Антенно-фидерное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01Q7/06 

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования на летательных аппаратах, а также может быть использовано в геологоразведке для обнаружения полезных ископаемых и в наземной радиосвязи.

Известно антенно-фидерное устройство, включающее антенну, согласующее устройство, фидер и источник питания.

Известно также антенное устройство, выполненное в виде цилиндрической однорядной катушки, состоящей из секций коаксиального кабеля, причем оболочки нечетных секций электрически соединены между собой так же, как и оболочки четных секций, соединения осуществлены центральными жилами секций этого же кабеля, а согласующее устройство присоединено к началу центральной жилы первой секции.

Недостатками известных устройств являются сложность и большие массогабари- ты, в основном за счет выполнения согласующего устройства в виде отдельного блока. Эти недостатки особенно проявляются в диапазонах, где основным элементом

согласования является индуктивность, мас- согабариты которой растут со снижением частоты и увеличением мощности устройства.

Цель изобретения - упрощение устройства и снижение его массы и габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в антенно-фидерном устройстве, содержащем магнитную антенну, выполненную в виде катушки из секций, намотанных изолированными проводами, фидер и согласующее устройство, начала четных секций соединены в группы, как и их концы, начала нечетных секций соединены в группы, как и их концы, начала групп четных секций соединены с концами групп нечетных секций, причем секции намотаны отдельными проводами с многозаходной намоткой, а фидер, соединенный с источником питания, включен к разрыв одного из проводов на расстоянии у от начала группы, удовлетворяющем соотношению

со

С

1 со

О 4

О О

RBX

R

ВХо

(1-y/t)2

RBXO - +

t- O

где RBX - входное сопротивление магнитной антенны на резонансной частоте;

Р- длина каждой из группы параллельно соединенных секций многозаходной намотки;

RBXO входное сопротивление магнитной антенны при у о;

Го, до - активное сопротивление параллельно соединенных секций и проводимость изоляции на единицу длины соответственно;

Lo - индуктивность секции, состоящей из одного провода на единицу длины;

С0 - емкость между секциями на единицу длины.

Такое выполнение устройства позволяет использовать межсекционную емкость, а также распределенную вдоль секций индуктивность в качестве элементов согласования антенны с фидером, что позволяет отказаться от отдельного согласующего устройства.

На фиг. 1 схематически изображено ан- тенно-фидерное устройство; на фиг. 2 - схе- ма замещения магнитной антенны устройства.

Антенно-фидерное устройство содержит антенну 1, выполненную проводами многозаходной намотки, условно показанной в виде одного витка четных и нечетных секций 2-5, изолированных одна от другой диэлектрическим материалом 6. Начала 7 и 8 нечетных секций 3 и 5 соединены между собой в точке 9, а их концы 10 и 11 - в точке 12, Таким же образом соединены начала 13 и 14 и концы 15 и 16 четных секций 2 и 4 в точках 17 и 18. Начало 17 группы четных секций и конец 12 группы нечетных соединены между собой, начало 9 группы нечетных секций и конец 18 группы четных не имеют соединения один с другим. В разрыв 19-20 одной из секций, например 2, включен фидер 21 с источником 22 питания.

Антенну 1 можно представить цепью с распределенными параметрами, учитывающей магнитную и электрическую связь между четными и нечетными секциями. Схема замещения антенны (фиг. 2) состоит из отдельных схем замещения смежных секций, одна из которых четная, а друга - нечетная. Каждая отдельная схема замещения содержит элементы 23 и 24 индуктивности на единицу длины секции (), резисторы 25 и 26, учитывающие потери на единицу длины секции (г0), емкость 27 между секциями на единицу длины (Со), проводимоть изоляции 28

0

5

0

на единицу длины, учитывающая потери в ней между секциями (д0),

Антонно-фидерное устройство работает следующим образом.

Включение фидера 21 и источника 22 питания в разрыв любой секции (на фиг. 1 точки 19 и 20 секции 2) приводит к суммированию намагничивающих сил токов в четной и нечетной группах секций. При протекании токов смещения между смежными секциями напряжения между ними и токи в них зависят от координаты по длине антенны 1. Задача нахождения распределения токов и напряжений в секциях решается на основе рассмотрения системы дифференциальных уравнений в частных производных для цепи с распределенными параметрами. Аналитическое описание процессов в электрической цепи позволяет получить выражение для входного сопротивления антенны:

RBX -

R

ВХ0

(1 -у/О2

5

0

5

0

5

0

5

Пример. Антенна выполнена на каркасе 410 мм, образованном рейками из стеклотекстолита, алюминиевой фольгой толщиной Д 50 мкм. Число витков п 30, длина намотки I 38,6 м. Изолирование секций одна от другой осуществлено стекловолокном. Индуктивность одной секции составила Li 560 мкГн, суммарная емкость С 4,1 мкФ. Расчетная резонансная частота fpacnpes. ) 3,32 кГц, полученнаяэксперимен- тально faKcn.pes. 3,49 кГц.

Основные результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что в диапазоне О у/Р 1,0 RBX эксп изменяется в 140

-

Возможны другие варианты антенны, например, возможна бескаркасная намотка.

Использование антенно-фидерного устройства позволяет снизить массогабариты, увеличить КПД за счет уменьшения потерь при согласовании антенны с фидером до 24-26% на вышеуказанной частоте, а также повысить надежность устройства за счет упрощения его конструкции.

Формула изобретения

Антенно-фидерное устройство, содержащее магнитную антенну, выполненную в виде катушки из секций, намотанных изолированными проводами, фидер и согласующее устройство, отличающееся тем, что, с целью упрощения и снижения массы и габаритов, начала четных секций соединены в группы, как и их концы, начала нечетных секций соединены в группы, как и их концы, начала групп четных секций соединены с концами групп нечетных секций, причем секции намотаны отдельными проводами с многозаходной намоткой, а фидер, соединенный с источником питания, включен в разрыв одного из проводов на расстоянии у от начала группы, удовлетворяющем соотношению

RBXQ

RBX -0

(1-у/О2

RBXQ I р.-

/

0

5

где RBX - входное сопротивление магнитной антенны на резонансной частоте;

( - длина каждой группы параллельно соединенных секций многозаходной намотки;

RBXO входное сопротивление магнитной антенны при у о; r0, go - активное сопротивление параллельно соединенных секций и проводимость изоляции на единицу длины соответственно;

LO - индуктивность секции, состоящей из одного провода на единицу длины;

Со - емкость между секциями на единицу длины.

Изобретение относится к антеннам летательных аппаратов. Цель изобретения - упрощение и снижение массы и габаритов - достигается путем соответствующего соединения четных и нечетных секций в группы, а также подключением фидера в разрыв одного из проводов на соответствующем расстоянии от начала группы. 2 ил.

П

«

©

Фи&2