СПОСОБ РАЗВЕРТЫВАНИЯ СТЕЛЮЩЕЙСЯ АНТЕННЫ Российский патент 2016 года по МПК H01Q1/00 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и, в частности, заявленный способ предназначен для развертывания на холмистой подстилающей поверхности проволочных антенн, работающих в коротковолновом (КВ), средневолновом (СВ), длинноволновом (ДВ) или сверхдлинноволновом (СДВ) диапазонах волн совместно с КВ, СВ, ДВ или СДВ радиопередатчиками средней (до 1 кВт) и большей (свыше 1 кВт) мощности.

Известны способы развертывания проволочных низкочастотных антенн. Так в известном способе развертывания СДВ антенны, описанном в работе Macmillan R.S., Rush W.V., Golden R.M. «A Very - Lost - Frequensy Antenna for Investigating the Ionosphere with Horisontally Polarised Radio Waves», Journal of Research of the National Bureau of Standards - D. Radio Propagation, vol. 640, No. 1, Januaru - Febriaru, 1960. Fig. 13, p. 35, предусмотрены следующие действия:

выделяют прямолинейный участок высоковольтной линии радиопередачи (ЛЭП);

«отсекают» выделенный участок ЛЭП включением последовательно проводам параллельных контуров, резонансная частота которых совпадает с рабочей частотой радиопередатчика;

подключают симметричный выход радиопередатчика к выделенным проводам ЛЭП через трансформаторы и фильтры, включенные между выводами вторичной обмотки трансформатора и проводами ЛЭП.

При этом формируется конструкция СДВ антенны в виде низкорасположенного горизонтального симметричного вибратора.

Недостатком указанного способа является большое время, необходимое для ее развертывания, что связанно с необходимостью отключения ЛЭП на время выполнения действия по развертыванию антенны. Кроме того, развернутая в таком виде СДВ антенна обладает низкой эффективностью из-за горизонтального расположения проводов, что обуславливает малую действующую длину антенны.

Известен также способ развертывания низкочастотной антенны по патенту US №3680129, 1972 г. Способ-аналог предусматривает выполнение следующих действий:

антенну в виде металлической мачты укладывают горизонтально на поверхности земли в месте ее предполагаемого развертывания;

закрепляют вершину мачты с помощью тросса к летательному аппарату (например, к вертолету);

переводят мачту в вертикальное положение;

изолируют основание антенны - мачты от поверхности земли;

подключают изолированное основание мачты к выходу радиопередатчика.

Недостатком указанного способа является то, что в случае неблагоприятных метеоусловий (ветер, туман, осадки, обледенение и т.д.) способ имеет ограниченное применение или вообще не может быть использован. Кроме того, относительно малая высота мачты указывает на низкую эффективность антенны, развернутой таким способом.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по своей сущности к заявленному техническому решению является способ постановки и выборки гибкой протяженной буксируемой антенны по патенту RU №2197710, опубл. 10.11.2013 г. Способ, используемый для развертывания с подводной лодки буксируемой антенны, подстилающей поверхностью для которой является водная поверхность, включает следующие действия:

закрепляют внешний конец антенны в трубчатое хранилище (пусковой установки);

подсоединяют к участку антенны, размещенному в трубчатом хранилище, основную часть проводника разворачиваемой антенны;

«выталкивают» проводник антенны путем создания избыточного давления в трубчатом хранилище;

подключают антенну к выходу бортовой радиостанции после полного ее развертывания за борт подводной лодки.

Недостатком прототипа является большое время, необходимое для развертывания даже однолучевой антенны. В случае многолучевой апертуры антенны, а также в условиях холмистой подстилающей земной поверхности данный способ неприемлем.

Целью заявленного технического решения является разработка способа развертывания стелющейся антенны, в том числе антенны в виде совокупности разнонаправленных проводников, обеспечивающего снижение времени, необходимого для развертывания антенны на холмистой подстилающей поверхности, и увеличение ее эффективности (КПД).

Технический результат достигается тем, что в известном способе развертывания стелющейся антенны, заключающемся в том, что проводники антенны размещают в пусковой установке, с помощью которой выстреливают проводники антенны в заданном направлении, причем при развертывании на холмистой подстилающей поверхности стелющейся антенны с апертурой в виде совокупности разнонаправленных проводников, предварительно в соответствии с геометрической структурой антенны вдоль периметра основания холма размечают места расположения нижних концов проводников антенны. Последовательно в размеченные места размещают пусковую установку, ориентируют ее в направлении вершины холма и выстреливают соответствующий проводник антенны. Затем корректируют положение проводников на склонах холма. После чего коммутируют провода в соответствии с электрической схемой антенны и переключают к выходу радиопередатчика, размещенного у основания холма.

Благодаря новой совокупности существенных признаков при реализации способа исключены трудоемкие и затратные по времени операции размещения сложной апертуры антенны на склонах холма, обеспечивается не только существенное снижение времени на приведение антенны в рабочее состояние, но и повышение ее эффективности (КПД) благодаря увеличению вертикальной компоненты излучаемого электромагнитного поля (ЭМП).

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг. 2 - вид сверху разворачиваемой антенны;

на фиг. 3 - вариант электрической схемы турникетной антенны;

на фиг. 4 - вариант электрической схемы многолучевой антенны с вынесенными точками питания.

Реализация способа заключается в следующем.

При необходимости развертывания стелющейся антенны на холмистой подстилающей поверхности (фиг. 1) высота Н и диаметр D периметра основания холма 1 могут составлять от десятков до сотен метров. Развертывание антенны в таких условиях наталкивается на ряд трудностей, связанных с размещением проводников на склонах холма 1 в соответствии с геометрией апертуры, включающей совокупность разнонаправленных проводников. Варианты проволочных антенн могут иметь различную электрическую схему: на фиг. 3 показана структура турникетной антенны; на фиг. 4 антенна с вынесенной точкой питания.

При выбранной схеме антенной апертуры, в рассматриваемом примере турникетный излучатель, показанный на фиг. 1, 2, 3, его развертывание на холмистой подстилающей поверхности осуществляют следующим образом. Предварительно на периметре 7 основания холма 1 размечают места пересечения с ним проводников 4 и 3 антенны, точки Т₁, Т₂, … Т₁₂. В рассматриваемом примере апертура антенны состоит из десяти обычных проводников 4 и двух коаксиальных 3 для подачи возбуждающей электродвижущей силы (ЭДС) к точкам возбуждения у вершины холма 1 (точка а-а′ и б-б′), как показано на фиг. 1. Последовательно в местах расположения точек Т₁, Т₂, … устанавливают пусковую установку 2. Пусковая установка предназначена для выстреливания в требуемом направлении (в данном случае - в направлении вершины холма 1) проводников 3 и 4. Подобные пусковые установки известны. Например, в патенте US №4776255, 1988 г., описана малогабаритная пусковая установка, обслуживаемая одним оператором. Такую установку целесообразно использовать при длине проводников в интервале 50-300 м. При необходимости выстреливания проводников на большие расстояния может использования пусковая установка, описанная в патенте RU №2241197, 2004 г., или подобные установки, описанные в патентах US №4967636, 1990; №4671162, 1987 г., патенте RU №2497740, 2013 г. и др.

Выстреливают из размеченных точек Т₁, Т₂, … соответствующий проводник 3, 4 в направлении на вершину холма 1.

При выстреливании проводников 4, 3 в силу различных дестабилизирующих воздействий в процессе их развертывания (порыв ветра, ошибка оператора, наличие растительности на склонах холма 1 и т.п.) может оказаться необходимой корректировка положения проводников до близкого к требуемой конфигурации.

Затем проводники коммутируют в соответствии с принятой электрической схемой антенны. В приведенном примере на фиг. 1 нижние концы проводников 3 в виде коаксиальных фидеров подключают к выходам фазовращателя ФВ 5, задающего сдвиг фаз ЭДС между ортогональными диполями с целью формирования необходимой поляризации излучаемого поля. Вход фазовращателя 5 подключают к выходу радиопередатчика 6 (РПРД), установленного у основания холма 1. Нижние концы проводников 4 свободно расположены у основания холма 1 на подстилающей поверхности.

Развертывание заявленным способом антенны на холме 1 высотой Н=200 м и с диаметром у основания D=1500 м занимает не более 8-10 часов, что во много раз меньше по времени, чем при использовании известных способов.

Кроме того, при развертывании проводников на склонах холма существенно увеличивается вертикальная компонента E_B излученного антенной ЭМП (см. фиг. 1), что повышает эффективность антенны в силу меньшего затухания вертикальной компоненты излученного ЭМП при его распространении, вдоль подстилающей полупроводящей поверхности.

Отмеченное указывает на возможность достижения технического результата при использовании заявленного способа.

Использование: изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и предназначено для развертывания КВ, СВ, ДВ или СДВ проволочных антенн преимущественно на холмистой подстилающей поверхности. Технический результат: снижение времени развертывания и увеличение эффективности антенны. Сущность: в способе размечают на периметре основания холма 1 места пересечений T1, Т2, … с ним проводников 4, 3 антенны; последовательно в размеченных местах устанавливают пусковую установку 2; выстреливают из установки соответствующий проводник 3, 4 в направлении на вершину холма 1; корректируют положение проводников 3, 4 на склонах холма 1; коммутируют проводники 3, 4 в соответствии с принятой электрической схемой антенны; подключают антенну к выходу радиопередатчика 6, размещенного у основания холма. 4 ил.

Способ развертывания стелющейся антенны, заключающийся в том, что проводники антенны размещают в пусковой установке, с помощью которой выстреливают проводники антенны в заданном направлении, отличающийся тем, что при развертывании на холмистой подстилающей поверхности стелющейся антенны с апертурой в виде совокупности разнонаправленных проводников предварительно в соответствии с геометрической структурой антенны вдоль периметра основания холма размечают места расположения нижних концов проводников антенны, последовательно размещают пусковую установку в местах расположения нижних концов проводников антенны на периметре основания холма, в каждом из этих мест ориентируют пусковую установку на вершину холма и выстреливают соответствующий проводник антенны, затем корректируют положение проводников на склонах холма, коммутируют их в соответствии с электрической схемой антенны, после чего подключают антенну к выходу радиопередатчика, размещенного у основания холма.