателя 7 определяют исходя из того, что длина окружности L кольцевого излучателя 7 для среднего радиуса Rcp равна половине длины волны с учетом крестообразной подложки 2 из фторопласта с относительной диэлектрической проницаемостью =2 и вычисляется по формуле , таким образом, получаем: .

Высокочастотный (ВЧ) сигнал от передатчика (не показан) через коаксиальный соединитель 5 поступает на питающий шлейф 11, далее к точке питания кольцевого излучателя 7. ВЧ ток, протекающий по излучателю 7, возбуждает ЭМП линейной поляризации в раскрыве антенны, вектор E направлен вдоль закорачивающего шлейфа 3 (фиг.1). Возбужденное излучателем 7 ЭМП через РТЗВ 13 антенны (фиг.4) излучается в свободное пространство. Настройка антенны осуществляется настроечным винтом 6. Изменяя расстояние между краем винта, который выполнен в виде диска, и излучателем 7, смещается и рабочая частота антенны. Настроечный винт 6 перемещается в крестообразной диэлектрической подставке 2, что снижается возможность СВЧ-пробоя антенны между излучателем 7 и настроечным винтом 6.

Применение кольцевого излучателя 7 позволило снизить возможность СВЧ-пробоя антенны при пониженном атмосферном давлении без ее герметизации. Антенна имеет полосу согласования по уровню КСВн=2 не менее 40 МГц, настроечный винт 6 обеспечивает смещение центральной частоты и полосы согласования в пределах не менее ±20 МГц, КПД антенны не менее 70%. Диаграмма направленности в передней полусфере без глубоких провалов.

На фиг.5 и 6 приведены характеристики антенны на частоте 1,055 ГГц: настройка по КСВ и диаграмма направленности соответственно. Характеристики получены при установке антенны на металлическом листе с размерами 280×280 мм.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Антенна летательного аппарата, содержащая излучатель, согласующий элемент, открытый с одного конца цилиндрический резонатор, частично заполненный диэлектриком, в котором расположен коаксиальный соединитель, установленный в нижней крышке цилиндрического резонатора, при этом излучатель жестко закреплен на диэлектрике, а центральный проводник коаксиального соединителя удлинен внутрь цилиндрического резонатора и соединен с излучателем, отличающаяся тем, что излучатель выполнен в виде кольца, согласующий элемент выполнен в виде двух шлейфов, первый из которых одним концом соединен с излучателем, а другим — с нижней крышкой цилиндрического резонатора, при этом первый шлейф установлен в диэлектрике параллельно центральному проводнику коаксиального соединителя, второй шлейф одним концом соединен с боковой стенкой цилиндрического резонатора, а другим — с участком излучателя, расположенным между точками соединения излучателя с центральным проводником коаксиального соединителя и первым шлейфом, дополнительно в нижней крышке цилиндрического резонатора под излучателем в диэлектрике установлен с возможностью осевого перемещения настроечный элемент, при этом диэлектрик выполнен в виде крестообразной подставки, а излучатель установлен таким образом, что оси симметрии излучателя, цилиндрического резонатора и прямая, проходящая через середину указанного участка излучателя параллельно оси симметрии излучателя, расположены в одной плоскости продольного сечения антенны.

Еще статьи:

  • Приставы краснодара западного округа Отдел судебных приставов по Западному округу г. Краснодара Краснодарского края Адрес: 350078, г. Краснодар, ул. Тургенева, 183 Время работы: Вторник 09.00 - 15.00, Четверг 14.00 - 18.00 Телефон для справок: […]
  • Льготы на земельный налог пенсионерам в ростовской области Перечень льгот для пенсионеров Ростовской области в 2019 году Пенсионерам Российской Федерации после окончания трудовой деятельности ежемесячно выдается пособие, называемое пенсией. Несмотря на катастрофический разрыв […]
  • Экологическая экспертиза объекта документы Перечень представляемых на ГЭЭ документов Документы, необходимые для предоставления государственной услуги "Организация и проведение государственной экологической экспертизы объектов регионального уровня": письменное […]
  • Договор без срока действия договора Энциклопедия решений. Срок действия гражданско-правового договора Срок действия гражданско-правового договора Помимо срока исполнения обязательства, договором может быть, а в предусмотренных законом случаях должен быть […]
  • Декларация по ип земельный налог Земельный налог для ИП в 2018-2019 годах Земельный налог для ИП в последние годы рассчитывался и уплачивался по разным правилам. О том, на что должен обратить внимание ИП-плательщик земельного налога в 2017 и 2018 […]
  • Налог на усн платежка образец Платежка УСН 6% - 2018 (образец) Похожие публикации Форма платежного поручения приведена в приложении 2 к Положению Банка России от 19.06.2012 № 383-П. Для удобства заполнения каждому его полю присвоен номер (форма с […]
Патент на антенны