Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

АНТЕННА - Патент РФ 2046470
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
АНТЕННА
АНТЕННА

АНТЕННА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: для ведения радиосвязи, навигации. Сущность изобретения: устройство содержит вибратор, установленный над горизонтальным заземленным экраном и выполненный в виде трубы. Токоведущие проводники соединены с центральным проводником коаксиального фидера, внешний проводник которого соединен с заземленным экраном. Внутри вибратора по его оси установлена проводящая цилиндрическая спираль, которая соединена с основанием металлического штыря, установленного на вершине вибратора. Между проводящей цилиндрической спиралью и заземленным экраном включено безындукционное активное сопротивление. Проводящий элемент выполнен в виде дополнительного отрезка коаксиального фидера с внешним проводником, образованным двумя цилиндрами равной длины. Дополнительные проводники с изоляционным покрытием расположены внутри проводящей цилиндрической спирали и соединены на одном конце с безындукционным активным сопротивлением. Приведены относительные размеры элементов устройства. 2 ил. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2046470
Класс(ы) патента: H01Q9/18
Номер заявки: 5038196/09
Дата подачи заявки: 15.08.1991
Дата публикации: 20.10.1995
Заявитель(и): Конструкторское бюро "Связьморпроект"
Автор(ы): Ахмедов В.Б.; Хаджиогло Е.А.; Корчевский Н.М.; Бекусов В.Т.
Патентообладатель(и): Конструкторское бюро "Связьморпроект"
Описание изобретения: Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в малогабаритных вибраторных антеннах для ведения радиосвязи, навигации в совмещенных рабочих диапазонах: СВ-КВ, КВ-УКВ, УКВ-ДЦВ.
Известны конструкции антенн с включенными в разрыв токоведущего вибратора или имеющими с ним гальванический контакт активными сопротивлениями.
Недостатком конструкций является значительная геометрическая длина: в 2-3 раза больше, чем у обычных вибраторных антенн и малый КПД: 40-50%
В известных конструкциях антенн их электрическая длина ограничена максимальной геометрической длиной токоведущего вибратора, кроме того, они имеют сложную конструкцию, крупногабаритные размеры и низкую надежность, что затрудняет их практическое применение.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции является антенна, содержащая цилиндрический токоведущий вибратор, во внутренней полости которого вдоль осевой длины расположена цилиндрическая спираль, гальванически разомкнутая на концах с вибратором, соединенная верхним концом с основанием металлического штыря, установленного на вершине вибратора.
Недостатком конструкции является малая величина электрического удлинения токоведущего вибратора и соответственно высокий уровень КСВН на входе антенны в диапазоне более длинных волн, кроме того, в конструкции не обеспечено регулирование электрической длины токоведущего вибратора в зависимости от рабочей частоты, вследствие чего на частотах параллельного резонанса увеличивается входное сопротивление (Rвх), что вызывает уменьшение входного тока (Iвх).
Указанные недостатки нежелательны, так как уменьшают функциональные возможности малогабаритной геометрически короткой антенны: высокий уровень КСВН ведет к искажению сигнала при прохождении через антенну; уменьшение входного тока при неизменном напряжении возбуждающего генератора уменьшает зону уверенного приема информации и соответственно надежность радиосвязи.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей геометрически короткой антенны за счет дополнительного увеличения электрической длины, улучшения согласования с волновым сопротивлением коаксиального фидера в диапазоне рабочих частот и внутренним сопротивлением радиоустройства, дополнительного увеличения входного тока на рабочих частотах, что позволит увеличить эффективность работы эксплуатационного радиооборудования и уменьшить количество антенн на объектах, согласующих устройств, устройств коммутации.
Это достигается тем, что в антенну, содержащую вибратор, установленный над горизонтальным заземленным экраном и выполненный в виде стеклопластиковой цилиндрической трубы с токоведущими проводниками, которые соединены посредством проводящего элемента с центральным проводником коаксиального фидера, внешний проводник которого подсоединен к заземленному экрану, и проводящую цилиндрическую спираль с равномерной намоткой, установленную внутри вибратора по его оси и присоединенную первым концом к основанию металлического штыря, установленного на вершине вибратора, введено безындукционное активное сопротивление, равное волновому сопротивлению коаксиального фидера и включенное между вторым концом проводящей цилиндрической спирали и заземленным экраном, а проводящий элемент выполнен в виде дополнительного отрезка коаксиального фидера с внешним проводником, образованным двумя цилиндрами длиной 0,07λв каждый, которые изолированы один от другого и расположены вдоль центрального проводника длиной 0,15 λв, подключенного одним концом к вибратору, а другим к центральному проводнику коаксиального фидера, внешний проводник которого соединен с кромкой первого цилиндра, при этом кромка второго цилиндра, обращенная к разомкнутой кромке первого цилиндра, соединена с вторым концом проводящей цилиндрической спирали, где λв длина волны верхней рабочей частоты.
Кроме того, введены n дополнительных проводников с изоляционным покрытием и длиной равной (0,25˙ λн 0,5˙ λв ), которые расположены внутри проводящей цилиндрической спирали и соединены на одном конце с безындукционным активным сопротивлением, при этом диаметр поперечного сечения каждого дополнительного проводника равен диаметру проводника, образующего проводящую цилиндрическую спираль, а расстояние между ними равно их диаметру, где λн длина волны нижней рабочей частоты, n 1,2,3.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая конструкция антенны отличается геометрическими параметрами цилиндрической спирали, выбранными в соответствии диапазона рабочих частот и диаметра поперечного сечения проводника; введенными дополнительно элементами с выбранными геометрическими размерами; электрическими соединениями и электромагнитными связями элементов продукции.
Это позволяет сделать вывод, что заявляемая конструкция антенны соответствует критерию "новизна".
Сравнение заявляемого технического решения с известными техническими решениями показывает: известна теория связанных вибраторов, один из которых является пассивным (Надененко С.И. Антенны. М. Связьиздат, 1959, с. 137-139); известна теория петлевых антенн, например шлейф-вибратор Пистолькорса (Овсянников В. В. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками. М. Радио и связь, 1985, стр. 16-20); известна теория вертикальных антенн с емкостной нагрузкой наверху (Надененко С.И. Антенны. М. Связьиздат, 1959, с. 280-285).
Однако введение указанных элементов, выбранные геометрические параметры и соотношения, выбранное расположение элементов относительно друг друга и электрические соединения обеспечивают заявляемой конструкции проявление новых свойств: режим бегущей волны, способствующий расширению диапазона рабочих частот антенны обеспечен пассивным проводником, соединенным с заземленным экраном посредством безындукционного активного сопротивления, равного по номиналу внутреннему сопротивлению радиоустройства; эквивалентное электрическое удлинение токоведущего вибратора соответственно рабочей частоте равно сумме геометрической длины вибратора и геометрической длины соединенного с заземленным экраном пассивного проводника, при этом входное сопротивление антенны на рабочей частоте дополнительного последовательного резонанса равно номиналу безындукционного активного сопротивления и внутреннего сопротивления радиоустройства; регулирование электрической длиной токоведущего вибратора, имеющего постоянную длину, соответственно рабочей частоте. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".
На фиг. 1 показан пример выполнения предлагаемой конструкции антенны и приведены оптимальные геометрические размеры приемнопередающей антенны для совмещенного диапазона рабочих частот СВ-КВ: 0,4 30 МГц по уровню КСВН ≅ 3,0; на фиг. 2 изображена: частотная зависимость КСВН, измеренное в основании антенны прототипа (1) и предложенной конструкции (2 с элементами 2, 6, 3 с элементами 2, 3, 6, 7).
В таблице приведены данные измерений поля излучения (напряженности поля Е) металлического штыря Н=6 м предложенной конструкции.
Антенна (см. фиг. 1) содержит токоведущий цилиндрический вибратор 1 геометрической длиной 5000 м (0,5 λв ), выполненный в виде, например, стеклопластиковой трубы внешним диаметром 25 мм, внутренним диаметром 20 мм, содержащий заармированную вдоль боковой поверхности металлическую оплетку, цилиндрическую спираль 2, выполненную в виде равномерной намотки медного провода с эмалевым покрытием диаметром поперечного сечения 1,0 мм, шагом намотки 3,0 мм, диаметром витка 10 мм, геометрическая длина провода выбрана с учетом реального выполнения и обеспечения широкополосности в область более низких частот: СВ диапазона, нижняя рабочая частота fн 1,0 МГц, 0,25 λн=75 000 мм, длина провода 75000 мм 5000 мм 70000 мм, осевая длина 5600 мм, штыри 3, выполненные из медного провода с эмалевым покрытием диаметром 1,0 мм, геометрической длиной (l):
1. f' 1,0х4=4 МГц, 0,25 λI= 18000 мм, l'=18000 мм 5000 мм 13000 мм, выполнен в виде совмещенной конструкции штыря 5000 мм и цилиндрической спирали шагом намотки 3,0 мм, диаметром витка 10 мм, общая осевая длина 5600 мм.
2. f'' 1,0х8=8 МГц, 0,25 λII= 9500 мм, l''=9500 мм 5000 мм 4500 мм.
3. f'''=1,0х12=12 МГц, 0,25 λIII6000 мм, l'''=6000 мм 5000 мм 1000 мм.
Кроме того, антенна содержит стеклопластиковую трубу 4 геометрической длиной 15000 мм (0,15 λв), внутренним диаметром 80 мм, внешним диаметром 90 мм, заармированный в основании проводящий цилиндр, выполнен из листовой латуни геометрической длиной 1000 мм (0,1 λв) с опорным фланцем 5 из легированной стали, безындукционное активное сопротивление 6 типа МОУ 200, ОЖО. 467.026 ТУ, номиналом, например, 75 Ом, установленное во внутренней полости стеклопластиковой трубы 4, имеющей гальванический контакт одним концом с элементами 2, 3 и нижней кромкой верхнего цилиндра, другим концом с донной частью опорного фланца 5, антенный ввод 7 геометрической длиной 1500 мм (0,15 λв), выполненной из отрезка коаксиального кабеля, например, РК 75-24-13, волновым сопротивлением 75 Ом, внешний цилиндрический провод в основании имеет гальванический контакт с донной частью опорного фланца 5 и выполнен в виде двух цилиндров геометрической длиной 700 мм, продольная длина поперечного разреза в пределах 20 мм, центральный провод антенного ввода 7 имеет гальванический контакт с металлической оплеткой вибратора 1 и центральным проводником высокочастотного разъема, установленным в донной части опорного фланца 5.
Антенна работает следующим образом, например в передающем режиме; входное напряжение генератора 8 подводится по коаксиальному фидеру и распространяется по коаксиальной линии антенного ввода 7 к излучающему вибратору 1 (см. фиг. 1). Бегущая электромагнитная волна типа ТЕМ распространяется между внутренними поверхностями двух цилиндров антенного ввода 7; подключенный к заземленному экрану посредством активного сопротивления 6 верхний цилиндр антенного ввода дополнительно уменьшает КСВН в полосе частот вибратора 1 без элементов 2 и 3 и приподнимает точку питания вибратора 1 на высоту 0,15 λв. Стоячая вода тока рабочей частоты возбуждает верхние части системы пассивных проводников: элементов 2 и 3, вдоль пассивных проводников от верхней части к заземленному экрану распространяется бегущая волна тока той же рабочей частоты, имеющая малый коэффициент отражения от заземленного экрана в случае, если суммарный путь тока эквивалентен 0,25 длины волны рабочей частоты. Вследствие чего входное сопротивление антенны имеет многорезонансный характер, активная составляющая входного сопротивления (R) в пределах номинала активного сопротивления 6.
На верхних рабочих частотах в пределах 0,5 λв антенна работает как полуволновый вибратор, который за счет конструкции антенного ввода 7 и элементов 2, 3, 6 имеет более равномерное распределение тока вдоль геометрической длины (см. фиг. 2).
Экспериментально установлено, что предложенная конструкция антенны сохраняет электродинамические характеристики в варианте установки вибратора 1 параллельно горизонтальному экрану, что было использовано при разработке антенны для глубоководных аппаратов.
Экспериментальные исследования (см. фиг. 2) показали, что по сравнению с антеннами аналогичного назначения предложенная конструкция в четыре раза меньше по массогабаритным размерам, имеет более широкий диапазон рабочих частот, более высокий КПД, кроме того, заменяет две антенны: АМС-17 и ШПА-11-2.
Формула изобретения: 1. АНТЕННА, содержащая вибратор, установленный над горизонтальным заземленным экраном и выполненный в виде стеклопластиковой цилиндрической трубы с токоведущими проводниками, которые соединены посредством проводящего элемента с центральным проводником коаксиального фидера, внешний проводник которого подсоединен к заземленному экрану, и проводящую цилиндрическую спираль с равномерной намоткой, установленную внутри вибратора по его оси и присоединенную первым концом к основанию металлического штыря, установленного на вершине вибратора, отличающаяся тем, что введено безиндукционное активное сопротивление, равное волновому сопротивлению коаксиального фидера и включенное между вторым концом проводящей циклической спирали и заземленным экраном, а проводящий элемент выполнен в виде дополнительного отрезка коаксиального фидера с внешним проводником, образованным двумя цилиндрами длиной 0,07·λв каждый, которые изолированы один от другого и расположены вдоль центрального проводника длиной 0,15·λв, подключенного одним концом к вибратору, а другим к центральному проводнику коаксиального фидера, внешний проводник которого соединен с кромкой первого цилиндра, при этом кромка второго цилиндра, обращенная к разомкнутой кромке первого цилиндра, соединена с вторым концом проводящей цилиндрической спирали, где λв- длина волны верхней рабочей частоты.
2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что введены n дополнительных проводников с изоляционным покрытием и длиной, равной (0,25·λн-0,5·λв), которые расположены внутри проводящей цилиндрической спирали и соединены на одном конце с безиндукционным активным сопротивлением, при этом диаметр поперечного сечения каждого дополнительного проводника равен диаметру проводника, образующего проводящую цилиндрическую спираль, а расстояние между ними равно их диаметру, где λн- длина волны нижней рабочей частоты, n 1, 2, 3,