АНТЕННА Российский патент 2003 года по МПК H01Q1/52 

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может быть использовано как отдельная антенна, а также в качестве излучающего элемента сложной антенны или антенной системы.

Известные типы антенн [1], [2], будучи близкорасположенными, оказывают значительное взаимное влияние друг на друга при работе в составе антенной системы. За счет взаимного влияния изменяются их входные импедансы и диаграммы направленности. Чем меньше расстояние между антеннами, тем сильнее их взаимное влияние. Оно проявляется и тогда, когда антенна работает в системе антенн, и тогда, когда она является излучателем в сложной антенне [3], [4].

Антенны, работающие на одной и той же поляризации электромагнитной волны особенно сильно подвержены взаимному влиянию. При этом каждая антенна оказывает влияние на близкорасположенные антенны независимо от того, работает она на прием или передачу или не работает, т.е. выключена.

Для узкополосных антенн их взаимное влияние на импеданс можно значительно уменьшить выбором расстояния между ними, так как известно [5], что есть точки, где это влияние равно нулю. Для широкополосных антенн это решение неприемлемо, поэтому такие антенны обычно разносятся на максимально возможное расстояние.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение влияния выключенной антенны, т.е. не работающей на прием или передачу, на входные импедансы и диаграммы направленности близкорасположенных антенн, работающих на прием или передачу, сохраняя или даже уменьшая при этом расстояние между антеннами и улучшая таким образом их электромагнитную совместимость.

Автору неизвестны технические решения, аналогичные предлагаемому, назначением которых является уменьшение влияния на характеристики близкорасположенных антенн со стороны антенны, которая вышла из работы на прием или передачу, т.е. выключена.

Указанный технический результат достигается тем, что антенна содержит излучатель, выполненный в виде излучающих фрагментов, соединенных между собой высокочастотными ключевыми элементами, цепи управления которыми содержат фильтры-дроссели, разделяющие провода цепей управления на отрезки определенной длины, причем линейный размер как излучающих фрагментов в направлении протекания наведенных высокочастотных токов, так и отрезков проводов цепей управления не превышает одну шестнадцатую длины волны, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона близкорасположенных антенн.

На фиг. 1 показана электрическая схема, а на фиг.2 - пример реализации предлагаемой антенны.

Антенна содержит излучающие фрагменты 1, соединенные высокочастотными ключевыми элементами 2, каждый из которых соединен посредством отрезков проводов 3, высокочастотных фильтров-дросселей 4 и токоограничивающих резисторов 5 со схемой управления. (На фиг.1 условно показан только один токоограничивающий резистор 5).

Антенна работает следующим образом.

Для того, чтобы привести антенну в активный режим, т.е. обеспечить ее работу на прием или передачу, на высокочастотные ключевые элементы 2 подается замыкающее напряжение от схемы управления, в результате чего излучающие фрагменты 1 соединяются между собой и образуют единый излучатель (первый режим работы). В этом режиме антенна влияет на близкорасположенные антенны как обычная антенна. По окончании работы антенна отключается от фидерного тракта, на высокочастотные ключевые элементы 2 от схемы управления подается соответствующее размыкающее напряжение, в результате чего антенна как бы распадается на части, величина которых менее одной шестнадцатой длины волны, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона частот близкорасположенной антенны (второй режим работы). Во втором режиме полоса рабочих частот антенны смещается вверх по частотному диапазону и выходит за пределы прежней рабочей полосы частот.

На фиг.2 показан пример реализации предлагаемой антенны, в состав которой входят излучающие фрагменты 1, высокочастотные ключевые элементы 2, отрезки проводов цепей управления 3, высокочастотные фильтры-дроссели 4, токоограничивающие резисторы 5, низкочастотный разъем 6, высокочастотный разъем 7, развязывающие конденсаторы 8, диэлектрический обтекатель 9, фланец антенны 10.

Приведенный вариант реализации предлагаемой антенны представляет собой самолетную антенну типа вертикальный несимметричный электрический вибратор. Высокочастотные ключевые элементы выполнены на p-i-n диодах. Были проведены испытания, где оценивалось влияние предлагаемой антенны на близкорасположенную контрольную антенну, в качестве которой использовалась серийно выпускаемая самолетная антенна АМЗ-А, представляющая собой вертикальный несимметричный электрический вибратор, работающий в диапазоне частот 160-480 МГц. Во втором режиме работы на ВЧ входе предлагаемой антенны был режим холостого хода. Расстояние между предлагаемой и контрольной антеннами было около четверти длины волны на средней частоте рабочего диапазона частот АМЗ-А.

Результаты испытаний, иллюстрирующие влияние предлагаемой антенны на диаграмму направленности близкорасположенной антенны, приведены на фиг.3, где обозначено:
Fl1_n - азимутальная диаграмма направленности контрольной антенны в присутствии близкорасположенной предлагаемой антенны, находящейся в первом режиме,
F22_n - азимутальная диаграмма направленности контрольной антенны в присутствии близкорасположенной предлагаемой антенны, находящейся во втором режиме,
F32_n - собственная азимутальная диаграмма направленности контрольной антенны.

Результаты испытаний, иллюстрирующие влияние предлагаемой антенны на коэффициент стоячей волны (КСВ) близкорасположенной антенны, приведены на фиг. 4.

Испытания показали, что приведенный вариант реализации предлагаемой антенны имеет полосу согласования с трехкратным перекрытием по уровню КСВ=2 и эффективность, близкую к эффективности эталонной штыревой антенны типа четвертьволновый несимметричный вибратор.

В первом режиме работы предлагаемая антенна оказывает значительное влияние на входные характеристики (КСВ) и характеристики излучения (диаграмма направленности) контрольной антенны, во втором режиме это влияние становится малозаметным.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Шатраков Ю.Г., Ривкин М.И., Цыбаев Б.Г. "Самолетные антенные системы", Москва. "Машиностроение", 1979 г., с.107.

2. Резников Г.Б. "Самолетные антенны", Москва, "Сов. радио", 1962 г., с. 277.

3. Лавров А. С. , Резников Г.Б. "Антенно-фидерные устройства", Москва, "Советское радио", 1974 г., с. 262.

4. Бененсон Л.С., Журавлев В.А., Попов С.В., Постнов Г.А. "Антенные решетки, методы расчета и проектирования". Москва, "Сов. радио", 1962 г., с. 124.

5. Пистолькорс А.А. "Антенны", Москва, Государственное издательство по вопросам связи и радио, 1947 г., с. 269-277.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может быть использовано как отдельная антенна, а также в качестве излучающего элемента сложной антенны или антенной системы. Техническим результатом является уменьшение влияния на характеристики близкорасположенных антенн со стороны предлагаемой антенны, которая вышла из работы на прием или передачу, т.е. выключена. Антенный излучатель выполнен в виде излучающих фрагментов, соединенных высокочастотными ключевыми элементами, цепи управления которыми содержат фильтры-дроссели, разделяющие провода цепей управления на участки определенной длины, причем линейный размер как излучающих фрагментов в направлении протекания высокочастотных токов, так и участков проводов цепей управления не превышает одну шестнадцатую длины волны, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона близкорасположенных антенн. 4 ил.

Антенна, содержащая излучатель, выполненный в виде излучающих фрагментов, соединенных высокочастотными ключевыми элементами, цепи управления которыми содержат фильтры-дроссели, разделяющие провода цепей управления на участки определенной длины, причем линейный размер как излучающих фрагментов в направлении протекания высокочастотных токов, так и участков проводов цепей управления не превышает одну шестнадцатую длины волны, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона близкорасположенных антенн.