АНТЕННА С УПРАВЛЯЕМОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ Российский патент 2008 года по МПК H01Q9/00 

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в цифровых системах радио, радиорелейной и мобильной связи, работающих в диапазонах метровых и дециметровых волн.

Известно, что для повышения помехозащищенности радиолиний используют поляризационную селекцию сигналов путем перехода при приеме с волн одной поляризации на другую (вертикальной на горизонтальную или наоборот). Для этой цели применяют антенны, состоящие из симметричных ортогональных вибраторов (Гавеля П.П. и др. Антенны, ч.II. ВАС. - Л., 1964, стр.171, рис.46.20) или рамочных излучателей (Харченко К.Н. Антенны УКВ, Связь, 1969 г., стр.45 рис.34).

Основным недостатком этих антенн является наличие двух фидерных линий, которые при переходе с одной поляризации на другую необходимо попеременно подключать к приемному устройству. Такая конструкция увеличивает вес антенны, снижает оперативность ее работы и не позволяет осуществлять автоматическую селекцию сигнала по поляризации.

В качестве прототипа рассмотрим антенное устройство (патент РФ № 1188818), состоящее из излучателя, выполненного в виде квадратной рамки, содержащей отводы от середины ее сторон к центру, плоского рефлектора, расположенного параллельно плоскости квадратной рамки, и коаксиального кабеля, подключенного к отводам, соединенным попарно с помощью контактов электромагнитных реле, управляемых дистанционно.

Недостатком данной конструкции является нарушение согласования антенны с питающим фидером из-за близости электромагнитных реле к точкам питания, инерционность схемы, не позволяющей системе управления производить коммутации с повышенной скоростью, а также наличие дополнительной линии для дистанционного управления коммутатором.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение помехозащищенности радиолиний, улучшение согласования антенны с кабелем, увеличение скорости коммутации за счет использования электронного управления поляризацией антенны, упрощение конструкции и снижение ее веса.

Поставленная задача решается с помощью предложенной конструкции антенны. Антенна с управляемой поляризацией состоит из излучателя в виде квадратной рамки, содержащей отводы от середины ее сторон к центру, плоского рефлектора, расположенного параллельно плоскости рамки, и коаксиального кабеля, подключенного к отводам. Причем стороны рамки в ее вершинах и отводы в центре соединены попарно между собой кремниевыми динисторами, управление которыми осуществляется напряжением, поступающим по коаксиальному кабелю от схемы управления.

В предложенной антенне электронное управление элементами антенны позволяет достаточно быстро переходить от одного вида поляризации к другому, выбирая оптимальное соотношение сигнал/шум в канале связи. Кроме того, на базе предложенной антенны может быть разработано автоматическое устройство, обеспечивающее адаптацию антенны к поляризационной структуре сигнала, повышая тем самым качество и достоверность принимаемой информации. Кремневые динисторы в силу небольших размеров обладают малыми паразитными емкостями и индуктивностями. В выключенном состоянии активное сопротивление динисторов достигает величины 10-15 Мом, что обеспечивает достаточную развязку между элементами антенны в точке питания и не нарушает режима согласования антенн с питающим фидером в рабочем диапазоне частот.

На фиг.1 показан общий вид конструкции, на фиг.2 - электрическая схема соединения элементов антенны, где:

1 - квадратный рамочный излучатель;

2, 3, 4, 5 - отводы от сторон рамки к ее центру;

6 - плоский экран;

7 - коаксиальный кабель;

8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 - кремниевые динисторы;

а, б - точки подключения коаксиального кабеля.

Антенна с управляемой поляризацией состоит из плоского излучателя в виде квадратной рамки 1, имеющей отводы 2, 3, 4, 5 от каждой стороны рамки к ее центру. Половины сторон рамки и отводы образуют рамочные элементы I, II, III, IV. Рамка установлена параллельно плоскому экрану 6 и подключена к коаксиальному кабелю 7 попарно соединенными отводами 2, 5, 4, 5. Стороны рамки в ее вершинах, а также отводы в центре соединены попарно между собой кремниевыми динисторами 8-15. Управление динисторами осуществляется постоянным напряжением, поступающим по коаксиальному кабелю к точкам а и б. Развязка между высокочастотным сигналом и постоянным напряжением осуществляется с помощью емкостей, установленных в блоке управления.

Антенна работает следующим образом. При подаче положительного напряжения по центральной жиле коаксиального кабеля 7 в точку а, а отрицательного по оплетке кабеля в точку б открываются динисторы 8, 10, 13, 15. В результате чего образуется излучающая система, состоящая из двух параллельно включенных рамочных элементов I и II, формирующая в пространстве поле горизонтальной поляризации. При смене полярности управляющего напряжения динисторы 8, 10, 13, 15 закрываются, а динисторы 9, 11, 12, 14 открываются, образуя ортогонально излучающую систему из рамочных элементов III и IV, которая формирует поле вертикальной поляризации. Динисторы 9-11 в выключенном состоянии исключают шунтирование динисторов 13-15 проводом рамочных элементов III и IV, а динисторы 8-10 в выключенном состоянии - шунтирование динисторов 12-13 проводом рамочных элементов I и II.

Антенна может быть выполнена из проводов круглого и прямоугольного сечения. В вершинах рамки имеются разрезы, между которыми включаются динисторы, закрываемые защитными элементами. В центре антенны располагается узел питания, к которому подключены отводы и смонтированы управляющие динисторы. Узел питания закрывается герметичной крышкой и на специальной опоре крепится к плоскому экрану. С целью облегчения конструкции антенны экран может быть выполнен в виде сетки, проводники которой параллельны диагоналям рамочных элементов I-IV.

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в цифровых системах радио, радиорелейной и мобильной связи, работающих в диапазонах метровых и дециметровых волн. Технический результат заключается в повышении помехозащищенности радиолиний, улучшении согласования антенны с кабелем, упрощении конструкции и снижении ее веса. Антенна с управляемой поляризацией состоит из излучателя в виде квадратной рамки, содержащей отводы от середины ее сторон к центру, плоского рефлектора, расположенного параллельно плоскости рамки, и коаксиального кабеля, подключенного к отводам. Причем стороны рамки в ее вершинах и отводы в центре соединены попарно между собой кремниевыми динисторами, управление которыми осуществляется напряжением, поступающим по коаксиальному кабелю от схемы управления. В предложенной антенне электронное управление элементами антенны позволяет достаточно быстро переходить от одного вида поляризации к другому, выбирая оптимальное соотношение сигнал/шум в канале связи. Кроме того, на базе предложенной антенны может быть разработано автоматическое устройство, обеспечивающее адаптацию антенны к поляризационной структуре сигнала, повышая тем самым качество и достоверность принимаемой информации. 2 ил.

Антенна с управляемой поляризацией, состоящая из излучателя, выполненного в виде квадратной рамки, содержащей отводы от середины ее сторон к центру, плоского рефлектора, расположенного параллельно плоскости рамки и коаксиального кабеля, подключенного к отводам, отличающаяся тем, что стороны рамки в ее вершинах и отводы в центре соединены попарно между собой кремниевыми динисторами, управление которыми осуществляется напряжением, поступающим по коаксиальному кабелю от схемы управления.