САМОЛЕТНАЯ АНТЕННО-ФИДЕРНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2014 года по МПК H01Q1/28 

Предлагаемая самолетная антенно-фидерная система (АФС) относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и предназначена для обслуживания бортовой радиоаппаратуры ближний навигации и посадки в дециметровом диапазоне волн.

Необходимость создания предлагаемой АФС обусловлена требованиями: обеспечения кругового обзора пространства при размещении на самолете антенн, работающих с горизонтальной поляризацией поля, обеспечения устойчивой работы на участках перекрытия диаграмм направленности, используемых антенн, то есть в интерференционных зонах, обеспечения устойчивой работы в режиме "Посадка" в условиях отсутствия возможности размещения антенн в носовой части фюзеляжа самолета, необходимости обеспечения работы на широко разнесенные антенны, размещаемые на передних кромках крыльев самолета

Известными аналогами предлагаемого технического решения являются:

Антенна с круговой диаграммой направленности в азимутальной плоскости RU 2177661 C1, заявл. 08.08.2000 г., содержащая два полоска, выполненных в параллельных плоскостях, ширина первого и второго полоска соответственно изменяется вдоль антенны по квазипериодическому закону. Полоски сдвинуты относительно друг друга вдоль антенны на полпериода. Недостатком данного аналога является то, что при размещении антенны на самолете диаграмма направленности за счет переотражающих частей самолета не обеспечивает круговой обзор пространства.

Многофункциональная структурно-интегрированная ОВЧ/СВЧ антенная система самолета RU 2134002 C1, заявл. 12.08.1997 г., содержащая антенный элемент, электропроводную часть конструкции самолета, выполненную с возможностью функционирования в качестве излучающего и принимающего компонента антенной системы и согласования по полному сопротивлению с приемо-передающим оборудованием, согласующие электронные устройства для подключения антенной системы к приемопередатчику, а также схему возбуждения антенны при передаче сигналов от антенного элемента и электропроводной части конструкции самолета.

Особенностью данного аналога является возможность обеспечивать работу радиооборудования в диапазонах высоких и очень высоких частот, недостатком такого технического решения является невозможность обеспечения кругового обзора пространства при использовании электропроводной части конструкции самолета в качестве излучающего элемента в дециметровом диапазоне частот.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому техническому решению является антенно-фидерное устройство космического летательного аппарата (КЛА), RU 2276434 C1, заявл. 20.08.2004, выбранное в качестве прототипа, содержащее размещаемые диаметрально противоположно по внешнему периметру корпуса КЛА антенны, объединенные между собой фидерной системой питания, включающей в себя радиочастотные фидеры и делители мощности, подключаемые к бортовой радиосистеме, при этом каждая из антенн имеет осесимметричную варонкообразную диаграмму направленности, угол раствора которой регламентирован траекторией полета КЛА, направления осевой минимальный величины диаграммы направленности антенн совмещены с центральным направлением сектора углов связи с задействованным наземным измерительным пунктом, а в непосредственной близости от антенн установлены и включены в фидерную систему питания усилители.

Недостатком прототипа является то, что устойчивая связь с задействованным наземным пунктом регламентирована траекторией полета КЛА, а на участках взаимного перекрытия диаграмм направленности используемых антенн неизбежно существование интерференционной зоны -зоны нулевого приема.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение устойчивой работы самолетного радиооборудования: при круговом обзоре пространства с горизонтальной поляризацией рабочего сигнала, в том числе на участках взаимного перекрытия диаграмм направленности используемых антенн, и то же в режиме "Посадки" при работе на широкоразнесенные антенны.

Указанная задача достигается тем, что приемо-передающие антенны размещаются на передней, задней кромках левого и правого крыла самолета фиг.1. Антенны выполнены, с зеркально симметричными относительно продольной плоскости симметрии самолета, слабонаправленными диаграммами направленности фиг.3. Антенны выполнены с учетом размещения на объекте так, чтобы диаграммы направленности смежных антенн в горизонтальной плоскости фиг.3 имели взаимные перекрытия на уровне, обеспечивающем устойчивую линию радиосвязи. Выход(вход) каждой антенны фиг.2 подключен к независимому по несущей частоте радиосигнала входу(выходу) обслуживаемой радиоаппаратуры, в которой предусмотрено устройство 6, фиг.2. С помощью этого устройства обеспечивается частотное разделение сигналов передачи и приема, выбор и включение комбинации рабочих антенн: «левая передняя, правая задняя», «правая передняя, левая задняя», «левая передняя», «правая передняя» для передачи радиосигнала, благодаря чему обеспечивается безинтерференционное излучение радиосигнала. Принятые рабочими антеннами радиосигналы по независимым от несущей частоты радиосигнала входам поступают для обработки и формирования результирующего информационного приемного радиосигнала в устройстве 6, благодаря чему исключаются зоны интерференции в режиме приема.

Техническим результатом, который получается при использовании предлагаемого технического решения, является создание АФС для большого самолета, на котором отсутствует возможность размещения антенн в носовой части, но обеспечивается устойчивая работа бортовой радиоаппаратуры ближней навигации и посадки на широкоразнесенные антенны.

Для иллюстрации изложенного выше и пояснения работы предлагаемого технического решения приведены следующие фигуры:

Фиг.1 Размещение антенн на самолете.

1. Передняя левая антенна.

2. Передняя правая антенна.

3. Задняя левая антенна.

4. Задняя правая антенна.

5. Продольная ось симметрии самолета.

Фиг.2 Структурная схема самолетной антенно-фидерной системы.

1. Передняя левая приемо-передающая антенна.

2. Модуль усилителя мощности и усилителя высокой частоты.

3. Передняя правая приемо-передающая антенна.

4. Задняя левая приемо-передающая антенна.

5. Задняя правая приемо-передающая антенна.

6. Устройство выбора и включения рабочих антенн, обработки принятых радиосигналов, частотного разделения сигналов приема и передачи.

7. Бортовая радиоаппаратура ближней навигации и посадки.

8. Радиочастотные фидеры.

Фиг.3 Вид диаграмм направленности антенн, входящих в АФС.

1. Передней левой антенны.

2. Передней правой антенны.

3. Задней левой антенны.

4. 3адней правой антенны.

5. Направление полета - НП.

Предлагаемая самолетная антенно-фидерная система работает следующим образом. Передаваемые и принимаемые бортовой радиоаппаратурой 7, фиг.2 радиосигналы транслируются через радиочастотные фидеры 8, фиг.2, модули усилителей мощности и усилителей высокой частоты 2, фиг.2 к антеннам 1, 3, 4, 5, фиг.2 для передачи на излучение или передачи принятых радиосигналов - от них к приемнику радиоаппаратуры ближней навигации и посадки. Модули усилителей мощности и усилителей высокой частоты (для приемного сигнала) введены для обеспечения уровней излучаемого, принимаемого радиосигналов, при которых обеспечивается устойчивая линия радиосвязи. В обслуживаемой АФС бортовой радиоаппаратуре предусмотрено четыре независимых по несущей (СВЧ) частоте входа, к которым подключены соответствующие антенны. Попарное включение антенн или их поодиночное включение осуществляет устройство 6, фиг.2 обработки результирующего сигнала и последующего подключения требуемой комбинации антенн. В результате обработки выделяются сигналы приемной информации от каждой антенны, по которым формируется результирующий информационной сигнал. Такое подключение АФС к радиоаппаратуре позволяет исключить потерю приемной информации в интерференционных зонах, под углами взаимного перекрытия диаграмм направленности и обеспечить круговой обзор пространства в горизонтальной плоскости. Безинтерференционная передача сигналов на излучение обеспечивается за счет поочередного включения одной или двух рабочих антенн в режиме «передача».

Проведенные экспериментальные исследования позволяют сделать заключение о правильности предлагаемого технического решения и о возможности его промышленной реализации.

Источники информации

1. RU 2177661 C1, заявл. 08.08.2000 г.

2. RU 2134002 C1, заявл. 12.08.1997 г.

3. RU 2276434 C1, заявл. 20.08.2004 г.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, предназначенной для обслуживания бортовой радиоаппаратуры ближней навигации и посадки самолетов в дециметровом диапазоне частот. Технический результат - обеспечение устойчивой работы бортовой аппаратуры ближний навигации и посадки самолетов при круговом обзоре пространства с горизонтальной поляризацией рабочего сигнала. Самолетная антенно-фидерная система, содержащая приемо-передающие антенны с соответствующими диаграммами направленности, объединенные между собой фидерной системой питания, включающей в себя усилители, радиочастотные фидеры, подключаемые к бортовой радиоаппаратуре, при этом приемо-передающие антенны размещаются на передней, задней кромках левого и правого крыла самолета и выполнены с зеркально симметричными относительно продольной плоскости симметрии самолета слабонаправленными диаграммами направленности, при этом антенны выполнены с учетом их размещения на объекте так, чтобы диаграммы направленности смежных антенн в горизонтальной плоскости имели взаимные перекрытия на уровне, обеспечивающем устойчивую линию радиосвязи, причем выход каждой антенны подключен к независимому по несущей частоте радиосигнала входу обслуживаемой радиоаппаратуры, в которой предусмотрено устройство выбора и включения комбинации рабочих антенн, обеспечивающее обработку принятых рабочими антеннами радиосигналов и формирование результирующего принятого информационного сигнала, частотное разделение сигналов передачи и приема, поочередное включение одной или двух рабочих антенн при передаче сигнала. 3 ил.

Самолетная антенно-фидерная система, содержащая приемо-передающие антенны с соответствующими диаграммами направленности, объединенные между собой фидерной системой питания, включающей в себя усилители, радиочастотные фидеры, подключаемые к бортовой радиоаппаратуре, отличающаяся тем, что приемо-передающие антенны размещаются на передней, задней кромках левого и правого крыла самолета и выполнены с зеркально симметричными относительно продольной плоскости симметрии самолета слабонаправленными диаграммами направленности, при этом антенны выполнены с учетом их размещения на объекте так, чтобы диаграммы направленности смежных антенн в горизонтальной плоскости имели взаимные перекрытия на уровне, обеспечивающем устойчивую линию радиосвязи, причем выход каждой антенны подключен к независимому по несущей частоте радиосигнала входу обслуживаемой радиоаппаратуры, в которой предусмотрено устройство выбора и включения комбинации рабочих антенн, обеспечивающее обработку принятых рабочими антеннами радиосигналов и формирование результирующего принятого информационного сигнала, частотное разделение сигналов передачи и приема, поочередное включение одной или двух рабочих антенн при передаче сигнала.