Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта



Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта
Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта
Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта
Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта

 

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 2593916:

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 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.

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и предназначено для использования в составе невыступающей передающей коротковолновой (KB) антенны подвижного объекта (ПО), в которой металлизированный корпус ПО входит в общую излучающую антенну.

Известны промежуточные возбудители (ПВ), входящие составной частью в передающую антенную систему, в которой корпус ПО является также излучателем.

Так, в книге Виноградов Б.А. и др. Радиочастотная служба и антенные устройства. - Л.: ВАС. 1982 г. - С. 113-114 описан ПВ невыступающей KB антенны ПО. ПВ установлен в подкрышевом экранированном пространстве ПО непосредственно у раскрыва щели, вырезанной в металлической крыше кузова ПО.

ПВ выполнен в виде многовитковой рамки с возможностью изменения числа ее витков путем их замыкания на корпусе ПО.

Вход ПВ подключен к блоку настройки и согласования (БНС), который в свою очередь подключен к выходу бортовой невыступающей KB радиопередатчика.

Недостатком известного аналога является слабая трансформаторная связь с корпусом объекта, что снижает общий коэффициент усиления (КУ) антенной системы в целом.

Известен также ПВ в составе бортовой KB передающей антенны ПО по патенту РФ №2484560, МПК H01Q 9/00, опубл. 10.06.2013.

Известный аналог выполнен в виде изогнутого в вертикальной плоскости проводника, установленного вдоль продольной оси симметрии в экранированном подкрышевом пространстве (ЭПП) ПО. Один конец возбудителя подключен к БНС, а второй - к блоку дискретных реактивных нагрузок (БДРН).

Недостатком данного аналога является узкая полоса частот, при которой на входе БНС сохраняется индуктивный характер реактивной составляющей сопротивления возбудителя, что исключает дальнейшую настройку и согласование антенны с помощью высокодобротных емкостных элементов, обеспечивающих приемлемый КПД антенного контура.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности к заявленному является ПВ невыступающей KB передающей антенны по патенту РФ №2556446, МПК H01Q 9/00 (2006/01), опубл. 16.06.2015.

ПВ - прототип - выполнен в виде двух параллельно включенных вертикальных Π-образных проводников, установленных параллельно боковым металлизированным поверхностям ПО. Вертикальные части Π-образных элементов установлены вне экранированного внутреннего объема ПО. Горизонтальные части Π-образных элементов расположены в пределах ЭПП ПО. Нижние концы вертикальных частей Π-образных элементов попарно соединены между собой и одна пара подключена к БДРН, а вторая через БНС - к выходу бортового радиопередатчика.

Недостатком прототипа является относительно низкая эффективность (коэффициент усиления - КУ) в силу слабой трансформаторной связи ПВ с корпусом ПО.

Дополнительное снижение КУ обусловлено также высокими тепловыми потерями в проводниках ПВ.

Целью изобретения является разработка промежуточного возбудителя невыступающей KB передающей антенны ПО, обеспечивающего эффективность, антенны за счет усиления трансформаторной связи с корпусом ПО и снижения тепловых потерь в металлических элементах ПВ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном ПВ KB невыступающей передающей антенны ПО, содержащей индуктивный проводник в виде пары параллельно включенных Π-образных элементов, вертикальные части которых установлены параллельно боковым металлизированным поверхностям ПО вне его экранированного внутреннего объема, а горизонтальные части Π-образных элементов размещены в пределах ЭПП ПО, нижние концы Π-образных элементов соединены попарно между собой и одна пара подключена к БДРН, а вторая через БНС - к выходу бортового KB передатчика, причем горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом. Объединенные горизонтальные части установлены вдоль продольной оси симметрии ЭПП ПО. Периферийные трети объединенных горизонтальных частей выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей Π-образных элементов, размещенных вне ЭПП ПО.

Каждый из плавных переходов выполнен в виде экспоненциального трансформатора.

Указанная новая совокупность существенных признаков благодаря снижению плотности высокочастотного (в.ч.) тока в плавных переходах обеспечивает снижение в них тепловых потерь. Одновременно в центральной части ПВ сохраняется высокая плотность в.ч. токов и, следовательно высокий уровень трансформаторной связи с корпусом ПО. Отмеченное указывает на возможность достижения сформулированного технического результата - повышения эффективности антенной системы в целом.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг. 1 - общий вид ПВ невыступающей КВ передающей антенны ПО;

на фиг. 2 - три проекции ПВ, установленного на ПО;

на фиг. 3 - электрическая цепь полного антенного контура;

на фиг. 4 - составляющие комплексного сопротивления ZA антенной системы;

на фиг. 5 - рисунок, поясняющий функцию плавного перехода;

на фиг. 6 - результаты сравнительных экспериментальных измерений эффективности антенны ПО.

Промежуточный возбудитель невыступающей КВ передающей антенны ПО, показанный на фиг. 1, состоит из двух пар 1′-1 и 2′-2 вертикальных частей Π-образных элементов, горизонтальные части которых объединены как механически, так и электрически и установлены вдоль продольной оси (ось 0′-0) симметрии в пределах объема ЭПП 4 По 5. Вертикальные части 1, 2 и 1′, 2′ установлены параллельно соответствующим боковым металлизированным поверхностям ПО вне его экранированного внутреннего объема. Нижние концы вертикальных частей 1, 1′ соединены друг с другом с помощью дополнительных проводников 8, 8′ и подключены к выходу БНС 6, вход которого подключен к выходу бортового КВ радиопередатчика 7 (см. также фиг. 2). Нижние концы второй пары вертикальных частей 2, 2′ с помощью дополнительных проводников 9, 9′ соединены друг с другом и подключены к входу БДРН 10.

Периферийные трети объединенных горизонтальных частей 3 выполнены в виде плавных переходов 11 и 12. К верхним концам пар вертикальных частей 1, 1′ и 2, 2′ подключены низкоомные входы соответственного плавного перехода 11 и 12 (точка «a»-«a′» и точки «б»-«б′» на фиг. 1), высокоомные выходы которых подключены к прямолинейному проводнику 3 ПВ (точки «c»-«c′»). Высота h ЭПП и размеры D, L элементов ПВ определяются разрешенными по конструктивным соображениям габаритами ЭПП 4 и общими размерами А, Б, В ПО 5. В любом случае необходимо стремиться, чтобы ПВ использовал максимально возможный объем ЭПП 4. ПВ в экранированном подкрышевом пространстве 4 установлен на высоте h/2 вдоль его продольной оси.

БДРН 10 предназначен для формирования распределения амплитуд высокочастотного (в. ч.) тока таким образом, чтобы его пучность находилась в центре прямолинейного участка 3 ПВ. Схемы подобных БДНР 7 известны и описаны, например, в патенте РФ №2355102, 2009 г.

БНС 6 предназначен для достижения условия полного согласования комплексного сопротивления ZA=RA+jXA с волновым сопротивлением ρ на выходе радиопередатчика, т.е. выполнения условия:

Схема БНС 6 может быть реализована различным известным способом, например, в виде Г-образной или Τ-образной схемы, описанной в книге: Антенны. Ч. 1. Под. ред. Муравьева Ю.К. - Л.: ВКАС, 1963. - С 536-542.

В качестве бортового КВ радиопередатчика 7 может быть использован любой выпускаемый промышленностью радиопередатчик средней выходной мощностью (до 1 кВт).

Промежуточный возбудитель КВ передающей антенны ПО работает следующим образом.

Структура цепи, в которой формируется (в цепи а-а′) комплексное сопротивление антенной системы ZA=RA+jXA, где RA, XA - активная и реактивные составляющие, показана на фиг. 3. В свою очередь значение ZA на зажимах а-а′ цепи, показанной на фиг. 4, определяется выражением:

где RK и XK - активная и реактивная составляющие комплексного сопротивления, вносимого корпусом ПО 5 в общий антенный контур, КT - коэффициент трансформации, обусловленный плавными переходами 11, 12, ωLB - индуктивное сопротивление каждой из пар 1-1′ и 2-2′ вертикальных частей Π-образных элементов.

Плавные переходы 11, 12 выполнены в виде экспоненциальных трансформаторов с изменяющимся по экспоненциальному закону значением волнового сопротивления ρ(x) вдоль продольной координаты x (см. фиг. 5).

Плавные переходы 11, 12 выполняют две функции:

Во-первых, обеспечивают согласование относительно низкоомного волнового сопротивления ρ1 ПВ в точках «а»-«а′» с более высоким волновым сопротивлением ρ2 ПВ в точках «с», «с′».

Порядок расчета параметров плавного перехода в виде экспоненциального трансформатора при заданных его характеристиках: L, ρ(«а»), ρ(«с») известен и описан, например, в книге: Антенны. Ч.1. Под ред. Ю.К. Муравьева. - Л.: ВКАС, 1963. - с. 572.

На участках, где установлены плавные переходы 11, 12, плотность тока повышается от сечения в точках «а»-«а′» до сечения в точках «с»-«с′». Следовательно, рассматривая общие тепловые потери при протекании в.ч. тока по плавному переходу 11 и 12, они окажутся существенно меньшими, чем при протекании в.ч. тока по одиночному проводнику в средней части ПВ между точками «с»-«с′».

В то же время плотность в.ч. тока в сечении, где установлен зазор Δ, должна быть возможно большей для достижения наибольшей трансформаторной связи ПВ с корпусом ПО. Эти два противоречивых требования одновременно удовлетворяются введением плавных переходов 11, 12.

На фиг. 6 приведены результаты сравнительных измерений эффективности невыступающих передающих КВ, антенны ПО, в составе которых использованы заявленный ПВ и прототип. Условия измерений следующие: D=100 см; Η=30 см; d=4 см; Δ=2 см. С учетом масштабного моделирования (М=1:8) измерения проводились в диапазоне 24-160 МГц.

Промежуточный возбудитель размещался в макете ПО с габаритами: А=100 см; Б=50 см; В=60 см. Экранированное подкрышевое пространство: высотой h=8 см; шириной Б=8 см; длиной А=120 см (см. фиг. 1, 2). Протяженность L плавных переходов 11, 12 L=40 см. Верхняя часть ЭПП 4 разделена на три равные части. Периферийные части выполнены металлическими, а средняя часть - диэлектрической. Над прямолинейным участком ПВ установлены экранирующие элементы 3 с зазором Δ=2 см.

Схема прототипа при измерениях выполнена аналогично с соблюдением его конструктивной схемы.

Из представленных измерений (фиг. 6) следует вывод о том, что в диапазоне измерений коэффициент усиления невыступающей передающей KB антенны ПО, в которой использован заявленный промежуточный возбудитель, выше на 1,5-3 дБ по сравнению с использованием промежуточного возбудителя - прототипа.

Полученные результаты подтверждают возможность достижения сформулированного технического результата при использовании заявленного устройства.

1. Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой (KB) передающей антенны подвижного объекта (ПО), содержащий индуктивный проводник в виде пары параллельно включенных П-образных элементов, вертикальные части которых установлены параллельно боковым металлизированным поверхностям ПО вне его экранированного внутреннего объема, а горизонтальные части П-образных элементов размещены в пределах экранированного подкрышевого пространства ПО, нижние концы вертикальных частей П-образных элементов соединены попарно между собой, и одна пара подключена к блоку дискретных реактивных нагрузок, а вторая через блок настройки и согласования - к выходу бортового KB передатчика, отличающийся тем, что горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом и установлены вдоль продольной оси симметрии экранированного подкрышевого пространства ПО, а их периферийные трети выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей П-образных элементов, размещенных вне экранированного подкрышевого пространства ПО.

2. Промежуточный возбудитель по п. 1, отличающийся тем, что каждый из плавных переходов выполнен в виде экспоненциального трансформатора.



 

Похожие патенты:

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.

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 конструкции передающей антенны для работы с широкополосными радиопередающими устройствами. Сущность: антенна ненаправленная в горизонтальной плоскости имеет ввод в виде корпуса, внутри которого проходит коаксиальный кабель, взаимодействующий с разъемом, закрепленным на корпусе ввода, и с коаксиальными металлическими стержнями проводниками, размещенными внутри изолятора состоящего из двух продольных половинок, зафиксированных к вводу полуцилиндром, коаксиальные металлические стержни проводники имеют канавки, взаимодействующие с выступами на внутренней части изолятора, один конец коаксиального металлического стержня проводника взаимодействует с коаксиальным кабелем, другой конец имеет резьбовую часть, взаимодействующую с металлическим цилиндром вибратором в виде стакана, посаженного на изолятор и взаимодействующего через изоляторы в виде колец с металлическими кольцами вибраторами, по внешнему диаметру все элементы антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости зафиксированы оболочкой со вставками и трубками термоусаживаемыми.

Приемо-передающая антенна для поляризационного инструмента поисковой антенны, которая имеет установленный с возможностью вращения вокруг фиксирующего штифта (3) металлический резонатор (2) в качестве антенны и находящуюся на расстоянии под ним изоляционную пластину (6) с расположенным на обращенной от резонатора (2) стороне металлическим слоем (7) в качестве электрода или второй антенны, а также расположенную без возможности вращения на расстоянии от изоляционной пластины (6) магнитную пластину (8) с экраном (9) на обращенной от изоляционной пластины стороне.

Использование: изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к антенной технике, и может использоваться для развертывания на холмистой подстилающей поверхности проволочных антенн KB, СВ, ДВ и СДВ диапазонов.

Использование: изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и предназначено для развертывания КВ, СВ, ДВ или СДВ проволочных антенн преимущественно на холмистой подстилающей поверхности.

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.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при разработке гидроакустических антенн произвольной формы и назначения. Сущность: устройство содержит преобразователь давления в электрический сигнал, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, сдвиговый регистр, параллельный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а последовательные вход и выход являются внешними входом и выходом приемника.

Изобретение относится к антенной технике. Плазменная антенна содержит плазменный генератор, формирующий плазменное образование, и первичный источник электромагнитных волн, при этом анод плазменного генератора выполнен в виде конического диффузора, состоящего из корпуса и конической вставки, диэлектрически соединенной с подводящим патрубком, поверхность которого выполнена перфорированной, кроме того, первичный источник радиоволн установлен на оси антенны на расстоянии от точки генерации плазменного образования, где γ=2,8…3,0 - постоянная величина, k - волновое число, b - максимальное расстояние от плазменного генератора до границы области с критической концентрацией электронов, θк - угол между осью антенны и направлением распространения плазмы с максимальной скоростью.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и предназначено для ретрансляции высокочастотного сигнала системы телеметрии ракеты-носителя на наземный измерительный пункт.

Изобретение относится к технике связи и предназначено для определения местонахождения железнодорожного транспортного средства (V) вдоль железнодорожного пути (VF) при помощи ряда сигнальных маяков, которые взаимодействуют с антенной, установленной на железнодорожном транспортном средстве.

Изобретение относится к полевым устройствам, используемым в системах управления и мониторинга производственными процессами, и, в частности, к полевым устройствам, которые используют беспроводную передачу данных.
Наверх