СВЕРХЛЕГКОЕ УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ МНОГОЛУЧЕВОСТИ Российский патент 2014 года по МПК H01Q15/14 

Изобретение относиться к устройствам типа чок-ринг, используемым в глобальных навигационных спутниковых системах (ГНСС) для борьбы с многолучевостью.

Известны устройства типа чок-ринг, широко описанные в зарубежной литературе. Tranquilla, J.M., Cam, J.P., Al-Rizzo, Н.М., Analysis of a Choke Ring Groundplane for Multipath Control in Global Positioning System (GPS) Applications. // IEEE Transactions on antennas and propagation. 1994. Vol.42. №7, pp.905-911. Kunysz, W., A Three Dimensional Choke Ring Ground Plane Antenna, proceedings of ION. September 2003.

Недостатком этих устройств является их большой вес. Описанные устройства выполняют из металла с большой толщиной, что ограничивает область применения антенного устройства в целом.

Патент US 6040805, МПК: H01Q 13/00 от 21 марта 2000 г. Принято за прототип.

В прототипе, как и в заявленном устройстве, осуществляется борьба с многолучевостью в тракте спутник-приемник ГНСС. В прототипе корпус устройства выполнен из металла большой толщины и диэлектрика с высокой относительно диэлектрической проницаемостью. Недостатком прототипа является большой вес, ограничивающий его применимость для мобильных объектов. Изобретение не обладает данным недостатком.

Целью изобретения являлось получение устройства типа чок-ринг, не уступающего прототипу по электрическим параметрам (отношение вперед/назад и др.), но имеющим значительно меньший вес при сохранении прочности и устойчивости конструкции к вибрационным нагрузкам. Для достижения вышеуказанных характеристик была применена комбинированная конструкция устройства. Легкая радиопрозрачная форма, задающая жесткость и прочность конструкции, может быть выполнена из материала с низкой (менее 1,5) относительной диэлектрической проницаемостью. Электрические характеристики достигаются за счет пропускания в форме проволоки или наличия фольгированного слоя, или металлических штырей. Единое для всей конструкции основание представляет собой тонкий слой металлизации, возможно использование фольгирования. Изобретательский уровень достигается за счет получения электрических параметров, не уступающих прототипу, но при использовании значительно более тонких проводящих слоев.

На Фиг.1 показано устройство типа чок-ринг в изометрии, состоящее из тонкого металлизированного слоя 1, легкой радиопрозрачной формы 2 и корпуса 3, на который устанавливается антенна. Легкая радиопрозрачная форма 2 состоит из трех или более цилиндрических концентрически расположенных колец. Высота легкой радиопрозрачной формы 2 для обеспечения электрических параметров должна быть в пределах от 0,25 до 0,3 длины волны, на которой требуется работа устройства. При работе на частотах L1 ГНСС ГЛОНАСС/GPS высоты должны быть в пределах от 47 мм до 55 мм.

На Фиг.2 показано устройство типа чок-ринг в изометрии, состоящее из тонкого металлизированного слоя 1, корпуса 3, сплошной легкой радиопрозрачной формы 4 и проволоки 5. В сплошной легкой радиопрозрачной форме 4 выполнены отверстия для проволоки 5 с угловым шагом не более 5° для обеспечения электрических параметров устройства. Высота сплошной легкой радиопрозрачной формы 4 для обеспечения электрических параметров должна быть в пределах от 0,25 до 0,3 длины волны, на которой требуется работа устройства. При работе на частотах L1 ГНСС ГЛОНАСС/GPS высоты должны быть в пределах от 47 мм до 55 мм.

На Фиг.3 показано устройство типа чок-ринг в изометрии, состоящее из тонкого металлизированного слоя 1, корпуса 3, проволоки 5 и фрезерованной легкой радиопрозрачной формы 6. Фрезерованная легкая радиопрозрачная форма 6 представляет собой сплошную легкую радиопрозрачную форму 4, в которой часть радиопрозрачного материала удалена. Радиопрозрачный материал оставляют вблизи отверстий для проволоки 5 (не менее 10 мм) с целью обеспечения жесткости конструкции и правильного вертикального положения проволоки. При фрезеровке оставляют радиопрозрачный материал у основания устройства (не менее 10 мм). Высота фрезерованной легкой радиопрозрачной формы 6 для обеспечения электрических параметров должна быть в пределах от 0,25 до 0,3 длины волны, на которой требуется работа устройства. При работе на частотах L1 ГНСС ГЛОНАСС/GPS высоты должны быть в пределах от 47 мм до 55 мм.

На Фиг.4 показано устройство типа чок-ринг в изометрии, состоящее из тонкого металлизированного слоя 1, корпуса 3, сплошной легкой радиопрозрачной формы 4 и тонких металлических штырей 7. В сплошной легкой радиопрозрачной форме 4 выполнены отверстия для тонких металлических штырей 7 с угловым шагом не более 5° для обеспечения электрических параметров устройства. Высоты сплошной легкой радиопрозрачной формы 4 и тонких металлических штырей 7 для обеспечения электрических параметров должны быть в пределах от 0,25 до 0,3 длины волны, на которой требуется работа устройства. При работе на частотах L1 ГНСС ГЛОНАСС/GPS высоты должны быть в пределах от 47 мм до 55 мм.

На Фиг.5 показано устройство типа чок-ринг в изометрии, состоящее из тонкого металлизированного слоя 1, корпуса 3, фрезерованной легкой радиопрозрачной формы 6 и тонких металлических штырей 7. Фрезерованная легкая радиопрозрачная форма 6 представляет собой сплошную легкую радиопрозрачную форму 4, в которой часть радиопрозрачного материала удалена. Радиопрозрачный материал оставляют вблизи отверстий для тонких металлических штырей 7 (не менее 10 мм) с целью обеспечения жесткости конструкции и правильного вертикального положения штырей. При фрезеровке оставляют радиопрозрачный материал у основания (не менее 10 мм). Высоты фрезерованной легкой радиопрозрачной формы 6 и тонких металлических штырей 7 для обеспечения электрических параметров должны быть в пределах от 0,25 до 0,3 длины волны, на которой требуется работа устройства. При работе на частотах L1 ГНСС ГЛОНАСС/GPS высоты должны быть в пределах от 47 мм до 55 мм.

На Фиг.6 приведено устройство типа чок-ринг в сечении, состоящее из тонкого металлизированного слоя 1, корпуса 3 и сплошной легкой радиопрозрачной формы 4. В сплошной легкой радиопрозрачной основе 4 находятся отверстия (не изображены), которые пригодны для проволоки 5 и тонких металлических штырей 7. Для обеспечения электрических параметров необходим электрический контакт в местах соединения металлизированного слоя 1 с проволокой 5 или тонкими металлическими штырями 7 и требуется электрическая герметичность металлизированных слоев 1 на угле устройства и в месте соединения с корпусом 3.

На Фиг.7 приведено устройство типа чок-ринг в сечении, состоящее из тонкого металлизированного слоя 1, корпуса 3 и легкой радиопрозрачной формы 2. Для обеспечения электрических параметров необходим электрический контакт в местах соединения металлизированных слоев 1 и требуется электрическая герметичность металлизированных слоев 1 на угле устройства и в месте соединения с корпусом 3.

На Фиг.8 приведено устройство типа чок-ринг в сечении, состоящее из тонкого металлизированного слоя 1, корпуса 3 и фрезерованной легкой радиопрозрачной формы 6. В фрезерованной легкой радиопрозрачной форме 6 находятся отверстия (не изображены), которые пригодны для проволоки 5 и тонких металлических штырей 7. Для обеспечения электрических параметров необходим электрический контакт в местах соединения металлизированного слоя 1 с проволокой 5 или тонкими металлическими штырями 7 и требуется электрическая герметичность металлизированных слоев 1 на угле устройства и в месте соединения с корпусом 3.

Достоинства вышеописанных конструкций.

Все предложенные в изобретении варианты устройства типа чок-ринг позволяют получить электрические параметры как у прототипа при использовании одинаковых антенн. Ключевое отличие от прототипа заключается в использовании тонких металлических слоев 1, 5, 7 и легких радиопрозрачных форм 2, 4, 6, что позволяет существенно уменьшить вес устройства. Уменьшенный вес позволяет расширить область применения устройства, по сравнению с прототипом.

Первым существенным признаком, достаточным для достижения указанного выше технического результата, является применение тонких металлических слоев 1, 5, 7, позволяющих существенно снизить массу устройства типа чок-ринг.

Вторым существенным признаком является использование легких радиопрозрачных материалов для создания форм 2, 4, 6 устройства, позволяющих обеспечить прочность и устойчивость конструкции к вибрационным нагрузкам.

Если использовать в качестве легких радиопрозрачных форм 2, 4, 6 пенопласт типа ПС-1-200, а в качестве тонких металлических слоев 1 и 5 использовать фольгу и проволоку, то существенно снижается, по сравнению с прототипом, цена изготовления устройства чок-ринг.

Работа устройства.

На корпус 3 устанавливается антенна, внутри корпуса 3 могут быть установлены МШУ и фильтры. Форма и геометрия тонких металлических слоев 1, 5, 7 обеспечивают электрические параметры. Легкие радиопрозрачные формы 2, 4, 6 обеспечивают прочность и устойчивость устройства к вибрационным нагрузкам.

Изобретение относится к устройствам типа чок-ринг, используемым в глобальных навигационных спутниковых системах (ГНСС) для борьбы с многолучевостью. Технический результат - уменьшение веса устройства при сохранении прочности и устойчивости конструкции к вибрационным нагрузкам. Сверхлегкое устройство подавления многолучевости, состоящее из трех металлических слоев, которые имеют формы полых цилиндров, при этом слои объединены общим сплошным проводящим основанием и высотой около четверти длины волны, при этом основание представляет собой тонкий слой металлизации, а форма устройства выполнена из легкого радиопрозрачного материала с низкой относительной диэлектрической проницаемостью, и в этой радиопрозрачной форме выполнены отверстия для пропускания проволоки или металлических штырей. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сверхлегкое устройство подавления многолучевости, состоящее из трех металлических слоев, которые имеют формы полых цилиндров, при этом слои объединены общим сплошным проводящим основанием и высотой около четверти длины волны, при этом основание представляет собой тонкий слой металлизации, а форма устройства выполнена из легкого радиопрозрачного материала с низкой относительной диэлектрической проницаемостью и в этой радиопрозрачной форме выполнены отверстия для пропускания проволоки или металлических штырей.

2. Сверхлегкое устройство подавления многолучевости по п.1 характеризуется тем, что три металлических слоя могут быть выполнены из фольги, проволоки или штырей.

3. Сверхлегкое устройство подавления многолучевости по п.1 характеризуется тем, что ударопрочность и устойчивость конструкции к вибрационным нагрузкам обеспечивается за счет использования легких радиопрозрачных материалов для создания формы устройства.