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

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к антенной технике, и, в частности, заявленный способ предназначен для развертывания на холмистой поверхности проволочных антенн, работающих в коротковолновом (KB), средневолновом (СВ), длинноволновом (ДВ) и сверхдлинноволновом (СДВ) диапазонах волн, совместно с KB, СВ, ДВ или СДВ радиопередатчиками.

Известны способы развертывания проволочных низкочастотных передающих антенн.

Так, способ развертывания СДВ выпускной тросовой антенны по патенту US №3496567, 1970; по патенту US №3806944, 1974, предусматривает следующие действия:

размещают на борту летательного аппарата (ЛА) на свободно вращающемся барабане тросе выпускной антенны;

один конец троса подключают к выходу бортового СДВ радиопередатчика;

выпускают тросе через шлюз в корпусе ЛА с помощью вытяжного конуса, закрепленного на конце троса, на длину, соответствующую рабочей частоте передатчика;

после завершения выпуска троса включают радиопередатчик.

Недостатком способа является то, что он пригоден для использования ЛА в условиях его полета. Кроме того, при реализации подобного способа высока вероятность обрыва выпускного троса из-за больших динамических нагрузок на него.

Известен также способ развертывания низкочастотной антенны по патенту US №3680129, 1972, позволяющий обеспечить работу антенны, с радиопередатчиком, установленным на поверхности земли. Способ заключается в выполнении следующих действий:

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

закрепляют ее вершину с помощью троса к ЛА (например, вертолету);

переводят мачту в вертикальное положение;

подключают изолированное от земли основание мачты у выходу передатчика.

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.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности к заявленному является способ постановки и выборки гибкой подвижной буксируемой антенны по патенту РФ №2497710, опубл. 10.11.2013, бюл. №31. В способе, используемом для развертывания с подводной лодки буксируемой антенны, подстилающей поверхностью является поверхность моря (океана). Способ включает следующие действия:

закрепляют внешний конец антенны в трубчатом хранилище;

подсоединяют к участку антенны, размещенной в трубчатом хранилище, основную часть проводника развертываемой антенны;

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

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

Недостатком прототипа является большое время, необходимое для развертывания даже однолучевой антенны. В случае многолучевой структуры антенны, а также в условиях холмистой подстилающей поверхности данный способ неприемлем. Кроме того, антенна малоэффективна в силу того, что она является горизонтально поляризованной.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе развертывания стелющейся антенны, заключающемся в том, что проводники антенны размещают в пусковом контейнере, с помощью которого их выстреливают в заданном направлении, при развертывании на холмистой подстилающей поверхности стелющейся антенны с апертурой в виде совокупности разнонаправленных проводников пусковой контейнер устанавливают на вершине холма, на периметре основания холма в соответствии с геометрией апертуры антенны размечают места расположения нижних концов проводников, последовательно ориентируют пусковой контейнер в направления размеченных мест расположения нижних концов проводников, в каждом из направлений выстреливают соответствующий проводник антенны, корректируют положение проводников на подстилающей поверхности холма, коммутируют проводники в соответствии с электрической схемой антенны, после завершения корректировки и коммутации вход антенны подключают к выходу радиопередатчика, размещенного у основания холма.

Установка пускового контейнера на вершине холма может производиться различным образом в зависимости от высоты и крутизны склонов холма. В частности установку можно выполнить с помощью вертолета.

Благодаря указанной новой совокупности существенных признаков за счет исключения трудоемких и затратных по времени операций размещения сложной апертуры антенны на склонах холма обеспечивается не только существенное снижение времени, необходимое 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. 1 - общий вид антенны, размещенной на холмистой подстилающей поверхности;

на фиг. 2 - вариант апертуры объемного вибратора с верхним питанием;

на фиг. 3 - вариант апертуры турникетного излучения.

Реализация способа заключается в следующем.

При наличии холмистой подстилающей поверхности, показанной на фиг. 1, высота Н и диаметр D периметра основания холма 1 могут составлять от десятков до сотен метров. Развертывание стелющейся антенны в таком случае наталкивается на ряд трудностей, связанных с размещением проводников на склонах холма в соответствии с геометрией апертуры, включающей совокупность разнонаправленных проводников. Возможные варианты проволочной апертуры стелющихся антенн приведены на фиг. 2 - объемный вибратор с верхним питанием, на фиг. 3 - турникетный излучатель, обеспечивающий возможность работы с линейной или вращающейся поляризацией поля излучения.

При выбранном варианте схемы антенной апертуры предварительно на вершину холма 1 устанавливают, например, с помощью вертолета 2 пусковой контейнер 3. Пусковой контейнер 3 предназначен для выстреливания в требуемом направлении α проводников 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 от 50 до 300 м. При необходимости выстреливания проводников на большее расстояние может использоваться пусковая установка, описанная в патенте RU №2241197, 2004 г., или подобные установки, описанные в патенте US №4967636, 1990 г., патенте RU №2497740, 2013 г., патенте US №4671162, 1987 г., и др.

В зависимости от высоты Н и диаметра D основания холма 1 и габаритов пускового контейнера 3 его установка может выполняться различными средствами, например с помощью вертолета 3.

Затем по периметру 5 основания холма 1 размечают расположения нижних концов проводников 4 в соответствии с принятой геометрией апертуры антенны. На фиг. 1 показаны места расположения нижних концов проводников 4 (точки Т₁, Т₂, …), которые соответствуют схеме антенны, показанной на фиг. 2. На фиг. 2 также показан проводник 6, выполненный из коаксиального кабеля, который нижним концом подключают к выходу радиопередатчика (не показан), а верхний его конец подключают центральным проводником к верхним концам всех проводников 4, а экранную оболочку заземляют.

После разметки точек T₁, Т₂, …, T_n, где n - общее число проводников, в рассматриваемом примере n=8, определяют азимутальные углы φ₁, φ₂, … φ_n, в направлении которых необходимо выстреливать проводники 4. Затем ориентируют последовательно пусковой контейнер в направлениях φ₁, φ₂, … φ_n и в каждом из направлений выстреливают из пускового контейнера соответствующий проводник. При выстреливании проводников 4 в силу различных дестабилизирующих воздействий в процессе его полета и приземления (порыв ветра, ошибка оператора, наличие растительности на склоне холма 1 и т.п.) может оказаться необходимой корректировка положения проводников до близкой к требуемой конфигурации.

Затем проводники коммутируют в соответствии с принятой электрической схемой антенны. В приведенном примере на фиг. 1 нижние концы электрически соединят друг с другом, например, с помощью дополнительных проводников 7. Верхние концы проводников 4 объединяют электрически (точка «а») и подключают к фидерному проводнику 6, как было описано выше. После завершения развертывания пусковой контейнер 3 удаляют из вершины холма 1 или перемещают от вершины.

Развертывание описанным способом антенны на холме 1 высотой Н порядка 200 м и периметром до 1500 м занимает не более 10-15 часов, что во много раз меньше по времени, чем при использовании известных способов.

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

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

Использование: изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к антенной технике, и может использоваться для развертывания на холмистой подстилающей поверхности проволочных антенн KB, СВ, ДВ и СДВ диапазонов. Технический результат: снижение времени развертывания антенны и повышение ее эффективности. Сущность: реализация способа предусматривает следующие действия: на вершину холма устанавливают пусковой контейнер, предназначенный для выстреливания проводников антенны; размещают в контейнере проводники антенны; размечают места установки нижних концов проводов на периметре основания холма; выстреливают в направлении каждого из размещенных мест соответствующие проводники, затем корректируют положение проводников, коммутируют их в соответствии с принятой электрической схемой апертуры и подключают к выходу передатчика, размещенного у основания холма. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ развертывания стелющейся антенны, заключающийся в том, что проводники антенны размещаются в пусковом контейнере, с помощью которого выстреливают проводники антенны в заданном направлении, отличающийся тем, что при развертывании на холмистой подстилающей поверхности стелющейся антенны с апертурой в виде совокупности разнонаправленных проводников пусковой контейнер устанавливают на вершине холма, на периметре основания холма в соответствии с геометрией апертуры антенны размечают места расположения нижних концов проводников антенны, последовательно ориентируют находящийся на вершине холма пусковой контейнер в направлении размеченных мест расположения нижних концов проводников антенны и выстреливают в каждом из направлений соответствующий проводник антенны, затем корректируют положение проводников на подстилающей поверхности холма, коммутируют их в соответствии с электрической схемой антенны, после чего подключают антенну к выходу радиопередатчика, размещенного у основания холма.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пусковой контейнер на вершину холма устанавливают с помощью вертолета.