АНТЕННА ТРИОРТОГОНАЛЬНАЯ Российский патент 2018 года по МПК H01Q9/00 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемной антенны декаметрового диапазона.

Из уровня техники известна АКТИВНАЯ ПРИЕМНАЯ МАЛОГАБАРИТНАЯ АНТЕННА С ТРИОРТОГОНАЛЬНЫМИ ВИБРАТОРАМИ [Вестник Самарского аэрокосмического университета №2, 2014 г., с. 76], содержащая два симметричных вибратора, которые в горизонтальной плоскости расположены взаимно перпендикулярно, при этом в месте пересечения симметричных вибраторов установлен вертикальный несимметричный вибратор.

Недостатком аналога является неидентичность ортогональных каналов приема, которая обусловлена тем, что подстилающая поверхность по-разному влияет на электрические характеристики чувствительных элементов, также недостатком является трудоемкость установки вертикального несимметричного вибратора над горизонтальными и узкий диапазон рабочих частот горизонтальных антенн, который зависит от соотношения длины рабочей волны и высоты подвеса.

Наиболее близкой по технической сущности является ТРИОРТОГОНАЛЬНАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА [Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. ISBN 978-5-7638-3519-9, 2016 г., с. 17], для построения которой используют три однотипные антенны, которые размещены во взаимно ортогональных плоскостях, при этом выходы антенн соединены с согласующими устройствами.

Недостатком аналога является недостаточная идентичность ортогональных каналов приема, которая обусловлена индивидуальными конструктивными особенностями каждой из антенн, при этом недостатком антенной системы является трудоемкость размещения антенн во взаимно ортогональных плоскостях.

Техническим результатом изобретения является обеспечение идентичности приема ортогональных компонент электромагнитного поля, снижение времени развертывания антенны.

Указанный технический результат изобретения достигается за счет того, что антенна триортогональная, содержащая 3 взаимно ортогональные антенны, которые соединены с согласующими устройствами, отличающаяся тем, что согласующие устройства расположены на диэлектрической опоре, на которой установлены 3 шарнира таким образом, что угол между продольными осями шарниров в горизонтальной плоскости составляет 120 градусов, в шарнирах перпендикулярно продольным осям расположены оси вращения, на которых установлены антенны в виде несимметричных вибраторов с возможностью вращения вокруг осей вращения шарниров в пределе от 0 до 45 градусов в вертикальной плоскости относительно нормали к плоскости диэлектрической опоры, несимметричные вибраторы выполнены из полых круглых проводников и электрически соединены с выходными высокочастотными разъемами согласующих устройств.

В частности, длина несимметричных вибраторов I составляет (0,24…0,25)λ_min, где λ_min - минимальная длина волны рабочего диапазона.

В частности, шарниры электрически связаны с антеннами и последовательно через проводник и согласующее устройство электрически соединены с выходными высокочастотными разъемами.

В частности, на симметричных вибраторах закреплены кронштейны.

В частности, к кронштейнам присоединен диэлектрический тросик длиной I_т=1,41⋅I, который соединяет несимметричные вибраторы во взаимно ортогональном положении и образует в горизонтальной плоскости правильный треугольник.

В частности, к кронштейнам смежных несимметричных вибраторов присоединены диэлектрические оттяжки длиной I, которые с другой стороны зафиксированы колышком к подстилающей поверхности.

В частности, на верхней плоскости опоры антенны нанесена электропроводная дорожка, которая образует три сектора окружности, которые сообщаются радиальными участками в центре, при этом к каждому круговому сектору электропроводной дорожки с одинаковым шагом прикреплено не менее 5 противовесов, которые выполнены в виде лучей из медных проводников в диэлектрической оболочке длиной не менее 5 м.

В частности, шарниры расположены между круговыми секторами электропроводной дорожки.

В частности, согласующие устройства болтовыми соединениями прикреплены к диэлектрической опоре над радиальными участками электропроводной дорожки и электрически с ними связаны.

В частности, снизу к опоре антенны болтовыми соединениями прикреплена нижняя часть диэлектрической опоры антенны.

В частности, высокочастотные выходные разъемы согласующих устройств соединены с соответствующими коаксиальными фидерами.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен вид сбоку антенны триортогональной.

На фиг. 2 представлен вид сверху антенны триортогональной.

На фиг. 3 представлен укрупненный вид сверху диэлектрической опоры антенны триортогональной.

На фиг. 4 представлен укрупненный вид сбоку диэлектрического опоры антенны триортогональной.

На фигурах обозначено: 1 - верхняя часть диэлектрической опоры антенны, 2 - электропроводная дорожка, 3 - противовесы, 4 - шарниры, 5 - болтовые соединения, 6 - соединительные проводники, 7 - согласующие устройства, 8 - выходные высокочастотные разъемы, 9 - нижняя часть диэлектрической опоры антенны, 10 - ось вращения, 11 - несимметричные вибраторы, 12 - кронштейны, 13 - диэлектрический тросик, 14 - диэлектрические оттяжки, 15 - колья.

Осуществление изобретения

В одном из вариантов реализации антенны триортогональной на поверхности верхней части 1 диэлектрической опоры антенны нанесена электропроводная дорожка 2, которая образует три сектора окружности, которые сообщаются радиальными участками в центре. К каждому сектору с одинаковым шагом прикреплены противовесы 3, которые выполнены в виде лучей из медных проводников в диэлектрической оболочке длиной не менее 5 м. Между секторами окружности дорожки 2 установлено 3 шарнира 4, таким образом, что их продольные оси образуют угол 120 градусов в горизонтальной плоскости. К верхней части 1 опоры антенны каждый шарнир 4 присоединен двумя болтовыми соединениями 5. Проводниками 6 шарниры 4 соединены с согласующими устройствами 7, которые содержат выходные высокочастотные разъемы 8. Согласующие устройства 7 болтовыми соединениями 5 прикреплены к верхней части 1 диэлектрической опоры антенны и электрически связаны с радиальными участками дорожки 2. Снизу к верхней части 1 болтовыми соединениями 5 прикреплена нижняя часть 9 диэлектрической опоры антенны. На осях вращения 10 шарниров 4 установлены несимметричные вибраторы 11, выполненные с возможностью вращения вокруг осей 10 в пределе от 0 до 45 градусов в вертикальной плоскости относительно нормали к верхней части 1 опоры. На вибраторах 11 установлены кронштейны 12 для крепления диэлектрического тросика 13, который соединяет вибраторы 11, а также для крепления диэлектрических оттяжек 14, при этом каждая пара соседних вибраторов 11 соединена с двумя оттяжками 14, которые с другой стороны зафиксированы к подстилающей поверхности кольями 15, расположенными по биссектрисе угла между вибраторами 11 в горизонтальной плоскости.

Чувствительными элементами антенны являются взаимно ортогональные вибраторы 11, которые в рабочем положении расположены под углом 45 градусов относительно подстилающей поверхности. В горизонтальной плоскости угол между вибраторами составляет 120°.

Вибраторы 11 могут быть выполнены из полых проводников круглого сечения, длину которых выбирают в пределе I=(0,24…0,25)λ_min, где λ_min - минимальная длина волны рабочего диапазона, а диаметр - d из соображений обеспечения требуемого волнового сопротивления ρ=60 (In(I/d-1)) и параметров согласующих устройств 7 таким образом, чтобы все вибраторы 11 имели идентичные приемные характеристики.

Нижняя часть 9 диэлектрической опоры антенны обеспечивает изоляцию нижних частей болтовых соединений 5 элементов, расположенных на верхней части 1 диэлектрической опоры антенны, от подстилающей поверхности.

Длину тросика 13 определяют из соотношения Iт=1,41⋅I, при этом тросик 13 предназначен для фиксации взаимно ортогонального положения вибраторов 11.

Для фиксации антенны относительно подстилающей поверхности предназначены оттяжки 14 длинной I, которые закреплены по два к каждому кронштейну 12 в верхней части каждого вибратора 11.

К работе антенну триортогональную подготавливают следующим образом.

Первоначально диэлектрическую опору антенны с несимметричными вибраторами 11 размещают на подстилающей поверхности, затем вибраторы 11 устанавливают во взаимно ортогональное положение путем обеспечения их вращения вокруг осей 10 шарниров 4. Затем между кронштейнами 12 натягивают диэлектрический тросик 13, который соединяет вибраторы 11 и удерживает их во взаимно ортогональном положении. После этого последовательно к парам смежных кронштейнов 12 присоединяют диэлектрические оттяжки 14, которые с другой стороны фиксируют к подстилающей поверхности колышками 15. После установки всех оттяжек 14 к высокочастотным разъемам 8 согласующих устройств присоединяют коаксиальные фидерные линии. Затем оценивают электропроводность подстилающей поверхности и в случае недостаточной электропроводности равномерно распределяют по подстилающей поверхности противовесы 3 в виде лучей, отходящих от опоры антенны.

Технический результат изобретения - снижение времени развертывания антенны достигается за счет того, что перед использованием опору антенны размещают непосредственно на подстилающей поверхности, а также за счет того, что несимметричные вибраторы 11 закреплены на осях 10 шарниров 4, что позволяет за короткое время приводить несимметричные вибраторы 11 в рабочее взаимно ортогональное положение.

Антенна триортогональная работает следующим образом.

Данная антенна предназначена для приема декаметровых волн при ионосферном распространении, которые под воздействием анизотропных свойств ионосферы подвергаются искажению поляризации в месте размещения приемной антенны, относительно поляризации формируемой в точке излучения.

При прохождении электромагнитной волны в несимметричных вибраторах 11 возбуждаются касательные составляющие токов проводимости пропорциональные соответствующим проекциям вектора электромагнитного поля. С выходов несимметричных вибраторов наведенные электродвижущие силы через соответствующие согласующие устройства 7 и фидерные линии поступают на средства радиоприема и аналогово-цифрового преобразования и регистрации. На основе цифровой обработки сигналов с высокой точностью восстанавливается изменение во времени полного вектора электромагнитного поля приходящей волны. По его параметрам устанавливаются между каналами приема соответствующее амплитудно-фазовое распределение, обеспечивающее адаптацию антенны под вид поляризации приходящей волны и выигрыш в уровне принимаемого сигнала по сравнению с одиночным несимметричным вибратором до 12 дБ.

Технический результат изобретения - обеспечение идентичности приема ортогональных компонент электромагнитного поля достигается за счет того, что взаимно ортогональные несимметричные вибраторы 11 расположены под углом в 45 градусов к подстилающей поверхности, что обеспечивает идентичное влияние подстилающей поверхности на них как по направленным свойствам, так и по электрическим характеристикам, а также за счет использования несимметричных вибраторов 11 одинакового размера совместно с согласующими устройствами 7.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемной антенны декаметрового диапазона. Устройство содержит 3 взаимно ортогональные антенны, которые соединены с согласующими устройствами. При этом согласующие устройства расположены на диэлектрической опоре, на которой установлены 3 шарнира таким образом, что угол между продольными осями шарниров в горизонтальной плоскости составляет 120 градусов, в шарнирах перпендикулярно продольным осям расположены оси вращения, на которых установлены антенны в виде несимметричных вибраторов с возможностью вращения вокруг осей вращения шарниров в пределе от 0 до 45 градусов в вертикальной плоскости относительно нормали к плоскости диэлектрической опоры. Несимметричные вибраторы выполнены из полых круглых проводников и электрически соединены с выходными высокочастотными разъемами согласующих устройств. Технический результат заключается в обеспечении идентичности приема ортогональных компонент электромагнитного поля и снижении времени развертывания антенны. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Антенна триортогональная, содержащая 3 взаимно ортогональные антенны, которые соединены с согласующими устройствами, отличающаяся тем, что согласующие устройства расположены на диэлектрической опоре, на которой установлены 3 шарнира таким образом, что угол между продольными осями шарниров в горизонтальной плоскости составляет 120 градусов, в шарнирах перпендикулярно продольным осям расположены оси вращения, на которых установлены антенны в виде несимметричных вибраторов с возможностью вращения вокруг осей вращения шарниров в пределе от 0 до 45 градусов в вертикальной плоскости относительно нормали к плоскости диэлектрической опоры, несимметричные вибраторы выполнены из полых круглых проводников и электрически соединены с выходными высокочастотными разъемами согласующих устройств.

2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что длина несимметричных вибраторов l составляет (0,24…0,25)λ_min, где λ_min - минимальная длина волны рабочего диапазона.

3. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что шарниры электрически связаны с антеннами и последовательно через проводник и согласующее устройство электрически соединены с выходными высокочастотными разъемами.

4. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что на симметричных вибраторах закреплены кронштейны.

5. Антенна по п. 4, отличающаяся тем, что к кронштейнам присоединен диэлектрический тросик длиной l_т=1,41·l, который соединяет несимметричные вибраторы во взаимно ортогональном положении и образует в горизонтальной плоскости правильный треугольник.

6. Антенна по п. 4, отличающаяся тем, что к кронштейнам смежных несимметричных вибраторов присоединены диэлектрические оттяжки длиной l, которые с другой стороны зафиксированы колышком к подстилающей поверхности.

7. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что на верхней плоскости опоры антенны нанесена электропроводная дорожка, которая образует три сектора окружности, которые сообщаются радиальными участками в центре, при этом к каждому круговому сектору электропроводной дорожки с одинаковым шагом прикреплено не менее 5 противовесов, которые выполнены в виде лучей из медных проводников в диэлектрической оболочке длиной не менее 5 м.

8. Антенна по п. 7, отличающаяся тем, что шарниры расположены между круговыми секторами электропроводной дорожки.

9. Антенна по п. 7, отличающаяся тем, что согласующие устройства болтовыми соединениями прикреплены к диэлектрической опоре над радиальными участками электропроводной дорожки и электрически с ними связаны.

10. Антенна по п. 7, отличающаяся тем, что снизу к опоре антенны болтовыми соединениями прикреплена нижняя часть диэлектрической опоры антенны.

11. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что высокочастотные выходные разъемы согласующих устройств соединены с соответствующими коаксиальными фидерами.