РАМОЧНАЯ АНТЕННА Российский патент 2009 года по МПК H01Q7/04 

Изобретение относится к области пеленгаторных антенных систем и может быть использовано на подводных средствах, в частности на обитаемых подводных аппаратах.

В последнее время в состав пеленгаторных антенных систем, основанных на двух взаимоперпендикулярных вертикальных рамках, стали вводить третью рамку, расположенную горизонтально и ортогонально двум вертикальным. Такая горизонтальная рамка предназначена для приема только горизонтальной составляющей поля для последующей обработки этого сигнала. Таким конструктивным решением достигается повышение точности пеленгования сигналов дальних радиостанций.

Известна антенна, описанная в патенте США №3267419, кл. 340-4. Эта антенная система содержит две вертикальные взаимоперпендикулярные рамки и одну горизонтальную рамку. При этом горизонтальная рамка размещена параллельно металлическому основанию, охватывая собой две взаимоперпендикулярные вертикальные рамки. Отличительным элементом конструкции данной системы является снижение горизонтальной рамки, идущей от разрыва рамки к центру всей системы. Такое расположение снижения явно не симметрично относительно сторон обеих вертикальных рамок, что приводит к появлению антенного эффекта и искажению диаграмм направленности обоих рамок и, следовательно, к ошибкам пеленгования радиостанций. Ближайшим техническим решением поставленной задачи является рамочная антенна, описанная в а.с. СССР №1401534 от 7.06.1988 г., кл. H01Q 7/04, которую принимаем за прототип. Она содержит три экранированные рамки с зазорами в экранах и коаксиальные фидеры, подключенные к рамкам в точках, диаметрально противоположных зазорам в экранах, и коаксиальные фидеры, подключенные к рамкам в точках, диаметрально противоположных зазорам в экранах. В такой конструкции центр первой, горизонтальной рамки совмещен с осью симметрии вертикальных рамок, а фидер горизонтальной рамки выполнен «Г»-образным. При этом его горизонтальная часть расположена в плоскости самой горизонтальной рамки на биссектрисе угла между плоскостями рамок. Недостатком указанных выше рамочных антенн является несимметричное расположение выхода горизонтальной рамки относительно сторон вертикальных рамок, что приводит к появлению антенного эффекта вертикальных рамок, из-за чего образуется большая величина ошибок пеленгования (см. И.С.Кукес, М.Е.Старик «Основы радиопеленгования». - М.: Сов. радио, 1964 г., пп. 4.1, 4.2, 4.3). Именно сама форма (Г-образная) вносит ассиметрию в вертикальные рамки, когда Г-образный фидер горизонтальной рамки расположен ближе к одному плечу каждой вертикальной рамки, чем к другому. Такая несимметричность в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси антенны, вдоль которой идет снижение фидера горизонтальной рамки, и приводит к появлению антенного эффекта.

Задачей настоящего изобретения является устранение несимметричного расположения выхода горизонтальной рамки относительно сторон вертикальных рамок, что должно привести к увеличению поляризационной развязки элементов рамочной антенны, обеспечивающей минимальный уровень взаимного влияния и тем самым получение неискаженных диаграмм направленности вертикальных рамок и осуществление возможности приема и пеленгования сигналов дальних радиостанций.

Поставленная задача достигается тем, что в известной рамочной антенне, содержащей три экранированные рамки и фидеры, подключенные к разрывам рамок, первая рамка размещена горизонтально, а ее центр совмещен с осью симметрии двух других вертикальных взаимоперпендикулярных рамок. Согласно изобретению горизонтальная рамка размещена над вертикальными и разделена на четыре равных части разрывами, к каждому из которых подключен фидер в виде симметричной линии, причем все фидеры лежат в плоскости горизонтальной рамки и соединены в центре с симметричным снижением, идущим вдоль оси вертикальных рамок. При этом горизонтальная рамка может иметь любую форму, однако разрывы горизонтальной рамки располагаются симметрично плоскостям вертикальных рамок. Перечисленные выше признаки позволяют сделать выводы о соответствии заявляемой антенны критерию «новизна».

Таким образом, заявляемое техническое решение по мнению заявителей и авторов удовлетворяет критерию «существенные отличия».

На фиг.1 и фиг.2 (вид сбоку и вид сверху) схематически изображена заявленная рамочная антенна, которая состоит из двух вертикальных взаимоперпендикулярных рамок 1 и 2, одной горизонтальной рамки 3 с разрывами 4, четырех симметричных линий 5, идущих от разрывов 4 рамки 3 к центру антенны и симметричных выходных фидеров 6, 7, 8 горизонтальной рамки 3.

Рамочная антенна работает следующим образом.

Внешнее поле сигнала KB диапазона наводит на рамках 1 и 2 токи, пропорциональные соответствующим составляющим вектора поля. Эти токи через выходные фидеры 6, 7, 8 (фиг.2) поступают на соответствующие каналы пеленгационного приемника (на фиг.1 и 2 не показаны). Таким выполнением горизонтальной рамки 3 с четырьмя разрывами 4, от которых идут симметричные линии 5 к центру рамки, достигается симметрия относительно пары вертикальных рамок 1 и 2. При этом минимальное взаимное влияние достигается и при расположении симметричных линий 5 непосредственно над горизонтальными плечами вертикальных рамок 1 и 2. При расположении этих фидеров под углом 45° к плоскости вертикальных рамок 1 и 2 (как показано на фиг.2), взаимное влияние также минимально. Горизонтальное расположение симметричных линий 5 уменьшает способность горизонтальной рамки 3 реагировать на вертикальную составляющую поля. Кроме того, важно и размещение горизонтальной рамки 3 в общей конструкции антенны над проводящей поверхностью. Учитывая, что если общий вынос антенной системы над проводящей поверхностью менее 0,2-0,3λ, где λ - длина волны принимаемого сигнала, высота расположения горизонтальной рамки 3 существенно влияет на эффективность приема горизонтальной составляющей поля сигнала. Поэтому более высокое расположение горизонтальной рамки 3 по сравнению с прототипом увеличивает ее эффективность. Горизонтальная рамка 3 устанавливается непосредственно над вертикальными рамками 1 и 2 с помощью диэлектрических тяг 9.

Данное изобретение реализовано в совмещенном антенно-фидерном модуле комплекса, где в соответствии с формулой изобретения рамочная антенна, как часть модуля, содержит три взаимоперпендикулярных рамки 1, 2, 3 с выходными фидерами 6, 7, 8, при этом одна рамка 3 размещена горизонтально, ее центр совмещен с осью симметрии двух других вертикальных ортогональных друг другу рамок 1 и 2, при этом горизонтальная рамка 3 размещена над вертикальными рамками 1 и 2, разделена на четыре равные части разрывами 4, расположенными симметрично относительно плоскостей вертикальных рамок 1, 2, в разрывы 4 включены четыре горизонтальных отрезка симметричных линий 5, электрически связанных в центре последовательно. Выходной фидер 6 горизонтальной рамки 3 выполнен отрезком симметричной линии, расположенной вдоль оси симметрии вертикальных рамок 1 и 2. Данное техническое решение, где реализуется поставленная задача, обеспечило высокую взаимную поляризационную развязку рамочной системы (не менее 25 дБ), что позволило осуществить пеленгацию источников радиоизлучений с отражением лучей от ионосферы.

Устройство предназначено для использования на подводных технических средствах, в частности на обитаемых подводных аппаратах. Техническим результатом является повышение взаимной поляризационной развязки рамочной системы между горизонтальной рамкой и вертикальными рамками (не менее 25 дБ), что позволяет осуществлять пеленгацию источников радиоизлучений с отражением лучей от ионосферы, когда в точке приема наблюдается эллиптически поляризованное поле сигнала. Устройство содержит три ортогональных рамки с подключенными фидерами. Одна рамка размещена горизонтально, а ее ось совмещена с осью симметрии двух других вертикальных взаимоперпендикулярных рамок. При этом горизонтальная рамка размещена над вертикальными рамками, разделена разрывами на четыре равные части симметрично относительно плоскостей вертикальных рамок. В разрывы включены четыре горизонтальных отрезка симметричных линий, электрически соединенных в центре между собой последовательно или параллельно. Выходной фидер горизонтальной рамки выполнен отрезком симметричной линии, расположенной вдоль оси симметрии вертикальных рамок. 2 ил.

Рамочная антенна, содержащая три взаимоперпендикулярные рамки с подключенными к ним выходными фидерами, при этом первая рамка размещена горизонтально, ее центр совмещен с осью симметрии двух других вертикальных ортогональных рамок, отличающаяся тем, что горизонтальная рамка размещена над вертикальными рамками и разделена на четыре равные части симметрично относительно плоскостей вертикальных рамок разрывами, в которые включены четыре горизонтальных отрезка симметричных линий, электрически соединенных между собой параллельно или последовательно, при этом выходной фидер горизонтальной рамки выполнен отрезком симметричной линии, расположенной вдоль оси симметрии вертикальных рамок.