АНТЕННА В ЗЕМЛЕ Российский патент 2003 года по МПК H01Q1/04 

Изобретение относится к области радиосвязи, к классу развертываемых (выпускаемых) антенн [1] и может быть использовано для организации связи с летательными объектами, уходящими под землю с высокой скоростью.

Известно [2] , что затухание радиоволн в земле сильно (по экспоненте) возрастает с увеличением дальности их распространения и затухание уменьшается с увеличением длины радиоволн. Более длинные волны для их эффективного излучения или приема требуют более длинных антенн. Основной характеристикой развертываемых антенн является их коэффициент развертывания К_р, определяемый как отношение размеров антенны в развернутом виде к ее размерам в сложенном состоянии. Кроме того, более длинные антенны сокращают путь радиоволн по земле до ее поверхности. Следовательно, большие габариты антенны в земле позволяют получить меньшее затухание радиоволн при распространении по земле и, следовательно, большую дальность связи с подземным объектом. В связи с этим возникает необходимость иметь на объекте, уходящем под землю с высокой скоростью, антенны длиной существенно большей длины этого объекта, т. е. развертываемой антенны с коэффициентом развертывания К_р>3.

На летательном объекте известна [1] развертываемая антенна, которая представляет собой омедненный стальной тросик, выпускаемый в полете через лючок. Недостатком этой антенны является обрываемость тросика при входе объекта с высокой скоростью под землю.

В поглощающей радиоволны среде, например земле, известна [2] антенна, которая состоит из:
- металлического проводника-монополя, помещенного в землю,
- заземления, установленного на поверхности земли.

- входа антенны, расположенного на поверхности земли и состоящего из контакта с монополем и контакта с заземлением.

Недостатком конструкции известной антенны является невозможность сохранения целостности ее монополя при размещении входа антенны на уходящем под землю с высокой скоростью объекте в виду обрыва металлического монополя от высоких механических нагрузок на него при внедрении объекта в землю.

Техническим результатом изобретения является сохранение целостности монополя при размещении входа антенны на уходящем под землю с высокой скоростью объекте.

Технический результат достигается тем, что монополь выполнен как смесь жидкого электропроводника с землей, а вход антенны установлен на объекте, вошедшем под землю с высокой скоростью.

Схема предлагаемой антенны изображена на чертеже, где обозначены:
1 - земля, через которую проходит высокоскоростной объект 2, корпус которого покрыт электроизолирующим материалом для изоляции его от земли, за исключением участка 3 заземления передатчика;
4 - монополь предлагаемой антенны, выполненный как смесь земли с электропроводящей жидкостью, выброшенной из объекта;
5 - точка соединения силового выхода передатчика с монополем 4;
6 - точка соединения корпуса передатчика с заземлением 3.

Точки 5 и 6 представляют собой вход антенны.

В качестве жидкого проводника можно взять жидкий металл или концентрированный электролит. Из металлов следует брать эвтектический сплав щелочных металлов (Li, Na, К), имеющий достаточно низкую температуру плавления и относительно малую плотность. На воздухе вышеупомянутые щелочные металлы быстро окисляются, впитывают пары воды и образуют высококонцентрированный электролит, обладающий хорошей электропроводностью. В качестве проводника можно брать непосредственно концентрированный электролит на основе щелочных металлов или кислотный электролит. Более предпочтителен щелочной электролит ввиду большей агрессивности кислот к металлам по сравнению со щелочами.

Оценим требуемый объем V_э электролита при длине струи L_c=20 м и ее сечении S=25 мм²=2,5•10^-3 дм².

V_э=S•L_c=2,5•10^-3 дм² • 200 дм = 0,5 дм³ = 0,5 л. (1)
Из результатов примера (1) видно, что требуемая величина объема электролита вполне допустима. Следовательно, реализуемость антенны можно считать доказанной.

Работает антенна следующим образом. Через несколько часов после внедрения объекта в землю от передатчика на вход 5-6 антенны подается высокочастотное напряжение и в земле между монополем 4 и заземлением 3 потекут токи проводимости и смещения, которые наведут в земле радиоволны. Поскольку предложенная антенна может быть развернута с коэффициентом развертывания К_р>>3, то она согласована с более длинными волнами и, следовательно, обеспечивает их меньшее затухание в земле. Кроме того, один конец монополя выходит на поверхность земли, что сокращает путь радиоволн по земле до ее поверхности. Следовательно, предлагаемая антенна позволяет получить меньшее затухание радиоволн при распространении их по земле и соответственно большую дальность связи с подземным объектом.

Источники информации
1. Б.А. Пригода, В.С. Кокунько. Антенны летательных аппаратов. - М.: Воениздат, 1964, с. 35, рис.19.

2. Р. Кинг, Г. Смит. Антенны в материальных средах. - М.: Мир, 1984, кн. 1, с. 198, фиг.3.2.7 (прототип).

Изобретение относится к области радиосвязи, к классу развертываемых антенн, и может быть использовано для организации связи с летательными объектами, уходящими под землю с высокой скоростью. Техническим результатом является сохранение целостности монополя при размещении входа антенны на уходящем под землю с высокой скоростью объекте. Сущность изобретения заключается в выполнении монополя как смеси жидкого электропроводника с землей и в размещении входа антенны на объекте, уходящем под землю с высокой скоростью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Антенна в земле, включающая в себя монополь, помещенный в землю, заземление и вход, отличающаяся тем, что монополь выполнен как смесь жидкого электропроводника с землей, а вход антенны установлен на объекте, вошедшем под землю с высокой скоростью. 2. Антенна в земле по п.1, отличающаяся тем, что жидкий электропроводник представляет собой концентрированный электролит. 3. Антенна в земле по п.2, отличающаяся тем, что в качестве концентрированного электролита взята щелочь.