Кольцевая щелевая антенна

 

Изобретение относится к области подземных сейсмоустойчивых приемопередающих антенных устройств, работающих в нижней части метрового диапазона. Техническим результатом изобретения является использование антенны в радиолиниях с подземными сейсмоустойчивыми антеннами в районах предполагаемых чрезвычайных ситуаций. Для этого в антенне, работающей в метровом диапазоне волн, диэлектрический вкладыш, заполняющий полость резонатора, из материала с параметрами, близкими к воздуху, имеющего незакрытую внутреннюю пористость, заменяется на вкладыш, состоящий из слоистого диэлектрического материала, выполненного из послойно уложенных горизонтально и просушенных до величины коэффициента водопоглощения, равной 0,01%, красных глиняных кирпичей, не имеющих внутренних и наружных чернот, запраймерированных и обмазанных на толщину в 1/3 ширины кирпича, а также и послойно битумно-кровельной мастикой без образования пустот и трещин. 3 ил.

Изобретение относится к области подземных сейсмоустойчивых приемопередающих антенных устройств, работающих на частотах электромагнитных волн нижней части метрового диапазона, может быть использовано для стационарных радиосистем различного назначения, работающих поверхностной (земной) и отраженной волной.

Известны антенны, излучатели которых убираются в диэлектрик. В антенне /1/ в качестве диэлектрика использована пенокерамика, в частности сегнетокерамика, в антенне /2/ - асфальтобетон либо гудрон.

Известны также кольцевые щелевые антенны /3/ с резонаторами и цилиндрическими возбудителями, полость резонаторов которых заполняется диэлектрическим материалом, близким к воздуху, либо самим воздухом. В другой антенне полость резонатора заполнялась фторопластом (ФТ-4) /4/.

Недостатком известных устройств является то, что использованные для изолирования излучателей и заполнения полостей резонаторов, то есть во вкладышах, диэлектрические материалы, такие как, например, гудрон, растрескиваются и разлетаются на морозе, текут в жару; асфальтобетоны, пенопласты не имеют закрытой пористости и требуют специальной гидроизоляции, так как впитывают в себя конденсат и гидрометеоры, что сводит КПД антенн к низкому уровню.

Другие материалы, такие как фторопласты, пенокерамики, ситаллы при больших объемах диэлектрика в полостях антенн нижней части метрового диапазона (полутора десятков кубометров) делают стоимость антенн совершенно неприемлемой.

За прототип принимается наиболее близкая по технической сущности активная часть широкополосной кольцевой щелевой антенны /5/, имеющая кольцевой цилиндрический резонатор с небольшим флянцем, дискоконический возбудитель, основание конуса которого упирается в нижнюю часть цилиндрического резонатора, присоединенный к возбудителю питающий фидер, кольцевую излучающую щель, образованную внутренней кромкой флянца и кромкой диска возбудителя, полость резонатора, заполняемую вкладышем из диэлектрика с электрическими параметрами воздуха либо самим воздухом.

Недостатком прототипа является постепенное накапливание влаги в процессе эксплуатации в резонаторе антенны за счет конденсата и гидрометеоров как в открытой полости, так и во вкладышах из материалов с параметрами воздуха (например, пенопласт ПС) за счет незакрытой внутренней пористости. Материалы же с закрытой пористостью (например, пенокерамики) неприемлемы по стоимости, когда их нужно применять в больших объемах.

Целью изобретения является выполнение вкладыша, заполняющего полость резонатора из такого приемлемого по стоимости материала, который бы позволил сохранить первоначальные электрические характеристики и, в первую очередь, коэффициент усиления (КУ) антенны в течение 20-летнего срока эксплуатации полуторного ресурсного срока антенны.

Для достижения поставленной цели в кольцевой щелевой антенне, работающей в нижней части метрового диапазона волн, содержащей кольцевой цилиндрический резонатор с небольшим флянцем, дискокинический возбудитель, основание конуса которого упирается в нижнюю часть цилиндрического резонатора, присоединенный к возбудителю питающий фидер, кольцевую излучающую щель, образованную внутренней кромкой флянца и кромкой диска возбудителя, полость резонатора, заполняемую вкладышем из диэлектрика, при выполнении антенны в варианте подземной среднего уровня сейсмоустойчивости конструкции, с щелью, размещаемой в одной горизонтальной плоскости с раскрытом резонатора, флянцем и диском, совпадающей с плоскостью дневной поверхности земли, резонатор под щелью в земле заполняется вкладышем, состоящим из слоистого диэлектрического материала, выполненного из послойно уложенных горизонтально и просушенных до величины коэффициента водопоглощения (влажности), равной 0,01%, красных глиняных кирпичей, не имеющих внутренних и наружных чернот, запроймерированных и обмазанных на толщину в 1/3 ширины кирпича, а также послойно битумно-кровельной мастикой без образования пустот и трещин.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в качестве вкладыша, заполняющего полость резонатора кольцевой щелевой антенны, используется вкладыш из специально приготовленного слоистого диэлектрика из красных глиняных кирпичей, удовлетворяющих специальным требованиям по просушке, по внутреннему составу и гидроизолированных битумно-кровельной мастикой, не имеющей недостатков гудрона.

Помимо некоторого видоизменения конфигурации - другого взаимного местоположения отдельных элементов антенны относительно к ограничительным признакам - отличие во вкладыше позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Введение же вкладыша из слоистого диэлектрика, изготовленного по указанной технологии, в физической взаимосвязи с остальными элементами антенны, дало возможность кольцевой щелевой антенне с резонатором проявить новое свойство: сохранить неизменными первоначальные электрические характеристики вне зависимости от изменения почвенно-климатических условий эксплуатации в течение 20 лет. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурная схема кольцевой щелевой антенны. На фиг. 2 - частотные зависимости КУ и КБВ, полученные на антенне в ходе 20-летней эксплуатации.

Кольцевая щелевая антенна (фиг.1) содержит кольцевой цилиндрический резонатор 1 с небольшим флянцем 2, дискоконический возбудитель, состоящий из диска 3 и конуса 4, упирающегося в нижнюю часть резонатора 5, питающий фидер 6, кольцевую излучающую щель 7, расположенную в границе между воздухом 8 и землей 9, полость резонатора, заполняемую вкладышем из слоистого диэлектрика 10 в виде кирпичей и битумно-кровельной мастики.

Результаты экспериментального исследований КУ и КБВ кольцевой щелевой антенны, выполненного последовательно в течение 20-летнего срока эксплуатации, в широком диапазоне частот метровых волн, подтверждающие стабильность электрических характеристик в ходе длительной эксплуатации с использованием изобретения, показаны на фиг.2, 3.

Источники информации 1. А.с. 2136090, Н 01 Q 1/28, 13/10, 1999, БИ 24.

2. А.с. 18230, Н 01 Q, 1970, БИ 5.

3. А.с. 693934, Н 01 Q 13/10, 13/18, 1981, БИ 33.

4. А.с. 1539677, Н 01 Q 13/10, 1990, БИ 4.

5. Резников Г.В. Самолетные антенны. М.: Сов. радио, 1962, с.391, фиг. 15, 28.

Формула изобретения

Кольцевая щелевая антенна, содержащая кольцевой цилиндрический резонатор с небольшим флянцем, дискоконический возбудитель, основание конуса которого упирается в нижнюю часть цилиндрического резонатора, присоединенный к возбудителю питающий фидер, кольцевую излучающую щель, образованную внутренней кромкой флянца и кромкой диска возбудителя, полость резонатора, заполняемую вкладышем из диэлектрика при выполнении в варианте подземной среднего уровня сейсмоустойчивости конструкции с кольцевой излучающей щелью, располагаемой в одной горизонтальной плоскости с раскрывом резонатора, флянцем и диском, совпадающей с плоскостью поверхности земли, отличающаяся тем, что резонатор под щелью в земле заполняется вкладышем, состоящим из слоистого диэлектрического материала, выполненного из послойно уложенных горизонтально и просушенных до величины коэффициента водопоглощения, равной 0,01%, красных глиняных кирпичей, не имеющих внутренних и наружных чернот, запраймерированных и обмазанных на толщину в 1/3 ширины кирпича, а также и послойно битумно-кровельной мастикой без образования пустот и трещин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3