Антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда

Авторы патента:


Антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда
Антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда
Антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда
Антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда

 


Владельцы патента RU 2585319:

Сычугов Сергей Геннадиевич (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное предприятие "ОРТИКС" (RU)

Изобретение относится к электронной технике, к антенным системам и может быть использовано в аэрологических радиозондах для приема навигационных сигналов спутниковых навигационных систем типа GPS/ГЛОННАС и др. Заявленная антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда содержит дипольную систему, образованную из двух пар перевернутых V-образных дипольных элементов, лежащих в перпендикулярных плоскостях, причем каждый диполь выполнен в виде двух вибраторов, симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого мостика, линия питания - микрополосковая, а все элементы выполнены на двух печатных платах, которые расположены на общем основании с фильтром, собственно навигационным приемником GPS/ГЛОНАСС и драйвером с USB-интерфейсом. Техническим результатом является повышение точности измерения навигационных параметров аэрологических зондов в жестких динамических условиях полета. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к электронной технике, к антенным системам и может быть использовано в аэрологических радиозондах (АРЗ) для приема навигационных сигналов спутниковых навигационных систем типа GPS/ГЛОННАС и др.

Известен приемник навигационных сигналов GPS, который имеет антенну с круговой поляризацией, см. Ю.А. Соловьев "Спутниковая навигация и ее приложения" ЭКО-ТРЕНДЗ, М., 2003 г., стр. 116.

Этот приемник предназначен для работы в жестких динамических условиях движения артиллерийских снарядов и ракет высокоточного оружия. Фирмы Rockwell-Collins. Приемник работает в условиях после перегрузки 15000д при вращении с частотой до 260 Гц.

Недостатки приемника (следовательно и антенны):

- применим для тяжелых снарядов калибра 12-15* дюймов (вес несколько сотен кг) и управляемых авиабомб, а также ракет средней дальности (все они весом не одну тонну). Отсюда этот приемник с антенной весит до 10 кг. Видно, что для АРЗ это, конечно, не подходит;

- стоимость такого приемника составляет порядка 10000$, а стоимость одного АРЗ составляет порядка 25-30$, в год же только в России АРЗ запускается ~500000 шт.

Также проблемой приема навигационных сигналов является "болтанка" АРЗ при сильных порывах ветра в верхних слоях атмосферы (до ±360°) и при турбулентности ветровых потоков, что может привести к ошибкам определения координат АРЗ. Поэтому предъявляются повышенные требования к антеннам приемников навигационных сигналов.

Обычно в навигационных приемниках используются либо внешние, либо внутренние керамические пластины. Эти антенны хорошо проявили себя при установке на автомобилях, судах по крену, но в условиях применения в АРЗ их технические характеристики оставляют желать лучшего.

Из существующего уровня техники известна Circularly polarized dipole antenna US 3196443 А, представляющая антенну, содержащую две пары взаимно перпендикулярных диполей из цилиндрических проводников, лежащих в одной плоскости, симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого стакана, которая способна излучать и принимать поле круговой поляризации.

Недостатками описанного устройства являются:

- сложность конструкции;

- высокий коэффициент эллиптичности поляризации излучаемого поля на малых углах места.

Известна Circularly polarized cross dipole antenna US 6163306 А. Антенна содержит два L-образных элемента и двухпроводную линию питания, выполненные на печатной плате, расположенной над проводящим экраном. L-образные элементы расположены так, что образуют два перекрещенных диполя, линия питания соединяет диполи и симметрирующее устройство, выполненное на другой печатной плате. Антенна, которая способна излучать и принимать поле круговой поляризации.

Недостатком описанной антенны является:

- высокий коэффициент эллиптичности поляризации излучаемого поля на малых углах места.

В качестве прототипа рассмотрим Circularly polarized cross dipole antenna US 6271800 B1, которая содержит рефлектор в виде пластины, два перекрещенных диполя на основе четырех V-образных цилиндрических проводников, коаксиальную линию питания, симметрирующее устройство. V-элементы образуют две пары, каждая пара лежит в одной плоскости, перпендикулярной плоскости другой пары, плоскости пар при этом перпендикулярны рефлектору. Внутри пар V-элементы расположены так, что одно плечо каждого V-элемента параллельно одному плечу другого V-элемента, и свободный конец этого плеча соединен с рефлектором. Два параллельных плеча одной пары образуют симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого мостика, в одном из плеч которого проложена коаксиальная линия, питающая диполь, образованный этой парой. Недостатком описанного устройства является:

- сложность конструкции;

- низкая технологичность.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения навигационных параметров АРЗ в жестких динамических условиях полета: болтанка, турбулентность, большие ветровые порывы разного знака и пр., а также повышение помехоустойчивости при подъеме АРЗ из-за излучения различных наземных источников.

Технический результат достигается за счет применения однокального приемника навигационных сигналов GPS/ГЛОНАСС и применения оригинальной вибраторной антенны с круговой поляризацией, т.е. по X и Y ординатам.

Для решения поставленной задачи предлагается антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда, содержащая дипольную систему, образованную из двух пар перевернутых V-образных дипольных элементов, лежащих в перпендикулярных плоскостях, причем каждый диполь выполнен в виде двух вибраторов, симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого мостика, линия питания - микрополосковая, а все элементы выполнены на двух печатных платах, которые расположены на общем основании с фильтром, собственно навигационным приемником GPS/ГЛОНАСС и драйвером с USB-интерфейсом.

На фиг. 1 предоставлены два общих вида антенны в изометрии, где

1, 2, 5, 7 - плечи диполей;

3, 4, 14 - точки электрического контакта;

6 - Г-образный проводник;

8, 9, 16, 17 - проводники симметрирующего устройства;

10, 11, 12, 13 - плечи рефлекторов;

15 - выход антенны.

На фиг. 2 предоставлена антенна в сборе на общей печатной плате с навигационным приемником. Антенна состоит из двух диэлектрических пластин (на фигуре условно не показаны), которые лежат в плоскости XOZ и YOZ и пересекают друг друга. На первой пластине, в плоскости XOZ, расположены диполь, образованный плечами 2 и 5, проводники 8 и 16 симметрирующего устройства (на фигуре условно не выделено), рефлектор, образованный плечами 11 и 12, соединенными между собой в точке 14, при этом рефлектор перпендикулярен проводникам 8 и 16 и имеет с ними электрический контакт примерно в собственном центре. Плечи диполя 2 и 5 ортогональны друг другу и расположены под углом к проводникам 8 и 16, при этом плечо 2 и проводник 8 контактируют в точке 3, а плечо 5 и проводник 16 контактируют в точке 4. На второй пластине, в плоскости, параллельной YOZ, расположены диполь, образованный плечами 1 и 7, Г-образный проводник 6, проводники 9 и 17 симметрирующего устройства (на фигуре условно не выделено), рефлектор, образованный плечами 10 и 13, соединенными между собой в точке 14, при этом рефлектор перпендикулярен проводникам 9 и 17 и имеет с ними электрический контакт примерно в собственном центре. Плечи диполя 1 и 7 ортогональны друг другу и расположены под углом к проводникам 9 и 17, при этом плечо 1 и проводник 17 контактируют в точке 3, а плечо 7 и проводник 9 контактируют в точке 4. Г-образный проводник 6 расположен в районе проводника 9, на противоположной стороне второй пластины, так что образует с проводником 9 и частью проводника 13 несимметричную полосковую линию передачи, один конец которой является выходом антенны 15. Конец Г-образного проводника, противоположный входу 15, подключен к точке 3.

Размеры обоих рефлекторов составляют (0,52÷0,55)*λср без учета коэффициента укорочения за счет торцевого эффекта и влияния диэлектрической проницаемости материала пластин. Сумма длин плеч диполей такова, что резонансная частота одного диполя выше средней частоты рабочего диапазона, а резонансная частота другого ниже. Длина проводников 8, 9, 16, 17 составляет не более 0,25*λср.

Антенна в середине рабочего диапазона работает следующим образом.

Электромагнитная волна с круговой поляризацией, которую можно представить как сумму двух волн с линейными поляризациями, ортогональными друг другу и сдвинутыми по фазе на 90°, падает на антенну, при этом каждый диполь принимает соответствующую линейно поляризованную составляющую падающей волны, а каждый рефлектор отражает. Применение рефлекторов позволяет получить преимущественно односторонний прием поля антенной. Благодаря тому что один из диполей имеет резонансную частоту, большую, чем средняя частота работы антенны, а другой меньшую, задержка по фазе между токами, наведенными на плечи диполей, нивелируется в точках 3 и 4, и электромагнитная энергия от ортогональных диполей складывается синфазно. Через полосковую линию передачи симметрирующего устройства, представляющего собой короткозамкнутый мостик, от контактов 3-4 энергия попадает на выход антенны 15. Расположение плеч диполей под острым углом к соответствующим проводникам симметрирующего устройства позволяет улучшить коэффициент эллиптичности антенны на низких углах места.

С целью повышения технологичности антенны плечи диполей, проводники симметрирующего устройства, Г-образный проводник, рефлекторы выполнены по технологии печатных плат. Антенна конструктивно состоит из двух печатных плат, соединенных между собой пазами с последующей пайкой в точках 3, 4, 14.

Антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда, содержащая дипольную систему, образованную из двух пар перевернутых V-образных дипольных элементов, лежащих в перпендикулярных плоскостях, отличающаяся тем, что каждый диполь выполнен в виде двух вибраторов, симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого мостика, линия питания - микрополосковая, а все элементы выполнены на двух печатных платах, которые расположены на общем основании с фильтром, собственно навигационным приемником GPS/ГЛОНАСС и драйвером с USB-интерфейсом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники. Заявленная приемо-передающая активная фазированная антенная решетка содержит m излучателей, подрешетки, делители, устройство управления, суммарный и разностный входы приемо-передающей активной фазированной антенной решетки, а также m/4 модулей приемо-передающих усилительных, делитель тестового сигнала и диаграммообразующий сумматор, при этом излучатели объединены попарно в линейки излучателей, две линейки излучателей и модуль приемо-передающий усилительный образуют подрешетку, каждый модуль приемо-передающий усилительный включает четыре приемо-передающих канала, два делителя, устройство управления и контроля, делитель тестового сигнала выполнен с возможностью осуществления равномерного распределения на каждый канал сигнала СВЧ в режиме калибровки, причем диаграммообразующий сумматор включает направленный ответвитель, устройство управления, m/4 фазовращателей с дискретом установки фазы СВЧ-сигнала 180°.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах связи, радиолокации и радионавигации при приеме сигналов в условиях воздействия помех.

Изобретение относится к антенной технике КВЧ диапазона. Заявленный планарный диэлектрический излучатель состоит из возбуждающего одномодового прямоугольного диэлектрического волновода, диэлектрического плоского клина и диэлектрической пластины с двумя щелями, торец которой является апертурой излучателя, клин соединен со стороны вершины с возбуждающим его одномодовым прямоугольным диэлектрическим волноводом с поляризацией электрического поля вдоль широкой стороны поперечного сечения, с другой стороны к клину присоединена пластина с двумя щелями, формат (отношение сторон) поперечного сечения Ф которой выбирается из условия Фкр15≤Ф≤Фкр17, где Фкр15 и Фкр17 - критические значения формата поперечного сечения прямоугольного диэлектрического волновода для волн HΕ15 и HЕ17 соответственно, угол при вершине клина должен быть не более пятнадцати градусов, толщины клина и пластины равны узкой стороне сечения возбуждающего волновода, щели в пластине расположены симметрично и параллельно ее оси и могут иметь произвольную форму.

Многолучевая самофокусирующаяся антенная решетка содержит N секций по L приемопередающих элементов и по L приемопередающих модулей, приемопередающие элементы, диаграммообразующий блок.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении активной фазированной антенной решетки (АФАР).

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиотехнических системах связи, размещаемых на борту космических аппаратов (КА), функционирующих в сложной сигнально-помеховой обстановке, например, в системах космической связи с подвижными объектами.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к средствам приема и передачи радиоволн. Приемо-передающий модуль активной фазированной антенной решетки содержит передающий и приемный каналы, первое, второе и третье направленное устройство разделения падающей и отраженной мощностей, защитное устройство, выпрямитель, согласованную нагрузку, обратноходовой преобразователь.

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат выражается в простоте конструкции и высокой выходной мощности антенны, оптимальном выходном сопротивлении, согласуемом с сопротивлением нагрузки, а также высокой надежности работы антенны.

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - уменьшение помех сигналов или многолучевой интерференции Для этого принимают на датчике, расположенном возле приемной антенны, сигнал отражения, отраженный по меньшей мере от одной поверхности летательного аппарата, с которой соединена конформная отражательная фазированная антенная решетка, настроенная для управления прохождением сигнала отражения.

Изобретение относится к антенным системам направленного излучения и приема. Получаемым техническим результатом является создание АФАР со структурой построения, обеспечивающей, при размещении на самолете, одновременно круговой многолучевой прием запросных сигналов и излучение ответного сигнала в направлении запроса узким лучом с целью скрытости радиоизлучения.

Изобретение относится к микрополосковым антеннам, в частности к антенным системам. Заявлена антенная система, содержащая: антенную решетку, которая содержит диэлектрическую подложку прямоугольной формы; множество излучающих панелей, расположенных с определенным интервалом по длине диэлектрической подложки на ее верхней поверхности; и множество соединительных панелей на верхней поверхности диэлектрической подложки, расположенных в соответствии с множеством излучающих панелей, каждая из которых отходит от края диэлектрической подложки и заканчивается на заданном расстоянии от соответствующей излучающей панели; и решетку волноводно-рупорных излучателей, которая содержит металлическую пластину прямоугольной формы, обработанную таким образом, что в поперечном сечении она содержит множество прямоугольных отверстий, расположенных по длине прямоугольной металлической пластины; при этом нижняя часть каждого отверстия выполнена в виде прямоугольного волновода, а верхняя часть - в виде рупора; и желобок заданной глубины с двух сторон отверстий на верхней поверхности прямоугольной металлической пластины, который тянется в направлении расположения множества отверстий, при этом каждый прямоугольный волновод решетки волноводно-рупорных излучателей характеризуется такими же размерами, что и соответствующая ему излучающая панель, и каждый прямоугольный волновод соединен с соответствующей ему излучающей панелью. Техническим результатом является расширение частотного диапазона антенны. 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится преимущественно к спутниковым информационным системам. Способ включает формирование межспутниковой линии радиосвязи (МЛР) между космическими аппаратами (КА), расположенными в одной орбитальной плоскости. По МЛР последовательно передают сигналы с одного выбранного КА, осуществляющего связь с наземным комплексом, на остальные КА. При этом одна из антенных решеток приемо-передающего модуля каждого КА направлена на смежный КА, расположенный спереди по ходу, а другая решетка - на КА, расположенный сзади по ходу его орбитального движения. Антенные решетки имеют сканирующие диаграммы направленности в плоскости орбиты системы. В каждом сеансе связи определяют и запоминают параметры ориентации приемо-передающих модулей по тангажу и рысканию, при которых обеспечивается приемо-передающая зона МЛР. Эти параметры передают с выбранного КА на остальные КА. Техническим результатом изобретения является повышение оперативности радиосвязи и технологичности процессов управления спутниковой системой. 2 ил.

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к антенным решеткам и системам. Целью настоящего изобретения является улучшение параметров ДН двухдиапазонной антенной решетки с одновременным достижением большей простоты и компактности конструкции. Указанная цель достигается за счет того, что в двухдиапазонной волноводно-щелевой антенной решетке, содержащей прямоугольные излучающие волноводы, образующие периодическую структуру из чередующихся волноводов нижнего и верхнего диапазона частот и наклонные излучающие щели на узких стенках излучающих волноводов нижнего диапазона, излучающая поверхность волноводов верхнего диапазона расположена ниже излучающей поверхности волноводов нижнего диапазона, а тыльные поверхности волноводов нижнего и верхнего диапазонов расположены в одной плоскости, при этом наклонные излучающие щели нижнего диапазона на узких стенках волноводов нижнего диапазона заходят на широкие стенки этих волноводов, излучающие щели верхнего диапазона выполнены в виде продольных смещенных от оси щелей на широких стенках волноводов верхнего диапазона, а на тыльных поверхностях излучающих волноводов размещены запитывающие волноводы нижнего и верхнего диапазонов, в широких стенках которых выполнены щели связи с излучающими волноводами нижнего и верхнего диапазонов соответственно. 4 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысокой частоты (СВЧ) и предназначено для использования в фазированной антенной решетке (ФАР) проходного типа с круговой поляризацией К-диапазона в качестве управляющего элемента. Технический результат изобретения заключается в обеспечении компактности и симметричности его конструкции без увеличения его поперечных размеров при уменьшении разброса фазовых характеристик и повышении их стабильности. Элемент ФАР содержит размещенный в корпусе 1 волноводный ферритовый фазовращатель с магнитной памятью, выполненный с излучателями 2 на ферритовом стержне 3 в виде тела вращения с круглым поперечным сечением и частичной металлизацией боковой поверхности, на металлизированном участке 4 которого расположена обмотка 5 управления и два магнитопровода 6 П-образной формы, и закрепленную на корпусе 1 печатную плату 7. Корпус 1 выполнен с частью полого цилиндра в форме сектора с углом 280-290 градусов для соединения с печатной платой 7 и снабжен торцевыми фиксирующими втулками 8 из металла с круглым отверстием под установку ферритового стержня 3. Излучатели 2 выполнены за одно целое с ферритовым стержнем 3 в виде симметричных не металлизированных ступенчатых переходов на его концах. Печатная плата выполнена с элементами управления обмоткой 2 управления (намагничивания) фазовращателя с габаритами, не выходящими за пределы корпуса в горизонтальном направлении. Элемент ФАР имеет всего четыре типа деталей, что обеспечивает максимальную простоту его изготовления и сборки. Малогабаритный элемент ФАР проходного типа имеет устойчивую симметричную конструкцию с малым весом. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемо-передающих АФАР. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки. Сущность: в способе устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит один печатный вибратор, эквидистантно в узлах треугольной сетки таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану на высоте, меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки. Устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X. Соединяют диэлектрические подложки между собой по оси Y с помощью диэлектрических профилей, в которые вкручивают диэлектрические винты через отверстия, выполненные в верхних и нижних углах каждой диэлектрической подложки, при этом диэлектрические профили, расположенные на торцах антенной решетки, имеют квадратное сечение, а диэлектрические профили, соединяющие внутренние края диэлектрических подложек, имеют уступы, к которым края диэлектрических подложек подсоединяют с помощью диэлектрических винтов. Прикрепляют диэлектрические профили, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек, к проводящему экрану с помощью винтов или клея. Запитывают каждый печатный вибратор с помощью полосковой линии, подключение которой к внешнему фидеру осуществляют с помощью врубного разъема, расположенного у основания диэлектрической подложки. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемопередающих АФАР. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки. Сущность: в способе устанавливают диэлектрические подложки прямоугольной формы, каждая из которых содержит линейку печатных вибраторов таким образом, чтобы плоскости диэлектрических подложек были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно проводящему экрану, плечи печатных вибраторов были расположены параллельно проводящему экрану на высоте, меньшей или равной λ/4, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона длин волн антенной решетки. Устанавливают расстояние dy между соседними диэлектрическими подложками по оси Y из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости Y, а расстояние dx между центрами печатных вибраторов по оси X - из условия обеспечения требуемого сектора сканирования в плоскости X. Выполняют в каждой диэлектрической подложке в ее верхней и нижней части между печатными вибраторами прямоугольные пазы. Соединяют диэлектрические подложки между собой по оси Y путем плотной установки в эти пазы диэлектрических профилей квадратного сечения, в которых выполнены поперечные канавки в местах их установки в пазы. Прикрепляют диэлектрические профили, соединенные с нижними краями диэлектрических подложек, к проводящему экрану клеем или винтами. Запитывают каждый печатный вибратор с помощью полосковой линии, подключение которой к внешнему фидеру осуществляют с помощью врубного разъема. 1 ил.
Наверх