БЫСТРОРАЗВЕРТЫВАЕМАЯ АНТЕННА Российский патент 2001 года по МПК H01Q1/08 H01Q7/02 

Изобретение относится к антенной технике, более конкретно к развертываемым преимущественно коротковолновым штыревым антеннам, в которых элементы опорной (несущей) конструкции служат в качестве средств приема и/или излучения радиоволн.

В технике коротковолновой связи большой интерес представляют быстроразвертываемые антенны (БРА), компактные в транспортном положении и имеющие резонансную длину при полном развертывании в рабочее состояние. Такие антенны находят применение во многих областях. В частности, Морской регистр предписывает иметь на борту судов БРА для аварийных ситуаций [11]. БРА декаметрового диапазона необходимы службам Министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС), нефтегазового комплекса, геологическим партиям.

Требованию быстрого развертывания удовлетворяют антенны, выполненные на базе упруготрансформируемых элементов (УТЭ) в виде трубчатых или пластинчатых (ленточных) конструкций, которые - посредством соответствующих механизмов - свертываются в рулоны для хранения и развертываются в рабочее состояние с достаточно высокой несущей способностью [1-10].

Несущие конструкции таких антенн (мачты) могут использоваться в качестве приемных и/или излучающих элементов, например несимметричных вибраторов - при необходимой коммутации и изоляции несущих электропроводных элементов. Например, проводящая мачта антенны может быть изолирована от земли. Возбудить мачту с заземленным основанием можно по известной схеме шунтового вибратора (фиг. 1) или по схеме вибратора Пистолькорса (фиг. 2) [12]. Возможно также использовать заземленную мачту с возбуждаемыми оттяжками, изолированными от тела мачты (фиг. 3) [11].

Все перечисленные схемы возбуждения требуют относительно сложных и громоздких технических средств для их реализации и значительного времени для развертывания антенных систем. Кроме того, ограничены возможности оперативного регулирования рабочих параметров (частоты, диаграммы и др.) антенны.

Из известных БРА на основе УТЭ в качестве аналога может быть указана выдвижная радиоантенна, содержащая центральный электропроводный, используемый в качестве радиоприемного, элемент и охватывающий его внешний коаксиальный проводник в виде штанги УТЭ с замкнутым профилем поперечного сечения. Центральный элемент закреплен на изоляционной вставке, жестко связанной со штангой [6]. Данная конструкция не может быть использована для оперативного регулирования характеристик приема/излучения радиоволн.

Другим аналогом является антенна с регулируемым наклоном луча, содержащая центральные фидерные элементы и внешний выдвижной узел радиатора (телескопического типа). Перемещением секций радиатора может регулироваться относительное положение фидерных элементов и тем самым - характеристики антенны [2] . Однако конструкция антенны является достаточно сложной и массивной.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является БРА, содержащая центральный электропроводный элемент и охватывающую его опорную конструкцию, включающую в себя коаксиально расположенные УТЭ в виде лент и внешних проводников, часть из которых электрически замкнута на указанный центральный элемент в верхней части антенны, а также (независимые) механизмы развертывания указанных элементов из свернутого состояния в рабочее [1]. Принципы, заложенные в данное техническое решение, позволяют реализовать разнообразные конструкции оперативно регулируемых БРА и других устройств. Однако следует отметить одностороннее ("нижнее"), не всегда рациональное с точки зрения простоты и габаритов конструкции, размещение приводов выдвижения УТЭ, а также недостаточно полное совмещение функций антенных и опорных элементов, что увеличивает массу системы.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение и облегчение конструкции БРА при обеспечении ее быстрого, полностью автоматического развертывания, а также упрощение согласования с нагрузкой.

Данная задача решается тем, что в известной БРА [1] механизм развертывания центрального проводящего элемента размещен в верхней части антенны, а внешние проводники представляют собой (несущие) ленты из УТЭ.

При этом внешние проводники, электрически не замкнутые на центральный элемент, могут использоваться в качестве пассивных электрических вибраторов или в качестве вибраторов с реактивной нагрузкой на концах своих плеч.

Кроме того, указанные ленты из УТЭ преимущественно выполнены с желобообразными (незамкнутыми) профилями, ориентированными своими вогнутыми сторонами к указанному центральному элементу.

Сущность изобретения иллюстрируется схематическими чертежами, где
- на фиг. 1, 2, 3 представлены различные известные антенные схемы;
- на фиг. 4 представлен предпочтительный вариант реализации БРА согласно изобретению (полный вид по А-А фиг. 5);
- на фиг. 5 дан вид в разрезе по Б-Б фиг. 4.

Описание предпочтительного варианта реализации изобретения
Согласно данному варианту БРА выполнена по схеме несимметричного петлевого вибратора, причем проводники с нулевым потенциалом являются несущими элементами конструкции антенны. Возбуждение происходит у основания центрального проводника, не имеющего механической нагрузки (фиг. 4). Для снижения входного сопротивления вибратора он дополняется пассивными вибраторами из желобообразных лент УТЭ.

На фиг. 4 показана БРА в рабочем состоянии. Антенна содержит ленты УТЭ 1, образующие петлевой вибратор (Пистолькорса). Пассивные вибраторы образованы лентами 2. Центральный проводящий элемент 3 снабжен механизмом развертывания, установленным в блоке 4, который размещен сверху, на диэлектрической соединительной шайбе (крышке) 5, на которой могут размещаться также элементы для электрического замыкания центрального 3 и внешних 1 проводников. Механизм блока 4 является одним из известных и может, например, содержать обойму для намотки ленты и пружину (не показаны). Разделительно-направляющая диэлектрическая шайба 6 (фиг. 4-5) обеспечивает требуемое центрирование проводников 1, 2, 3 БРА и придает антенне дополнительную жесткость. Базовый блок 7 обеспечивает заземление при возбуждении центрального проводника 3 антенны в точках 8, а также содержит механизмы 9 (независимого или специальным образом синхронизированного) развертывания элементов 1 и 2. Эти механизмы аналогичны таковым в БРА [1] и других подобных устройствах.

При развертывании БРА с помощью механизмов 9 (с приводами) ленты УТЭ формируются в рабочие желобообразные элементы 1 и 2 (фиг. 5). При этом центральный элемент 3 автоматически вытягивается из блока 4. При настройке антенны, когда длина лент 1 увеличивается или уменьшается - элемент 3, соответственно, вытягивается из блока 4 или втягивается в него.

Изменяя, в частности независимо, длину плеч петлевого вибратора (лент 1 и 2), можно настраивать БРА в резонанс на любой частоте заданного диапазона, поддерживая заданную величину входного сопротивления.

Количество лент УТЭ 1, 2 - как и их профиль - могут быть и иными, в зависимости от частных требований к БРА и условий ее эксплуатации. Например, возможна антенная мачта не из шести, а из трех лент УТЭ, из которых одна служит в качестве пассивного вибратора, а остальные две - в качестве элементов вибратора Пистолькорса. Концы плеч пассивных вибраторов могут быть выведены на реактивную нагрузку. Многие другие возможные модификации изобретения хорошо понятны специалистам.

Изобретение основано на конструктивных элементах и методах, хорошо отработанных в технике и производстве, а потому является промышленно применимым. Его эффективность определяется полнотой решения поставленной технической задачи.

Возможные варианты частной реализации изобретения охватываются объемом его формулы, приведенной ниже.

Источники информации
1. Патент US 4265690 A (H. Lowenhar); 05.05.81.

2. Заявка EP 0575808 A1 (ALLEN TELECOM GROUP Inc.); 29.12.93.

3. Патент RU 2012108 C1 (Куркин В.И. и др.); 30.04.94.

4. Патент US 3569970 A (R.C. Fenwick et al); 19.03,71.

5. Патент US 4125840 A (US PHILIPS Corp.); 14.11.78.

6. Патент US 3524190 A (D.G. Killion et al); 11.08.70.

7. Патент US 3541568 A (H. Lowenhar); 17.11.70.

8. Патент US 3978489 A (TRW Inc.); 31.08.76.

9. Патент US 4451828 A (RCA Corp.); 29,05.84.

10. Патент US 4789867 A (J.-W. Lee); 06.12.88.

11. Левин Б.М. Судовые антенны. Л., 1986.

12. Айзенберг Г.З. и др. Коротковолновые антенны. - Радио и связь, 1985.

Изобретение относится к антенной технике, более конкретно к развертываемым преимущественно коротковолновым штыревым антеннам. Техническим результатом является упрощение и облегчение конструкции антенны, при обеспечении ее быстрого, полностью автоматического развертывания, а также упрощение согласования с нагрузкой. Согласно изобретению антенна содержит центральный проводник и опорную конструкцию в виде снабженных механизмами развертывания коаксиальных упруготрансформируемых проводящих лент. Механизмы расположены в нижней части антенны. Часть лент электрически замкнута на центральный проводник в верхней части антенны, где расположен механизм развертывания центрального проводника. Не замкнутые на него ленты (внешние проводники) могут использоваться в качестве пассивных вибраторов или в качестве вибраторов с реактивной нагрузкой на концах своих плеч. Настройка антенны на заданную частоту производится изменением длин лент и центрального проводника. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Быстроразвертываемая антенна, содержащая центральный электропроводный элемент и охватывающую его опорную конструкцию, включающую в себя коаксиально расположенные упруготрансформируемые элементы в виде лент и внешних проводников, часть из которых электрически замкнута на указанный центральный элемент в верхней части антенны, а также механизмы развертывания указанных элементов из свернутого состояния в рабочее, отличающаяся тем, что механизм развертывания указанного центрального элемента размещен в верхней части антенны, а внешние проводники представляют собой указанные ленты. 2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что внешние проводники, электрически не замкнутые на центральный элемент, используются в качестве пассивных электрических вибраторов или в качестве вибраторов с реактивной нагрузкой на концах своих плеч. 3. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что указанные ленты выполнены с желобообразными профилями, ориентированными своими вогнутыми сторонами к указанному центральному элементу.