ШТЫРЕВАЯ АНТЕННА Российский патент 2014 года по МПК H01Q1/40 

Изобретение относится к сильно отражающим радиоволны конструкциям объектов с целью придания им свойств слабо отражающих, в частности к конструкциям устройств цилиндрической формы (А.Г.Алексеев, Е.А.Штагер, С. В.Козырев «Физические основы технологии «STELTH» С.-П. ВВМ 2007 г.).

К сильно отражающим устройствам относятся штыревые антенны ультрокоротковолнового диапазона (УКВ) радиоволн, которые расположены на подвижных и стационарных объектах (И.Н.Гвоздев, Ю.К.Муравьев, В.П.Серков, В.П.Чернолес «Характеристики антенн радиосистем связи» ВАС, Л., 1978 г.).

Эти антенны обладают всенаправленной диаграммой рассеяния падающих на них электромагнитных волн в плоскости ортогональной продольной оси штыря. Антенны в некоторых условиях эксплуатации должны обладать слабоотражающими свойствами в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн.

Целью данного изобретения является придание штыревым антеннам УКВ диапазона свойств слабоотражающих конструкций для обеспечения электромагнитной совместимости радиотехнических устройств и противодействия техническим средствам обнаружения при сохранении антеннами радиотехнических характеристик в диапазоне УКВ.

Вопросы снижения отражательных характеристик решаются в известном «Антенном устройстве» по а.с. №633411 от 27.06.1975 г., H01Q 21/00, содержащем непрозрачное для электромагнитного излучения опорное тело, многолучевую цилиндрическую антенную решетку, охватывающую опорное тело, и матричную диаграммообразующую схему из n входов, в котором для уменьшения эффекта затенения от опорного тела, что эквивалентно снижению отражений от него электромагнитного излучения, независимо от поляризации и направления распространения излучения, каждый вход матричной диаграммообразующей схемы соединен с противоположным входом фидером заданной длины, а каждый элемент антенной решетки выполнен в виде пары излучателей с взаимно перпендикулярной поляризацией.

Анализ известных, приведенных выше устройств, показал, что в первом из приведенных устройств перевод цилиндрической конструкции из сильноотражающей в слабоотражающую достигается приданием этому цилиндрическому устройству такой формы, которая бы формировала главный лепесток диаграммы отражения вне сектора углов, в котором необходимо снижение его отражения, например выполнение цилиндрической конструкции в виде ряда последовательно соединенных цилиндров, наклоненных под заданными углами относительно продольной оси цилиндрической конструкции, при которых отраженные от отдельных цилиндров электромагнитные волны были бы вне сектора углов, при которых необходимо снижение отражение от этой конструкции. Однако это реализовать применительно к штыревым антеннам, не снижая их радиотехнические параметры, весьма сложно.

В «Антенном устройстве» по а.с. №633411 диаграммообразующая схема требует существенных по сравнению с длиной волны, на которой необходимо снизить отражение, поперечных размеров опорного тела, которым в заявляемом устройстве является штырь антенны. Диаметр штыря соизмерим с длиной волны в высокочастотной части сантиметрового диапазона, в котором необходимо снизить отражение, а в низкочастотной части сантиметрового диапазона он меньше длины волны. В силу этого, такая диаграммообразующая схема не может быть реализована для снижения отражений от штыря применительно к вибраторной антенне УКВ.

В качестве прототипа принимается штыревая антенна УКВ (И.Н. Гвоздев, Ю.К. Муравьев, В.П. Серков, В.П. Чернолес «Характеристики антенн радиосистем связи» ВАС, Л., 1978 г.), которая содержит излучатель ультрокоротковолного диапазона, выполненный в виде штыря, изолятор, размещенный на основании штыря, и узел запитки антенны, к которому через изолятор присоединен штырь, а узел запитки является также элементом крепления антенны.

Для снижения отражений от штыря антенны в сантиметровом и миллиметровом диапазонах предлагается снабдить его съемным чехлом, выполненным из гибкого слоистого радиопоглощающего в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн, который является радиопрозрачным для электромагнитного излучения в УКВ диапазоне. Экспериментально установлено, что при размещении чехла из этого материала вокруг боковой поверхности штыря антенны при его плотном прилегании к штырю, отражение штыря антенны в сантиметровом и миллиметровом диапазонах снижается, однако при этом его резонансная частота в УКВ диапазоне смещается в сторону более низких частот, что приводит к существенной расстройке штыревой антенны.

Для снижения влияния чехла на радиотехнические параметры штыревой антенны в УКВ диапазоне предлагается размещать чехол с зазором относительно боковой поверхности штыря антенны на величину L в пределах (0,006÷0,014)λ_max, где λ_max - максимальная длина волны рабочего диапазона УКВ, на которой используется антенна. Чехол закрепляется на опорах, которые устанавливаются по длине штыря. Каждая из опор выполнена, например, в виде двух ортогональных плоских скругленных в торцах пластин в плоскости, перпендикулярной к продольной оси штыря с отверстиями по центру для прохода штыря антенны, из материала с диэлектрической проницаемостью ε в пределах (1,15-2,5) и tg угла диэлектрических потерь в пределах 0,05-0,001. Опоры располагаются по длине штыря антенны с шагом h, равным (0,25±0,05)λ_min, где λ_min - минимальная длина волны диапазона УКВ, на которой работает антенна. При этом верхняя опора размещена в вершине штыря, а нижняя опора размещена у основания штыря над изолятором, который закреплен в узле запитки антенны. Узел запитки антенны является также крепежным основанием штыревой антенны к изделию, на котором она устанавливается. Наличие чехла обеспечивает снижение ее отражательных характеристик в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн на 4-14 дБ.

На фиг.1 изображен общий вид штыревой антенны.

Штыревая антенна, изображенная на фиг.1, содержит штырь 1, чехол 2, выполненный из радиопрозрачного в УКВ и радиопоглощающего в сантиметровом и миллиметровом диапазонах материала, который размещен вокруг штыря с зазором L и крепится к штырю опорами 3, выполненными из диэлектрического материала и расположенными по длине штыря с шагом h. Штырь 1 при помощи изолятора 4 крепится к узлу запитки антенны 5, который является крепежным основанием штыревой антенны.

Изобретение относится к штыревой антенне. Технический результат - снижение отражательных характеристик штыревой антенны в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн, что повышает элетромагнитную совместимость радиотехнических устройств и эффективность противодействия техническим средствам обнаружения при сохранении ее радиотехнических характеристик в ультракоротковолновом диапазоне радиоволн и приводит к расширению функциональных возможностей штыревой антенны. Для этого штыревая антенна содержит излучатель ультракоротковолнового диапазона радиоволн, выполненный в виде штыря, изолятор, размещенный на основании штыря, узел запитки и чехол на опорах с зазором между чехлом и боковой поверхностью штыря в пределах (0,006÷0,014)λ_max, где λ_max - максимальная длина волны ультракоротковолнового диапазона, на которой используется штыревая антенна. Чехол выполнен из гибкого слоистого материала радиопрозрачного в ультракоротковолном диапазоне радиоволн и радиопоглощающего в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн. Опоры размещены по длине штыря с шагом h, равным (0,25±0,05)λ_min, где λ_min - минимальная длина волны ультракоротковолнового диапазона радиоволн данного антенного устройства. Каждая из опор выполнена в виде двух ортогональных плоских скругленных в торцах в плоскости перпендикулярной к продольной оси штыря пластин с отверстиями по центру для прохода штыря, из материала с диэлектрической проницаемостью ε в пределах 1,15-2,5 и tg угла диэлектрических потерь в пределах 0,05-0,001, причем верхняя опора размещена в вершине штыря, а нижняя - у основания штыря над изолятором. 1 ил.

Штыревая антенна, содержащая излучатель ультракоротковолнового диапазона, выполненный в виде штыря, изолятор, размещенный на основании штыря, и узел запитки антенны, к которому через изолятор присоединен штырь, где узел запитки является также элементом крепления штыревой антенны, отличающаяся тем, что она снабжена чехлом из гибкого слоистого материала радиопрозрачного в ультракоротковолновом диапазоне радиоволн и радиопоглощающего в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн, установленным вокруг боковой поверхности штыря с зазором L между чехлом и боковой поверхностью штыря в пределах (0,006÷0,014)λ_max, где λ_max - максимальная длина волны ультракоротковолнового диапазона, на которой используется штыревая антенна, при этом чехол содержит опоры, на которых он закреплен на штыре, а опоры выполнены из материала с диэлектрической проницаемостью ε в пределах 1,15-2,5 и tg угла диэлектрических потерь в пределах 0,05-0,001, каждая из опор состоит из двух ортогональных плоских скругленных в торцах в плоскости перпендикулярной к продольной оси штыря пластин с отверстиями по центру для прохода штыря, а опоры размещены по длине штыря с шагом h, равным (0,25±0,05)λ_min, где λ_min - минимальная длина волны ультракоротковолнового диапазона радиоволн данного антенного устройства, причем верхняя опора размещена в вершине штыря, а нижняя - у основания штыря над изолятором.