Рамочная антенна



Рамочная антенна
Рамочная антенна
Рамочная антенна
Рамочная антенна
Рамочная антенна
Рамочная антенна
Рамочная антенна
Рамочная антенна
Рамочная антенна

 


Владельцы патента RU 2566387:

Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" (RU)
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к направленным антеннам ВЧ-УВЧ-диапазона. Техническим результатом является увеличение действующей высоты рамочной антенны в заданном диапазоне рабочих частот при сохранении ее геометрических размеров. Сущность: рамочная антенна содержит две многоканальные полурамки с поперечным разрезом и трансформаторный блок, причем каждая полурамка выполнена в виде изогнутой металлической трубы, в которой проложено m отрезков коаксиального кабеля, экраны коаксиальных кабелей и соответствующих металлических труб с обеих сторон соединены накоротко, экраны первых концов полурамок соединяют с экраном трансформаторного блока, центральные проводники коаксиальных кабелей первой многоканальной полурамки на втором конце соединяют с экранами на втором конце второй многоканальной полурамки, центральные проводники коаксиальных кабелей на втором конце второй многоканальной полурамки соединяют с экраном на втором конце первой многоканальной полурамки, на первом конце многоканальных полурамок между центральным проводником и экраном каждого коаксиального кабеля включают нагрузку в виде элемента первичной трансформаторной обмотки трансформаторного блока, среднюю точку вторичной трансформаторной обмотки заземляют, а ее крайние точки являются симметричным выходом рамочной антенны. 4 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может найти применение в системах радиомониторинга, контроля электромагнитной обстановки, в задачах ЭМС, в системах связи.

Известна рамочная антенна (см. патент РФ №2318275, МПК H01Q 7/00, опубл. 27.02.2008, бюл. №6), содержащая 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, 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.

Антенна-аналог обеспечивает расширение полосы пропускания с незначительной неравномерностью амплитудно-частотной характеристики в рабочем диапазоне частот с возможностью отсечки низкочастотных помех от сети питания с частотой 50 Гц и их гармоник.

Недостатком данного технического решения является смещение полосы рабочих частот, а также низкая действующая высота антенны.

Наиболее близким техническим решением является рамочная антенна (см. Патент РФ №2054764, МПК H01Q 7/00, опубл. 20.02.1996 г.). Она содержит многовитковую рамку, размещенную в многовитковом экране, в качестве которого использован экран коаксиального кабеля, каждый отдельный виток рамки размещен в отдельном витке экрана, а все витки экрана соединены последовательно и симметрично относительно поперечного кольцевого разреза экрана и образуют две многовитковые полурамки, на первых концах которых между центральным проводником и экраном включена нагрузка, а экраны соединены накоротко, на вторых концах центральный проводник и экран одной многовитковой полурамки соединены соответственно с экраном и центральным проводником другой полурамки.

Устройство-прототип обеспечивает некоторое увеличение действующей высоты. Однако в результате указанного подключения полурамок рабочая полоса частот смещается в нижнюю часть диапазона частот.

Целью заявленного технического решения является повышение действующей высоты антенны при сохранении местоположения рабочей полосы частот и неизменной площади рамки.

Технический результат достигается тем, что в рамочной антенне, содержащей многовитковую рамку, размещенную в многовитковом экране, в качестве которого использован экран коаксиального кабеля, каждый отдельный виток рамки размещен в отдельном витке экрана, а все витки экрана расположены симметрично относительно поперечного кольцевого разреза экрана и образуют две многовитковые полурамки, на первых концах которых между центральным проводником и экраном включена нагрузка, а экраны соединены накоротко, на вторых концах центральный проводник и экран одной многовитковой полурамки соединены соответственно с экраном и центральным проводником другой многовитковой полурамки, согласно предложенному решению, дополнительно введены трансформаторный блок, помещенный в экран, и первый и второй дополнительные экраны, выполненные в виде трубы и совпадающие по длине с полурамками, а каждый отдельный виток многовитковой рамки преобразуют в одновитковые рамки путем деления на две полурамки, в каждый из дополнительных экранов помещают соответственно первые или вторые полурамки от всех одновитковых рамок, экраны полурамок и соответствующих дополнительных экранов с обеих сторон соединяют накоротко, а экраны первых концов полурамок соединяют с экраном трансформаторного блока, центральные проводники первых полурамок на втором конце соединяют с экранами на втором конце вторых полурамок, центральные проводники вторых полурамок на втором конце соединяют с экранами первых полурамок на втором конце, на первых концах каждой из полурамок между экраном и центральным проводником включают нагрузку в виде элемента первичной трансформаторной обмотки трансформаторного блока, среднюю точку вторичной трансформаторной обмотки заземляют, а ее крайние точки являются симметричным выходом рамочной антенны.

Рамочная антенна структурно состоит из четного числа 2m отрезков коаксиального кабеля одинаковой электрической длины, каждый из которых образует полурамку. При этом внутренний проводник коаксиального кабеля является собственно полурамкой, а внешний проводник - экраном полурамки. В зависимости от диапазона рабочих частот может быть использован коаксиальный кабель типа RG 58, DG 80 и др. (см. CAVREL. Evolution in TV coaxial cables. - СПб: ЗАО «Корпорация ЛАНС», www.lans.spb.ru). Для удобства реализации многоканальных рамочных антенн удобно использовать мультикоаксиальный кабель (см. фиг. 2) типа 5 DG 80 или 9 DG 80 (см. там же).

Названные отрезки коаксиального кабеля делят на две равные группы по m проводников и прокладывают в соответствующих трубках дополнительных экранов. Выполнение этой операции эквивалентно формированию m рамочных антенн или одной с двумя многоканальными (многожильными) полурамками (вместо одной многовитковой рамки - у прототипа).

Работа заявленной рамочной антенны поясняется чертежами, на которых показаны:

на фиг. 1 - структурная схема рамочной антенны;

на фиг. 2 - вариант размещения коаксиальных кабелей в дополнительном экране;

на фиг. 3 - развернутая эквивалентная схема рамочной антенны;

на фиг. 4, а, б, в - сокращенные эквивалентные схемы рамочной антенны.

Рамочная антенна (см фиг. 1) содержит две многожильные полурамки 1.1 и 1.2, выполненные в виде трубы, и трансформаторный блок 2. В каждой из труб 1, используемых в качестве дополнительных экранов, прокладывается m, m=2, 3, …, равных по электрической длине отрезков коаксиальных кабелей (см. фиг. 2), выполняющих функцию полурамок в составе: индивидуальный экран 3 и центральный проводник 4. Экраны полурамок 3.1 и 3.2 соответствующих дополнительных экранов 1.1 или 1.2 с обеих сторон соединяют накоротко. Кроме того, экраны первых концов полурамок 1.1 или 1.2 соединяют с экраном трансформаторного блока 2. Центральные проводники 4.1.1-4.1.m от всех m первых полурамок 4 на втором конце (в поперечном разрезе 5) соединяют с экранами 3.2.1-3.2.m на втором конце вторых полурамок и вторым дополнительным экраном 1.2. Центральные проводники вторых полурамок 4.2.1-4.2.m на вторых концах (в поперечном разрезе 5) соединяют с экранами первых полурамок 3.1.1-3.1.m первым дополнительным экраном 1.1.

На первых концах каждой из полурамок между экраном 3 и центральным проводником 4 включают нагрузку 6 в виде элемента первичной трансформаторной обмотки трансформаторного блока 2. Среднюю точку вторичной трансформаторной обмотки 7 заземляют, а крайние точки 8.1 и 8.2 вторичной обмотки 7 являются симметричным выходом рамочной антенны.

Перекрестное подключение полурамок в поперечном разрезе 5 с одной стороны обеспечивает дополнительное увеличение действующей высоты антенны (основное увеличение достигается многоканальностью рамки). Положительный эффект является следствием увеличения электрической длины полурамок благодаря использованию проводящей поверхности дополнительных экранов 1.1 и 1.2. С другой стороны, такое подключение призвано бороться с несимметричностью полурамок, возникающей из-за влияния на них окружающих предметов, и как следствие - антенным эффектом (см. Бова Н.Т., Резников Г.Б. Антенные устройства СВЧ. - Киев: Виша школа, стр. 182-185, 1997 г.).

Падающее на рамочную антенну электромагнитное поле Ε наводит на наружной поверхности экранов 3 полурамок ЭДС. В результате этого на поперечном кольцевом разрезе 5 возникает разность потенциалов, под воздействием которой на центральных проводниках 4 полурамок возникает ток. Данные токи от всех m рамочных антенн аккумулируются в трансформаторном блоке 2.

Рассмотрим названные операции более подробно на примере эквивалентных схем (см. фиг. 3 и 4). На полной эквивалентной схеме рамочной антенны (см. фиг. 3) приняты следующие обозначения:

zp - входное сопротивление разрезной рамки, образованной трубками 1.1 и 1.2;

εp - ЭДС, наводимая на верхнем (втором) конце каждого коаксиального кабеля;

ρ - волновое сопротивление коаксиального кабеля;

γ - постоянная распространения γ=α+iβ, α - затухание, β = 2 π ε / λ - волновое число; 1 - длина коаксиального кабеля.

Пересчет zp u εp к входным первичным обмоткам трансформаторного блока 2 позволяет преобразовать эквивалентную схему на фиг. 3 к виду, представленному на фиг. 4а (см. Гавеля Н.П. и др. Под ред. Ю.К. Муравьева. Антенны. Часть 1. - Л.: ВКАС, стр. 521).

где th(x), sh(x), ch(x) - гиперболические функции от x.

Поскольку в рабочем диапазоне частот выражения (1) и (2) можно упростить

Пересчитывая z p ' и ε p ' к выходным обмоткам трансформаторного блока 2, получим эквивалентную схему рамочной антенны, изображенную на фиг. 4б. Здесь z p " = n 2 z p ' , ε p " = n ε p ' .

Объединяя все эквивалентные генераторы ЭДС в один и учитывая (3), получим

где N=2m - число входных обмоток трансформаторного блока 2 (см. фиг. 4в).

Поскольку εa=Ehg, где hg - действующая высота разрезной рамочной антенны, то мощность, отдаваемая антенной в согласованную нагрузку, определится из выражения

.

Можно видеть, что действующая высота предлагаемой разрезной рамки увеличивается в N раз при сохранении ее габаритов. Следует отметить, что коэффициент трансформации n на действующую высоту hp не влияет и может подбираться исключительно в интересах наилучшего согласования.

Рамочная антенна, содержащая многовитковую рамку, размещенную в многовитковом экране, в качестве которого использован экран коаксиального кабеля, каждый отдельный виток рамки размещен в отдельном витке экрана, а все витки экрана расположены симметрично относительно поперечного кольцевого разреза экрана и образуют две многовитковые полурамки, на первых концах которых между центральным проводником и экраном включена нагрузка, а экраны соединены накоротко, на вторых концах центральный проводник и экран одной многовитковой полурамки соединены соответственно с экраном и центральным проводником другой многовитковой полурамки, отличающаяся тем, что дополнительно введены трансформаторный блок, помещенный в экран, и первый и второй дополнительные экраны, выполненные в виде трубы и совпадающие по длине с полурамками, а каждый отдельный виток многовитковой рамки преобразуют в одновитковые рамки путем деления на две полурамки, в каждый из дополнительных экранов помещают соответственно первые или вторые полурамки от всех одновитковых рамок, экраны полурамок и соответствующих дополнительных экранов с обеих сторон соединяют накоротко, экраны первых концов полурамок соединяют с экраном трансформаторного блока, центральные проводники первых полурамок на втором конце соединяют с экранами на втором конце вторых полурамок, центральные проводники вторых полурамок на втором конце соединяют с экранами первых полурамок на втором конце, на первых концах каждой из полурамок между экраном и центральным проводником включают нагрузку в виде элемента первичной трансформаторной обмотки трансформаторного блока, среднюю точку вторичной трансформаторной обмотки заземляют, а ее крайние точки являются симметричным выходом рамочной антенны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиопеленгации, радионавигации и радиомониторинга. Техническим результатом изобретения является уменьшение составляющей аппаратурной погрешности определения пеленга, обусловленной неравенством коэффициентов преобразования верхней и нижней приемных магнитных антенн.

Изобретение относится к скважинным измерительным устройствам, используемым для измерения электромагнитных свойств ствола скважины. Техническим результатом является обеспечение направленного действия антенны с возможностью принимать сигналы с разных сторон.

Изобретение относится к системам управления вентильными электродвигателями вращения антенны радиолокационной станции (РЛС) и может быть использовано в регулируемых электроприводах.

Изобретение относится к антенной технике. Кардиоидная антенна состоит из двух взаимно перпендикулярных рамок, подключенных через устройство вращения диаграммы направленности к первому входу сумматора, а ко второму входу через согласующее устройство подключена ненаправленная антенна, выполненная в виде двух последовательно соединенных взаимно перпендикулярных разнесенных по горизонтали противофазных компланарных рамок.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к мобильным средствам наблюдения, и может быть использовано в телескопических мачтах, устанавливаемых в кузовах специальных транспортных средств и предназначенных для оперативного подъема и опускания антенных и оптико-электронных средств наблюдения из внутреннего объема кузова.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемных и передающих антенн средств связи декаметрового диапазона радиоволн.

Антенна // 2488201
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при организации беспроводной связи в шахтах. .

Изобретение относится к антенной технике, а именно к кольцевым всенаправленным антеннам. .

Изобретение относится к антенному устройству и системе беспроводной связи. .

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиосвязи, радионавигации или радиопеленгации. .

Изобретение относится к антеннам. Заявлена индуктивная антенна, сформированная из, по меньшей мере, двух пар сегментов, геометрически состыкованных друг с другом, каждая из которых содержит первый и второй параллельные проводники, изолированные друг от друга, при этом упомянутые пары относятся к первому типу, в котором проводники прерываются в своих средних точках, образуя два сегмента, причем первый (соответственно второй) проводник одного сегмента подключен ко второму (соответственно первому) проводнику другого сегмента пары, или ко второму типу, в котором первый проводник прерывается приблизительно в своей средней точке, образуя два сегмента, и второй проводник не прерывается. Техническим результатом является обеспечение большой индуктивной антенны, адаптированной к передачам в диапазоне частот от одного МГц до нескольких сотен МГц. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Трехкомпонентное приемное антенное устройство содержит металлическое основание, на котором размещены две взаимно ортогональные приемные магнитные антенны на стержневых ферритовых сердечниках с обмотками на каждом из сердечников, три симметрирующих трансформатора, три разъема, емкостную антенну, торцевые элементы антенного снижения. При этом дифференциальные выводы обмоток через симметрирующие трансформаторы соединены с соответствующими разъемами. Электрические экраны антенн выполнены с продольными щелями, линии связи выполнены экранированными, магнитные антенны смещены относительно друг друга по вертикали, расположены над металлическим основанием, плоскость которого параллельна продольным осям магнитных антенн, обмотки каждой из магнитных антенн помещены в собственный электрический экран. Емкостная антенна содержит верхний и нижний металлические электроды, состоящие из четырех плоских сегментов, которые расположены аксиально симметрично в одной плоскости вокруг центральной оси устройства и электрически соединены между собой в общей точке. Причем плоскость верхнего электрода расположена над верхней магнитной антенной, а плоскость нижнего электрода расположена под нижней магнитной антенной. Технический результат - устранение двузначности определения пеленга. 3 ил.
Наверх