Комбинированная антенна

 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны на ракетах средней и малой дальности, например метеоракетах. Сущность изобретения: комбинированная антенна содержит несколько многовитковых рамочных антенн разного диаметра с отдельными линиями питания и стойку с радиально расположенными распорными спицами, каждая из которых снабжена на конце пластиной с отверстиями, через которые пропущены витки многовитковых рамочных антенн. Каждая распорная спица выполнена складной с продольным пазом, в котором установлены линии питания. Общее число распорных спиц выбрано равным шести. 3 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться на малых ракетах средней и малой дальности (например, метеоракетах) в целях радиосвязи, передачи радиокоманд в низкочастотном диапазоне или радиовоздействия на параметры ионосферной плазмы для ее диагностики. Цель изобретения уменьшение габаритов антенны в транспортном положении при использовании в диапазоне низких частот на малых летательных аппаратах. Цель достигается тем, что в комбинированной антенне, содержащей несколько многовитковых рамочных антенн разного диаметра с отдельными линиями питания и стойку с радиально расположенными спицами, каждая из которых снабжена на конце пластиной с отверстиями, через которые пропущены витки многовитковых рамочных антенн, согласно изобретению каждая распорная спица выполнена складной с продольным пазом, в котором уложены линии питания, причем число распорных спиц выбрано равным шести. В предлагаемой комбинированной антенне использование складных спиц и укладка в их пазы всех продовов рамочных антенн позволяют выполнить антенну складной, что уменьшает ее габариты в транспортном положении и позволяет легко транспортировать антенну на орбиту на малых летательных аппаратах. Кроме того, предложенная конструкция обеспечивает надежное раскрытие антенны непосредственно в ионосфере без перепутывания проводников всех рамочных антенн с разными резонансными частотами, что обеспечивает излучение сложного сигнала с широким спектром. Надежность раскрытия всех витков антенны обеспечивается выполнением продольных пазов на складных спицах, в которые в транспортном положении укладываются провода всех рамочных антенн, выбором определенного числа спиц (число спиц равно шести), а также тем, что витки всех рамочных антенн проходят через отверстия в пластинах на концах спиц. Число n спиц держателя антенны выбирается из следующего условия: nl 2π l, в котором l длина спицы. Из этого условия следует, что n 2 ≃ 6. Такое число спиц обеспечивает длину проводника каждого витка рамочной антенны, ограниченного точками закрепления в отверстиях на концах спиц, примерно равную длине спицы. На фиг.1 изображена антенна в транспортном положении; на фиг.2 в развернутом рабочем состоянии, вид сбоку; на фиг.3 вид сверху. Антенна состоит из нескольких (в простейшем случае двух) многовитковых рамочных антенн 1 разного диаметра с отдельными линиями 2 питания для каждой рамочной антенны и стойки 3, укрепленной одним концом на летательном аппарате. Свободный конец стойки 3 снабжен держателем 4 в виде многогранника с шарнирно закрепленными на его гранях многоколенными спицами 5, выполненными с продольными пазами и расположенными вдоль стойки 3. На концах спиц 5 укреплены пластины 6 с отверстиями, число которых равно числу всех витков рамочных антенн 1. Проводники каждого витка рамочных антенн 1 закреплены в соответствующих отверстиях каждой из пластин 6 и в транспортном положении уложены в пазы спиц 5. Линии 2 питания рамочных антенн 1 уложены в пазы спиц 5. Каждая рамочная антенна 1 с помощью линии 2 питания подключена через соответствующий конденсатор 7 к развязывающему устройству 8 (например, резонансному усилителю мощности), соединенному с задающим генератором 9 сигнала, и вместе с конденсатором 7 образует резонансный контур. Диаметры витков рамочных антенн 1 отличаются друг от друга на двойное расстояние между отверстиями в пластинах 6, которое выбрано малым по сравнению с длиной спицы, чтобы пластины были небольшими и не утяжеляли конструкцию, к которой предъявляются определенные требования по жесткости. Поэтому заданную резонансную частоту каждой рамочной антенны обеспечивают выбором длины провода рамки (количества витков) и величины емкости конденсатора 7. Антенна размещается под обтекателем головной части ракеты, имеющим створки (на фигурах не показаны), которые выполняют в транспортном положении антенны функции ограничителя ее развертывания. Для стабилизации в пространстве малых (метео)ракет типа МР-12, МР-20 им сообщается вращение вокруг продольной оси со скоростью до 5 об/c. Развертывание антенны осуществляется следующим образом. После схода створок обтекателя спицы 5 за счет центробежной силы при вращении ракеты раскладываются и одновременно поднимаются. В результате проводники рамочных антенн 1, уложенные в пазах спиц 5, растягиваются и образуют круговые витки в плоскости, перпендикулярной стойке 3 (фиг.2 и 3). При этом, поскольку проводник каждого витка рамочных антенн 1 закреплен в соответствующем ему отверстии пластины 6 витки при расправлении не перепутываются. Линии 2 питания остаются уложенными в пазах спиц и также не мешают расплавлению витков. Время раскрывания антенны не превышает 1 с, что обеспечивает возможность постановки ее на ракетах с малым временем полета. При подаче на рамочные антенны сигнала от задающего генератора каждая рамочная антенна излучает сигнал со своей резонансной частотой, вследствие чего результирующий сигнал получается сложной формы. Так, при выборе частот разных излучателей ω, 3 ω, 5 ω и т.д. получают сигнал типа "меандр". Предложенная конструкция комбинированной антенны обеспечивает уменьшение габаритов антенны при сохранении эффективности излучения в диапазоне низких частот и ее работоспособность (надежное раскрытие) при использовании на малых летательных аппаратах. Пример конкретной реализации комбинированной антенны, предназначенной для ракетного эксперимента (диапазон ≈ 100 кГц). Антенна состоит из двух рамочных антенн, число витков в которых подбиралось в зависимости от частоты и амплитуды излучаемого сигнала. Низкочастотная рамочная антенна (f₁ ≃ 80 кГц) представляет собой 5,5 витковую катушку с индуктивностью 270 мкГн. Диаметр катушки ≃ 3,14 м, общее омическое сопротивление ее 0,6 Ом, что близко к внутреннему сопротивлению источника питания. Высокочастотная рамочная антенна (f₂≃ 480 кГц) имеет 2,5 витка диаметром ≃ 3,14 м, омическое сопротивление провода 0,2 Ом, индуктивность 62 мкГн. Для облегчения веса антенны трехколенные спицы выполнены из титана. Описываемая комбинированная антенна диаметром 3,2 м имеет эффективность излучения того же порядка, что и одновитковая антенна диаметром 20 м.

Формула изобретения

КОМБИНИРОВАННАЯ АНТЕННА, содержащая несколько многовитковых рамочных антенн разного диаметра с отдельными линиями питания и стойку с радиально расположенными распорными спицами, каждая из которых снабжена на конце пластиной с отверстиями, через которые пропущены витки многовитковых рамочных антенн, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов в транспортном положении при использовании в диапазоне низких частот на малых летательных аппаратах, каждая распорная спица выполнена складной с продольным пазом, в котором установлены линии питания, причем число распорных спиц выбрано равным шести.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3