Широкополосная система "антенна-обтекатель"



Широкополосная система "антенна-обтекатель"
Широкополосная система "антенна-обтекатель"
Широкополосная система "антенна-обтекатель"
Широкополосная система "антенна-обтекатель"
Широкополосная система "антенна-обтекатель"
Широкополосная система "антенна-обтекатель"

 


Владельцы патента RU 2459324:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") (RU)

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных диапазонах. Техническим результатом является снижение пеленгационных ошибок в системе «антенна-обтекатель», работающей в совмещенных диапазонах. Широкополосная система «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных диапазонах содержит широкополосную антенну и обтекатель со стенкой из диэлектрического материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, электрическая толщина стенки обтекателя соответствует половине длины волны на средней частоте верхнего диапазона и четверти длины волны на средней частоте нижнего диапазона. 3 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель».

Известна система «антенна-обтекатель», содержащая антенну и обтекатель, в форме колпака, снабженный узлом крепления к летательному аппарату, со стенкой из диэлектрического материала толщиной, соответствующей полуволновой электрической толщине на рабочей частоте: Каплун В.А. Обтекатели антенн СВЧ. М., Советское радио, 1974 г. 238 с., RU №2096869. Система «антенна-обтекатель». Приоритет 17.05.1996 г.

Структура стенки обтекателя состоит из одного или нескольких слоев из материалов с известными значениями диэлектрической проницаемости. Геометрическая толщина стенки подбирается эквивалентной полуволновой электрической толщине на средней по диапазону резонансной частоте.

Известно, что реализация на одной частоте полуволновой электрической толщины стенки, за счет резонансного согласования стенки со свободным пространством, позволяет получить минимальный уровень искажения фазы прошедшего через обтекатель поля падающей волны.

Обтекатель с резонансной полуволновой стенкой, изготовленный по этому техническому решению, вносит минимально возможные искажения в поле падающей волны на резонансной частоте, но пропорционально увеличению рабочей полосы значительно возрастает величина искажений, вносимых обтекателем в поле падающей волны.

Наиболее близким к заявляемому является решение по патенту USA №6,028,565. W-band and X-band radome wall. Приор. 19 ноября 1996 г. (прототип).

В решении по прототипу в широкополосной системе «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных диапазонах, содержащей широкополосную антенну и обтекатель в форме колпака со стенкой из диэлектрического материала, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, обтекатель выполнен так, что его электрическая толщина соответствует полуволновой электрической толщине для высокочастотного диапазона и «тонкой» по электрической толщине для низкочастотного диапазона.

Реализация полуволновой резонансной электрической толщины стенки обтекателя с минимальными искажениями поля падающей волны применяется в данном техническом решении для высокочастотного диапазона. Соответственно, для низкочастотной части совмещенного диапазона применяется структура стенки с «тонкой» электрической толщиной, менее 0,1 длины волны, за счет снижения геометрической толщины для низкочастотного диапазона, которая является полуволновой по электрической толщине для высокочастотной области.

Так как уменьшение толщины стенки ограничивается теплофизическими требованиями к обтекателю, искажения, вносимые в падающее поле из-за конечной толщины стенки, оказываются значительными, что приводит к высоким ошибкам пеленга.

Задачей изобретения является снижение ошибок пеленга при создании широкополосных систем «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных частотных диапазонах.

Достигается задача тем, что система «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных диапазонах, содержащая широкополосную антенну и обтекатель со стенкой из диэлектрического материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, отличается тем, что электрическая толщина стенки обтекателя соответствует половине длины волны на средней частоте верхнего диапазона и четверти длины волны на средней частоте нижнего диапазона.

Авторы провели расчеты и установили, что использование в широкополосной системе «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных диапазонах обтекателя, имеющего электрическую толщину, соответствующую половине длины волны на средней частоте верхнего диапазона и четверть длины волны на средней частоте нижнего диапазона, позволяет уменьшить влияние изменения частоты на увеличение электрической толщины стенки и за счет улучшения согласования стенки со свободным пространством снизить искажения, вносимые стенкой в фазу поля падающей волны.

Для доказательства преимущества предлагаемого технического решения проведены расчетные эксперименты, результаты которых представлены ниже.

В таблице 1 представлены результаты расчетов радиотехнических характеристик (РТХ, Δα - пеленгационная ошибка, S - крутизна пеленгационной ошибки, КП - коэффициент прохождения) системы «антенна-обтекатель» в 1% частотной полосе в зависимости от толщины стенки, кратной полуволновой.

Из таблицы 1 видно, что минимальные изменения крутизны пеленгационных ошибок (S) по диапазону наблюдаются для стенок, кратных четвертьволновой толщине, но наименьшие изменения крутизны по диапазону наблюдаются для толщины стенки, равной четверти волны (0,5·λ/2, где λ - длина волны на частоте измерений).

В таблице 2 представлены результаты расчетов РТХ системы «антенна-обтекатель» в ±5% частотной полосе в зависимости от толщины стенки.

Из таблицы 2 видно, что минимальные изменения крутизны пеленгационных ошибок (S) по диапазону наблюдаются для стенок, кратных четвертьволновой толщине, но наименьшие изменения крутизны по диапазону наблюдаются для толщины стенки, равной четверти волны (0,5·λ/2).

В таблице 3 представлены результаты расчетов РТХ системы «антенна-обтекатель» в ±10% частотной полосе в зависимости от толщины стенки. В представленной таблице стенка была настроена так, чтобы резонансная толщина соответствовала минимальной крутизне ошибок и, как видно из таблицы, что выбранная толщина не является оптимальной по коэффициенту прохождения.

Из таблицы 3 видно, что минимальные изменения крутизны пеленгационных ошибок (S) по диапазону наблюдаются для толщин, кратных четверти волны, но наименьшие изменения крутизны по диапазону наблюдаются для толщины стенки, равной четверти волны (0,5·λ/2).

Из сравнения данных таблицы 1, 2 и 3 видно, что с увеличением ширины диапазона значительно увеличиваются изменения крутизны для обтекателя с полуволновой толщиной стенки, а для обтекателя с четвертьволновой стенкой изменения крутизны с увеличением ширины диапазона незначительные.

Авторы установили, что с увеличением ширины диапазона уменьшается величина минимального по диапазону коэффициента прохождения для обтекателя с полуволновой стенкой и для ширины диапазона в ±10% минимальная величина коэффициента прохождения для обтекателя с полуволновой стенкой составляет 37%, что приближается к минимальному коэффициенту прохождения по диапазону для обтекателя с четвертьволновой толщиной стенки.

Из сравнения таблиц 1, 2 и 3 видно, что широкополосные свойства четвертьволновой стенки выше, чем стенки, условно «тонкой» по электрической толщине. Из таблицы 3 видно, что для обтекателя с «тонкой» стенкой крутизна пеленгационной ошибки в ±10% полосе частот в 10 раз выше, чем для обтекателя с четвертьволновой стенкой.

Для наглядности на фиг.1 и 2 показаны крутизны пеленгационных ошибок обтекателя в плоскостях Е и Н в зависимости от толщины стенки в ±10% полосе частот (здесь и далее представлены зависимости на верхней, средней и нижней частотах диапазона). Видно, что минимальная величина крутизны ошибок в полосе частот наблюдается для четвертьволновой толщины стенки.

На фиг.3 показаны величины коэффициента прохождения обтекателя в зависимости от толщины стенки для Е-поляризации при различных значениях диэлектрической проницаемости стенки.

Из фиг.3 видно, что коэффициент прохождения обтекателя зависит не только от величины электрической толщины слоя, но и от величины диэлектрической проницаемости слоя. Так, коэффициент прохождения обтекателя для электрической толщиной стенки, равной четверти длины волны, значительно возрастает при снижении диэлектрической проницаемости материала стенки ниже ε=1,5, что соответствует выводам из теории геометрической оптики при рассмотрении задачи прохождения электромагнитной волны через слой. Действительно, чем меньше разница между диэлектрическими проницаемостями слоя материала и воздухом, тем меньше потери на отражение от границы слоя.

Таким образом, широкополосная система «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных диапазонах, выполненная по предлагаемому техническому решению, где обтекатель имеет электрическую толщину стенки, соответствующую половине длины волны на средней частоте верхнего диапазона и четверти длины волны на средней частоте нижнего диапазона, имеет минимальные ошибки пеленга.

Источники информации

1. Каплун В.А. Обтекатели антенн СВЧ. М., Советское радио, 1974 г. 238 с.

2. RU №2096869. Система «антенна-обтекатель». Приоритет 17.05.1996 г.

3. USA №6,028,565. W-band and X-band radome wall. Приор. 19 ноября 1996.

Широкополосная система «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных диапазонах, содержащая широкополосную антенну и обтекатель со стенкой из диэлектрического материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, отличающаяся тем, что электрическая толщина стенки обтекателя соответствует половине длины волны на средней частоте верхнего диапазона и четверти длины волны на средней частоте нижнего диапазона.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для испытаний и измерений радиотехнических характеристик (РТХ) антенных обтекателей. .

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к антенным обтекателям скоростных ракет различных классов. .

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным антенным системам «антенна-обтекатель». .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при радиотехнических испытаниях систем антенна-обтекатель. .
Изобретение относится к ракетной технике, а точнее к технологии изготовления антенных обтекателей радиоуправляемых ракет из кварцевой керамики. .

Изобретение относится к области авиационной и ракетной технике, преимущественно к радиопрозрачным обтекателям скоростных летательных аппаратов различных классов.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, в частности к антенным обтекателям скоростных ракет из пористой керамики. .

Изобретение относится к антенной технике, в частности к радиопрозрачным укрытиям сверхширокополосных антенн, работающих в диапазоне ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве радиопрозрачных укрытий и обтекателей для защиты антенн, в том числе станций спутниковой связи, от влияния механических и климатических факторов изобретения.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении головных радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов

Изобретение относится к судостроению, а именно к обтекателям гидроакустических станций, и касается вопроса конструирования обтекателя антенны гидроакустической станции

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из пористой керамики
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из керамики

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. Технический результат - обеспечение работоспособности антенного обтекателя для условий одновременного удовлетворения воздействию превалирующих нагрузок: тепловой - при менее значительной силовой и силовой - при менее значительной тепловой, а также при любом соотношении нагрузок на промежуточных траекториях. Антенный обтекатель содержит керамическую оболочку и металлический стыковой шпангоут, соединенные между собой термостойким клеем. Изгибная жесткость внутренней полки шпангоута составляет 85-95% от изгибной жесткости оболочки в поперечном сечении, проходящем через переднюю кромку шпангоута. Длину клеевого соединения определяют при максимальном силовом воздействии, а радиальный зазор между оболочкой и шпангоутом равен максимальному радиальному расширению шпангоута от теплового воздействия на обтекатель. Торцевой зазор между оболочкой и шпангоутом принимается пропорционально радиальному зазору, с коэффициентом пропорциональности, равным соотношению между длиной клеевого соединения и наружным диаметром шпангоута, с учетом модуля нормальной упругости клея. 2 ил.

Изобретение относится к конструктивным элементам фюзеляжа летательного аппарата. Обтекатель антенны, установленный на самолете, содержит радиопрозрачную переднюю и металлическую заднюю части, обшивку, подкрепленную силовым набором. Обтекатель выполнен обтекаемой сигарообразной формы с жесткой металлической панелью в верхней части по всей длине, являющейся основанием для установки наружных антенн и имеющей люки, закрываемые крышками. На верхней поверхности радиопрозрачной передней части установлена металлизирующая накладка. Обтекатель установлен на пилоне над фонарем кабины летчиков, приподнят над поверхностью фюзеляжа, выдвинут вперед относительно выступа упомянутого фонаря, имеет вырез внизу по контуру пилона и закреплен легкосъемными замками на силовом поясе с ответным силовым поясом пилона, стационарно установленного на фюзеляже, в силовую схему которого включены балки для крепления поворотной антенны. Изобретение направлено на увеличение зоны обзора. 9 ил.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может использоваться преимущественно в конструкциях высокоскоростных ракет различных классов. Технический результат - увеличение длительности эксплуатационного режима за счет сохранения прочности соединения металл-керамика при силовых и тепловых воздействиях на обтекатель. Антенный обтекатель включает (соединенный эластичным клеем на кремнеорганической основе) керамический колпак с выполненной на внутренней поверхности выборкой, металлические шпангоут и соединительный переходник, металлическое разрезное кольцо, соединенные между собой крепежными элементами и эластичным клеем на кремнеорганической основе к сопрягаемым поверхностям. К торцу керамического колпака пристыковано опорное металлическое кольцо, а на внутренней поверхности керамического колпака выполнена выборка, в которой по сопрягаемым поверхностям установлено разрезное металлическое кольцо длиной, соизмеримой с длиной шпангоута, и снабженное буртиком, размещенным в ответном пазу опорного кольца. Опорное кольцо связано с металлическим шпангоутом фиксаторами в виде радиально ориентированных штифтов, а с соединительным переходником скреплено неподвижно винтами по окружной соприкасаемой поверхности и по торцевым соприкасаемым поверхностям дополнительно связано посредством соответствующих друг другу скосов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к защите антенн от воздействия внешних факторов окружающей среды. Техническим результатом является расширение диапазона частот проходящих радиоволн от 3 до 30 ГГц через многослойное радиопрозрачное укрытие для антенн с одновременным упрощением его конструкции. Широкодиапазонное многослойное радиопрозрачное укрытие для антенн, содержащее ряд расположенных параллельно друг другу тонких слоев, включающих несущий слой, отличается тем, что входной наружный слой, обращенный в сторону падающего излучения, имеет диэлектрическую проницаемость от 1,8 до 2,2 и толщину от 2 до 4 мм, а наружный выходной слой выполнен электропроводящим, имеющим поверхностное электрическое сопротивление от 300 до 700 Ом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к авиационной и ракетно-космической технике, а именно к головным отсекам (ГО) летательных аппаратов (ЛА). ГО ЛА содержит переднюю панель в виде клина с плоскими иллюминаторами, осесимметричную с переменным сечением боковую обечайку со стыковочным шпангоутом, складную телескопическую аэродинамическую иглу. Иллюминаторы выполнены с различным диапазоном пропускания. Боковая обечайка выполнена биконической, оживальной, параболической, в виде сплайна или их комбинаций. В боковой обечайке выполнена призматическая, цилиндрическая, оптически- и радиопрозрачная вставка. Передняя панель и часть боковой обечайки выполнены поворотными и отделены от неподвижной части герметичной мембраной и в плоскости их разделения установлен подшипник. На внутренней стороне боковой обечайки и передней панели установлена теплоизоляция, на внутренней стороне иллюминаторов установлены сдвигающиеся теплоизолирующие накладки. Изобретение позволяет повысить точность наведения ГО ЛА. 18 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх