Малогабаритная перестраиваемая антенна



Малогабаритная перестраиваемая антенна
Малогабаритная перестраиваемая антенна
Малогабаритная перестраиваемая антенна

 

H01Q9/00 - "Короткие" (в электрическом смысле) антенны с размерами, не превышающими удвоенную рабочую длину волны и составленные из электропроводящих активных излучающих элементов (петлевые антенны H01Q 7/00; волноводные рупоры или раструбы H01Q 13/00; щелевые антенны H01Q 13/00; комбинированные конструкции из активных элементов со вторичными устройствами, выполняемые с целью формирования требуемой диаграммы направленности антенны H01Q 19/00; комбинированные конструкции из двух и более активных элементов H01Q 21/00)

Владельцы патента RU 2592052:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании малогабаритных широко перестраиваемых антенных устройств для аппаратуры связи и передачи данных в СВ, KB диапазонах частот. Антенна содержит первый (1) и второй (2) соосно расположенные токопроводящие цилиндры, катушку индуктивности (4), а также N коммутаторов (4) и N дополнительных цилиндров (3), соосно расположенных с первым (1) и вторым (2) токопроводящими цилиндрами, соединенными таким образом, что в совокупности они образуют колебательный контур, настроенный на частоту излучаемого или принимаемого сигнала. Первый вывод катушки индуктивности (4) подключен к первому цилиндру (1), второй вывод катушки индуктивности (4) подключен к центральному проводнику (6) фидерной линии (7), питающей антенну, а к оплетке фидерной линии (7) подключен второй цилиндр (2). Второй цилиндр (2) расположен между первым цилиндром (1) и катушкой индуктивности (4). Дополнительные цилиндры (3) все вместе или в определенной комбинации, каждый через отдельный коммутатор из N коммутаторов (5), могут иметь электрическое соединение со вторым цилиндром (2), тем самым увеличивая длину второго цилиндра (2). Технический результат заключается в увеличении перестройки резонансной частоты антенны при сохранении эффективности, что позволяет обеспечить надежную связь в СВ, KB диапазонах частот мобильным и стационарным абонентам. 2 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании малогабаритных широко перестраиваемых антенных устройств для аппаратуры связи и передачи данных в СВ, KB диапазонах частот.

Установка полноразмерных антенн вызывает затруднения ввиду больших физических размеров, что особенно проблематично в диапазоне средних волн (300 кГц - 3 МГц). Типовые решения для конструкций антенн в СВ, KB диапазонах частот - использование антенн-мачт, которые характеризуются широкополосностью, и укороченных антенн, с укорочением в три и более раз, которые отличаются малой эффективностью.

Известны укороченные антенны, называемые емкостными (Айзенберг Г.З. и др. Антенны УКВ. Часть 1. М.: Связь, 1977, стр. 82). Проблемами емкостных антенн являются обеспечение широкой перестройки антенны по частоте, обеспечение заданной полосы пропускания антенны и ее сохранение при перестройке по диапазону, обеспечение точной и оперативной подстройки антенны при ее мобильном использовании. На краях полосы пропускания передаточная характеристика антенны, ввиду своей узкополосности, вносит существенные фазовые искажения в передаваемый (или принимаемый, в силу принципа обратимости) сигнал. Это вносит ограничения по использованию современных эффективных цифровых видов модуляции семейства САМ, QPSK и других. Проблема ярко выражена в диапазоне средних волн и низкочастотной части коротковолнового диапазона. Часто емкостные антенны выполняют настроенными на фиксированные частоты без перестройки по частоте.

Известна емкостная антенна (Антенна малогабаритная емкостная с согласующей катушкой индуктивности, RU №2470424, H01Q 9/04, 20.12.2012) для организации радиосвязи и передачи данных в диапазонах средних, коротких и ультракоротких радиоволн. Антенна содержит емкостной элемент в виде двух соосно расположенных цилиндрических токопроводящих поверхностей, катушки индуктивности, согласующей катушки.

Недостатком такой антенны является невозможность перестраивать резонансную частоту колебательного (антенного) контура, состоящего из катушки индуктивности и емкости соосно расположенных цилиндрических токопроводящих поверхностей в широких пределах и, как следствие, осуществить перестройку антенны в широких пределах.

Наиболее близким аналогом является «Coaxial inductor and dipole EH antenna» (Патент США № US 6956535 B2 от 18.10.2005). Антенна содержит первый и второй соосно расположенные токопроводящие цилиндры и катушку индуктивности, соединенные таким образом, что в совокупности они образуют раскрытый колебательный контур, настроенный на частоту излучаемого или принимаемого сигнала.

Недостатком такой антенны является малая эффективность антенны при широкой перестройке по частоте вследствие увеличения активных потерь в самой катушке индуктивности антенного контура и из-за потерь, вызванных скользящими контактами по виткам катушки.

Техническим результатом изобретения является увеличение перестройки с сохранением эффективности антенны при широкой перестройке по частоте, а также повышение оперативности и точности настройки антенны на резонансную частоту.

Указанный технический результат достигается тем, что в малогабаритную перестраиваемую антенну, содержащую первый и второй соосно расположенные токопроводящие цилиндры и катушку индуктивности, соединенные таким образом, что в совокупности они образуют колебательный контур, настроенный на частоту излучаемого или принимаемого сигнала, причем первый вывод катушки индуктивности подключен к первому цилиндру, второй вывод катушки индуктивности подключен к центральному проводнику фидерной линии, питающей антенну, а к оплетке фидерной линии подключен второй цилиндр, расположенный между первым цилиндром и катушкой индуктивности, согласно заявляемому изобретению, введены N коммутаторов и N дополнительных цилиндров, соосно расположенных с первым и вторым токопроводящими цилиндрами, причем каждый из N дополнительных цилиндров через отдельный коммутатор из N коммутаторов установлен с возможностью электрического соединения со вторым цилиндром, тем самым увеличивая длину второго цилиндра и изменяя частоту настройки колебательного контура антенны.

На чертежах изображено:

фиг. 1 - конструкция малогабаритной перестраиваемой антенны;

фиг. 2 - эквивалентная электрическая схема второго и N дополнительных цилиндров в составе конструкции малогабаритной перестраиваемой антенны.

Конструкция малогабаритной перестраиваемой антенны содержит первый 1, второй 2 и N дополнительных соосно расположенных токопроводящих цилиндров 3, катушку индуктивности 4 и N коммутаторов 5, соединенных таким образом, что в совокупности они образуют колебательный (антенный) контур, настроенный на частоту излучаемого или принимаемого сигнала, причем первый вывод катушки индуктивности 4 подключен к первому цилиндру 1, второй вывод катушки индуктивности 4 подключен к центральному проводнику 6 фидерной линии 7, питающей антенну, а к оплетке 8 фидерной линии 7 подключен второй цилиндр 2, расположенный между первым цилиндром 1 и катушкой индуктивности 4, причем каждый из N дополнительных цилиндров 3 через отдельный коммутатор из N коммутаторов 5 установлен с возможностью электрического соединения со вторым цилиндром 2, тем самым увеличивая длину второго цилиндра 2 и изменяя частоту настройки колебательного контура антенны.

В малогабаритной перестраиваемой антенне настройка в резонанс определяется значением индуктивности катушки 4 и величиной конструктивной емкости Cs второго и дополнительных токопроводящих цилиндров (фиг. 2). Конструктивная емкость Cs образована токопроводящими поверхностями второго 2 и дополнительных цилиндров 3, подключаемых к оплетке 8 фидерной линии 7 и проводника, соединяющего первый вывод катушки индуктивности 4 и первый цилиндр 1, при этом расположение проводника совпадает с осью второго и дополнительных цилиндров. Изменение резонансной частоты малогабаритной перестраиваемой антенны основано на изменении конструктивной емкости. Так как значение конструктивной емкости прямо пропорционально длине цилиндра, а согласно формуле Томсона, частота колебаний в антенном контуре обратно пропорциональна корню квадратному из произведения индуктивности и емкости контура, то при изменении длины второго цилиндра 2 путем введения дополнительных N цилиндров 3, конструктивная емкость Cs, входящая в состав емкости антенного контура, будет изменяться.

Дополнительный положительный эффект увеличения длины второго цилиндра заключается в повышении эффективности антенны, поскольку второй цилиндр, являясь подключенным к общему проводу (к оплетке фидерной линии), выполняет роль более эффективного противовеса для излучающего элемента - цилиндра 1 (фиг. 1). Также повышение эффективности антенны при перестройке по частоте обусловлено минимальными активными потерями в катушке индуктивности, поскольку при резонансе потери в антенне определяются активным сопротивлением потерь катушки индуктивности.

Количество дополнительных цилиндров и их размер (длина) определяется требуемым диапазоном перестройки и точностью настройки колебательного (антенного) контура в резонанс. Коммутирование дополнительных цилиндров может быть выполнено ручным или автоматическим способом, например, с помощью реле.

Малогабаритная перестраиваемая антенна может быть использована как в стационарном, так и в мобильном варианте с установкой на судах, автомобильном и железнодорожном транспорте. Многообразие мест установки обусловлено возможностью оперативной настройки или подстройки антенны в резонанс при изменении расположенных около антенны предметов.

Эффективность антенны и оперативной настройки малогабаритной перестраиваемой антенны подтверждена при проведении натурных испытаний при установке антенны на задний бампер автомобиля и крыше здания.

Малогабаритная перестраиваемая антенна, содержащая первый и второй соосно расположенные токопроводящие цилиндры и катушку индуктивности, соединенные таким образом, что в совокупности они образуют колебательный контур, настроенный на частоту излучаемого или принимаемого сигнала, причем первый вывод катушки индуктивности подключен к первому цилиндру, второй вывод катушки индуктивности подключен к центральному проводнику фидерной линии, питающей антенну, а к оплетке фидерной линии подключен второй цилиндр, расположенный между первым цилиндром и катушкой индуктивности, отличающаяся тем, что в состав антенны введены N коммутаторов и N дополнительных цилиндров, соосно расположенных с первым и вторым токопроводящими цилиндрами, причем каждый из N дополнительных цилиндров через отдельный коммутатор из N коммутаторов установлен с возможностью электрического соединения со вторым цилиндром, тем самым увеличивая длину второго цилиндра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике и, в частности, предназначена для работы с УКВ радиостанциями, размещенными на подвижных объектах: летательных аппаратах (ЛА), автомобилях и т.п.

Изобретение относится к антенной технике. Заявленный промежуточный возбудитель коротковолновой антенны подвижного объекта содержит индуктивный проводник, размещенный в экранированном подкрышевом пространстве подвижного объекта и подключенный одним концом к блоку дискретных реактивных нагрузок, а другим - через блок настройки и согласования к выходу бортовой коротковолновой радиостанции, причем периферийные трети индуктивного проводника, размещенного в подкрышевом пространстве, выполнены в виде сосредоточенных индуктивных нагрузок.

Изобретение относится к антенной технике. Планарная фазированная антенная решетка с формированием и сканированием луча содержит: планарный волновод, образованный верхним и нижним проводящими экранами с диэлектрическим слоем между ними; фазированную решетку, содержащую излучатели для формирования фронта электромагнитной волны внутри планарного волновода; по меньшей мере одну заднюю отражающую структуру, расположенную позади фазированной решетки; по меньшей мере одну отклоняющую структуру, выполненную в диэлектрическом слое таким образом, чтобы отклонять фронт электромагнитной волны внутри волновода, при этом значение диэлектрической проницаемости упомянутой отклоняющей структуры не равно значению диэлектрической проницаемости упомянутого диэлектрического слоя волновода.

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в приемопередающей радиоаппаратуре, преимущественно в средневолновых и коротковолновых системах радиосвязи.

Изобретение относится к малогабаритной сверхнаправленной антенне ВЧ диапазона с кардиоидной диаграммой направленности (ДН), предназначенной для использования в конструкциях малогабаритных направленных антенных систем, включая ФАР ВЧ диапазона.

Использование: для передающей или приемной антенны летательного аппарата в дециметровом диапазоне длин волн. Сущность изобретения заключается в том, что вибраторная антенна содержит излучатель, размещенный над экраном, коаксиальный соединитель, размещенный под экраном и включающий центральный проводник, при этом вдоль продольной оси антенны дополнительно установлен корпус антенны, в котором между излучателем и коаксиальным соединителем установлено согласующее устройство, включающее центральный проводник и изолятор, расположенный между корпусом антенны и центральным проводником, при этом излучатель и центральные проводники согласующего устройства и коаксиального соединителя выполнены за одно целое, излучатель и часть корпуса антенны, расположенная над экраном, опрессованы радиопрозрачным теплозащитным материалом, а корпус антенны выполнен с возможностью фиксирования в экране, часть корпуса антенны, расположенная под экраном, выполнена в виде внешнего контакта коаксиального соединителя.

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в УВЧ- и СВЧ-диапазонах. Технический результат - многократное использование площади, занимаемой антенной, что способствует увеличению направленности антенны на некоторых частотах.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам для космических аппаратов (КА), функционирующих на орбите высотой от 400 км до 1000 км. Диаграмма направленности (ДН) таких антенн должна иметь максимум в направлениях ±(60°÷70°) и коэффициент эллиптичности (КЭ) не менее 0.4 в секторе углов от -70° до 70° от оси антенны.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и бортовая коротковолновая антенна (БКВА) подвижного объекта (ПО) может быть использована в качестве передающей ненаправленной антенны для работы как ионосферными, так и поверхностными волнами совместно с KB радиостанцией средней мощности, установленной на борту ПО.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к дипольным антеннам с отражающим экраном с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи для приема сигналов навигационных систем и для организации приемо-передающего канала с Землей в командно-телеметрических системах.

Изобретение относится к антенной технике. Особенностью заявленного промежуточного возбудителя невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта является то, что горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом и установлены вдоль продольной оси симметрии экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта, а их периферийные трети выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей П-образных элементов, размещенных вне экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта. Техническим результатом является повышение эффективности антенны. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх