КОЛЬЦЕВАЯ ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА Российский патент 2002 года по МПК H01Q13/10 

Изобретение относится к области подземных сейсмоустойчивых приемопередающих антенных устройств, работающих на частотах электромагнитных волн нижней части метрового диапазона, может быть использовано для стационарных радиосистем различного назначения, работающих поверхностной (земной) и отраженной волной.

Известны кольцевые щелевые антенны /1, 2, 3/ с резонаторами, полости которых заполняются воздухом, либо плотным диэлектрическим материалом.

Недостатком известных устройств является невлагостойкость материалов, их высокая себестоимость, делающая невозможным применение, когда требуется использовать их в больших объемах (десятки кубометров).

Применительно к подземным сейсмоустойчивым антеннам от диэлектрика, заполняющего полость антенны, требуется также высокая прочность.

За прототип принимается наиболее близкая по технической сущности антенная часть широкополосной кольцевой щелевой антенны /3/, имеющая кольцевой цилиндрический резонатор с небольшим фланцем, дискоконический возбудитель, основание конца которого упирается в нижнюю часть цилиндрического резонатора, присоединенный к возбудителю питающий фидер, кольцевую излучающую щель, образованную внутренней кромкой фланца и кромкой диска возбудителя, полость резонатора, заполняемую вкладышем из диэлектрика с электрическими параметрами воздуха, либо самим воздухом, используя его в варианте подземной высокого уровня сейсмоустойчивости конструкции, когда кольцевая излучающая щель располагается в одной горизонтальной плоскости с раскрывом резонатора, фланцем и диском, совпадающей с плоскостью дневной поверхности земли (границы раздела воздуха и земли).

Недостатками прототипа являются недостаточная влагостойкость в процессе длительной эксплуатации за счет накапливания влаги от конденсата и гидрометеоров, плохие прочностные характеристики материала, заполняющего резонатор антенны, близкая к нулевому уровню сейсмоустойчивость.

Целью изобретения является выполнение вкладыша, заполняющего полость резонатора кольцевой щелевой антенны, из такого приемлемого по стоимости материала, который, с одной стороны, обеспечивал бы прочность антенны в зонах максимальных сейсмических нагрузок, с другой - включал бы в себя металлические армирующие элементы, препятствующие выскакиванию вкладыша из полости антенны (и сламыванию диска) при воздействии больших нагрузок по вертикали в зонах значительных землетрясений по шкале Рихтера. И все это при таких размерах этих армирующих элементов, которые бы не изменили электрические характеристики антенны, которые получались при их отсутствии в течение всего ресурсного срока работы изделия.

Для достижения поставленной цели в кольцевой щелевой антенне, работающей в нижней части метрового диапазона волн, содержащей кольцевой цилиндрический резонатор с небольшим фланцем, дискоконический возбудитель, основание которого упирается в нижнюю часть цилиндрического резонатора, присоединенный к возбудителю питающий фидер, кольцевую излучающую щель, образованную внутренней кромкой фланца и кромкой диска возбудителя, полость резонатора, заполняемую вкладышем из диэлектрика, при выполнении в варианте подземной высокого уровня сейсмоустойчивости конструкции с кольцевой излучающей щелью, располагаемой в одной горизонтальной плоскости с раскрывом резонатора, фланцем и диском, совпадающей с плоскостью дневной поверхности земли, резонатор под щелью в земле заполняется вкладышем из сухого, имеющего коэффициент водопоглощения (влажность), равный 0,01%, и полностью закрытую внутреннюю пористость полимербетона, внутри которого у его краев, ортогонально к металлическим поверхностям, вводится ограниченное количество закрепленных за эти поверхности металлических армирующих элементов - кронштейнов, препятствующих перемещению вкладыша под нагрузкой в вертикальном направлении и с длиной, не превышающей одной сотой самой короткой рабочей длины волны в полимербетоне.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что во вкладыше кольцевой щелевой антенны используется влагостойкий полимербетон с закрытой внутренней пористостью, включающий в себя короткие металлические армирующие элементы - кронштейны нормированной длины, закрепленные за внутренние металлические поверхности резонатора.

Такое отличие во вкладыше позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Введение же вкладыша из полимербетона заданной влагостойкости, имеющего закрытую внутреннюю пористость, вместе с дополнительными металлическими армирующими элементами нормированной длины внутри диэлектрика в физической взаимосвязи с остальными элементами антенны дало возможность кольцевой щелевой антенне с резонатором проявить новое свойство: воспрепятствовать выбросу вкладыша из полости резонатора во время больших уровней сейсмической активности, сохранению прочности конструкции за счет применения полимербетона при неизменности электрических характеристик антенны во время всего ресурсного срока эксплуатации. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурная схема кольцевой щелевой антенны. На фиг. 2, 3 - частотные зависимости коэффициента усиления (КУ) и коэффициента бегущей волны (КБВ) заявляемой антенны.

Кольцевая щелевая антенна (фиг.1) содержит кольцевой цилиндрический резонатор 1 с небольшим фланцем 2, дискоконический возбудитель, состоящий из диска 3 и конуса 4, упирающегося в нижнюю часть резонатора 5, питающий фидер 6, кольцевую излучающую щель 7, расположенную в границе раздела между воздухом 8 и землей 9, полость резонатора, заполненную вкладышем из диэлектрика - 10 в виде полимербетона и металлических армирующих элементов - кронштейнов 11.

В качестве полимербетона использовался полимербетон на основе фурфуролацетонового мономера (марка полимербетона ФАМ), а также на основе эпоксидных смол (марка полимербетона ФАЭД).

Экспериментальные исследования подтвердили достоверность принятых технических решений, что позволило использовать антенну для практики радиосвязи.

Источники информации
1. Авт. св. 693934, H 01 Q l3/10, 13/18, 1981, БИ 33.

2. Авт. св. 1539877, Н 01 Q 13/10, 1990, БИ 4.

3. Резников Г.Б. Самолетные антенны, - М.: Сов.радио, 1962, с.391, фиг. 15, 28.

Изобретение относится к области подземных сейсмоустойчивых приемопередающих антенных устройств, работающих на частотах электромагнитных волн нижней части мертвого диапазона. Может быть использовано для стационарных радиосистем различного назначения, работающих поверхностной (земной) и отраженной волной. Техническим результатом является получение высокого уровня сейсмоустойчивости в районах предполагаемых чрезвычайных ситуаций. Сущность изобретения заключается в следующем: в кольцевой щелевой антенне, работающей в метровом диапазоне волн, диэлектрический вкладыш, заполняющий полость резонатора из материала с параметрами, близкими к воздуху, имеющими незакрытую внутреннюю пористость, заменяется применительно к использованию в подземной высокосейсмоустойчивой антенне сухим, имеющим полностью закрытую внутреннюю пористость полимербетоном, внутри которого у его краев, ортогонально к металлическим поверхностям, вводится ограниченное количество закрепленных за эти поверхности металлических армирующих элементов - кронштейнов нормированной длины. 3 ил.

Кольцевая щелевая антенна, содержащая кольцевой цилиндрический резонатор с фланцем, дискоконусный возбудитель, основание конуса которого упирается в нижнюю часть резонатора, присоединенный к возбудителю питающий фидер, кольцевую излучающую щель, образованную внутренней кромкой фланца и кромкой диска возбудителя, отличающаяся тем, что полость резонатора с кольцевой излучающей щелью, располагаемой в одной горизонтальной плоскости с раскрывом резонатора, фланцем и диском возбудителя, совпадающей с плоскостью дневной поверхности земли, под кольцевой излучающей щелью заполняется вкладышем из сухого, имеющего коэффициент водопоглощения, равный 0,01%, и закрытую пористость полимербетона, внутрь которого у его краев введены ортогонально к металлическим поверхностям и закреплены за эти поверхности металлические армирующие элементы-кронштейны, препятствующие перемещению вкладыша под нагрузкой в вертикальном направлении, с длиной и шириной, не превышающей одной сотой самой короткой рабочей длины волны в полимербетоне.