10.08.2016
216.015.53a0

Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к антенной технике. Особенностью заявленного промежуточного возбудителя невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта является то, что горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом и установлены вдоль продольной оси симметрии экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта, а их периферийные трети выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей П-образных элементов, размещенных вне экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта. Техническим результатом является повышение эффективности антенны. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и предназначено для использования в составе невыступающей передающей коротковолновой (KB) антенны подвижного объекта (ПО), в которой металлизированный корпус ПО входит в общую излучающую антенну.

Известны промежуточные возбудители (ПВ), входящие составной частью в передающую антенную систему, в которой корпус ПО является также излучателем.

Так, в книге Виноградов Б.А. и др. Радиочастотная служба и антенные устройства. - Л.: ВАС. 1982 г. - С. 113-114 описан ПВ невыступающей KB антенны ПО. ПВ установлен в подкрышевом экранированном пространстве ПО непосредственно у раскрыва щели, вырезанной в металлической крыше кузова ПО.

ПВ выполнен в виде многовитковой рамки с возможностью изменения числа ее витков путем их замыкания на корпусе ПО.

Вход ПВ подключен к блоку настройки и согласования (БНС), который в свою очередь подключен к выходу бортовой невыступающей KB радиопередатчика.

Недостатком известного аналога является слабая трансформаторная связь с корпусом объекта, что снижает общий коэффициент усиления (КУ) антенной системы в целом.

Известен также ПВ в составе бортовой KB передающей антенны ПО по патенту РФ №2484560, МПК H01Q 9/00, опубл. 10.06.2013.

Известный аналог выполнен в виде изогнутого в вертикальной плоскости проводника, установленного вдоль продольной оси симметрии в экранированном подкрышевом пространстве (ЭПП) ПО. Один конец возбудителя подключен к БНС, а второй - к блоку дискретных реактивных нагрузок (БДРН).

Недостатком данного аналога является узкая полоса частот, при которой на входе БНС сохраняется индуктивный характер реактивной составляющей сопротивления возбудителя, что исключает дальнейшую настройку и согласование антенны с помощью высокодобротных емкостных элементов, обеспечивающих приемлемый КПД антенного контура.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности к заявленному является ПВ невыступающей KB передающей антенны по патенту РФ №2556446, МПК H01Q 9/00 (2006/01), опубл. 16.06.2015.

ПВ - прототип - выполнен в виде двух параллельно включенных вертикальных Π-образных проводников, установленных параллельно боковым металлизированным поверхностям ПО. Вертикальные части Π-образных элементов установлены вне экранированного внутреннего объема ПО. Горизонтальные части Π-образных элементов расположены в пределах ЭПП ПО. Нижние концы вертикальных частей Π-образных элементов попарно соединены между собой и одна пара подключена к БДРН, а вторая через БНС - к выходу бортового радиопередатчика.

Недостатком прототипа является относительно низкая эффективность (коэффициент усиления - КУ) в силу слабой трансформаторной связи ПВ с корпусом ПО.

Дополнительное снижение КУ обусловлено также высокими тепловыми потерями в проводниках ПВ.

Целью изобретения является разработка промежуточного возбудителя невыступающей KB передающей антенны ПО, обеспечивающего эффективность, антенны за счет усиления трансформаторной связи с корпусом ПО и снижения тепловых потерь в металлических элементах ПВ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном ПВ KB невыступающей передающей антенны ПО, содержащей индуктивный проводник в виде пары параллельно включенных Π-образных элементов, вертикальные части которых установлены параллельно боковым металлизированным поверхностям ПО вне его экранированного внутреннего объема, а горизонтальные части Π-образных элементов размещены в пределах ЭПП ПО, нижние концы Π-образных элементов соединены попарно между собой и одна пара подключена к БДРН, а вторая через БНС - к выходу бортового KB передатчика, причем горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом. Объединенные горизонтальные части установлены вдоль продольной оси симметрии ЭПП ПО. Периферийные трети объединенных горизонтальных частей выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей Π-образных элементов, размещенных вне ЭПП ПО.

Каждый из плавных переходов выполнен в виде экспоненциального трансформатора.

Указанная новая совокупность существенных признаков благодаря снижению плотности высокочастотного (в.ч.) тока в плавных переходах обеспечивает снижение в них тепловых потерь. Одновременно в центральной части ПВ сохраняется высокая плотность в.ч. токов и, следовательно высокий уровень трансформаторной связи с корпусом ПО. Отмеченное указывает на возможность достижения сформулированного технического результата - повышения эффективности антенной системы в целом.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг. 1 - общий вид ПВ невыступающей КВ передающей антенны ПО;

на фиг. 2 - три проекции ПВ, установленного на ПО;

на фиг. 3 - электрическая цепь полного антенного контура;

на фиг. 4 - составляющие комплексного сопротивления ZA антенной системы;

на фиг. 5 - рисунок, поясняющий функцию плавного перехода;

на фиг. 6 - результаты сравнительных экспериментальных измерений эффективности антенны ПО.

Промежуточный возбудитель невыступающей КВ передающей антенны ПО, показанный на фиг. 1, состоит из двух пар 1′-1 и 2′-2 вертикальных частей Π-образных элементов, горизонтальные части которых объединены как механически, так и электрически и установлены вдоль продольной оси (ось 0′-0) симметрии в пределах объема ЭПП 4 По 5. Вертикальные части 1, 2 и 1′, 2′ установлены параллельно соответствующим боковым металлизированным поверхностям ПО вне его экранированного внутреннего объема. Нижние концы вертикальных частей 1, 1′ соединены друг с другом с помощью дополнительных проводников 8, 8′ и подключены к выходу БНС 6, вход которого подключен к выходу бортового КВ радиопередатчика 7 (см. также фиг. 2). Нижние концы второй пары вертикальных частей 2, 2′ с помощью дополнительных проводников 9, 9′ соединены друг с другом и подключены к входу БДРН 10.

Периферийные трети объединенных горизонтальных частей 3 выполнены в виде плавных переходов 11 и 12. К верхним концам пар вертикальных частей 1, 1′ и 2, 2′ подключены низкоомные входы соответственного плавного перехода 11 и 12 (точка «a»-«a′» и точки «б»-«б′» на фиг. 1), высокоомные выходы которых подключены к прямолинейному проводнику 3 ПВ (точки «c»-«c′»). Высота h ЭПП и размеры D, L элементов ПВ определяются разрешенными по конструктивным соображениям габаритами ЭПП 4 и общими размерами А, Б, В ПО 5. В любом случае необходимо стремиться, чтобы ПВ использовал максимально возможный объем ЭПП 4. ПВ в экранированном подкрышевом пространстве 4 установлен на высоте h/2 вдоль его продольной оси.

БДРН 10 предназначен для формирования распределения амплитуд высокочастотного (в. ч.) тока таким образом, чтобы его пучность находилась в центре прямолинейного участка 3 ПВ. Схемы подобных БДНР 7 известны и описаны, например, в патенте РФ №2355102, 2009 г.

БНС 6 предназначен для достижения условия полного согласования комплексного сопротивления ZA=RA+jXA с волновым сопротивлением ρ на выходе радиопередатчика, т.е. выполнения условия:

Схема БНС 6 может быть реализована различным известным способом, например, в виде Г-образной или Τ-образной схемы, описанной в книге: Антенны. Ч. 1. Под. ред. Муравьева Ю.К. - Л.: ВКАС, 1963. - С 536-542.

В качестве бортового КВ радиопередатчика 7 может быть использован любой выпускаемый промышленностью радиопередатчик средней выходной мощностью (до 1 кВт).

Промежуточный возбудитель КВ передающей антенны ПО работает следующим образом.

Структура цепи, в которой формируется (в цепи а-а′) комплексное сопротивление антенной системы ZA=RA+jXA, где RA, XA - активная и реактивные составляющие, показана на фиг. 3. В свою очередь значение ZA на зажимах а-а′ цепи, показанной на фиг. 4, определяется выражением:

где RK и XK - активная и реактивная составляющие комплексного сопротивления, вносимого корпусом ПО 5 в общий антенный контур, КT - коэффициент трансформации, обусловленный плавными переходами 11, 12, ωLB - индуктивное сопротивление каждой из пар 1-1′ и 2-2′ вертикальных частей Π-образных элементов.

Плавные переходы 11, 12 выполнены в виде экспоненциальных трансформаторов с изменяющимся по экспоненциальному закону значением волнового сопротивления ρ(x) вдоль продольной координаты x (см. фиг. 5).

Плавные переходы 11, 12 выполняют две функции:

Во-первых, обеспечивают согласование относительно низкоомного волнового сопротивления ρ1 ПВ в точках «а»-«а′» с более высоким волновым сопротивлением ρ2 ПВ в точках «с», «с′».

Порядок расчета параметров плавного перехода в виде экспоненциального трансформатора при заданных его характеристиках: L, ρ(«а»), ρ(«с») известен и описан, например, в книге: Антенны. Ч.1. Под ред. Ю.К. Муравьева. - Л.: ВКАС, 1963. - с. 572.

На участках, где установлены плавные переходы 11, 12, плотность тока повышается от сечения в точках «а»-«а′» до сечения в точках «с»-«с′». Следовательно, рассматривая общие тепловые потери при протекании в.ч. тока по плавному переходу 11 и 12, они окажутся существенно меньшими, чем при протекании в.ч. тока по одиночному проводнику в средней части ПВ между точками «с»-«с′».

В то же время плотность в.ч. тока в сечении, где установлен зазор Δ, должна быть возможно большей для достижения наибольшей трансформаторной связи ПВ с корпусом ПО. Эти два противоречивых требования одновременно удовлетворяются введением плавных переходов 11, 12.

На фиг. 6 приведены результаты сравнительных измерений эффективности невыступающих передающих КВ, антенны ПО, в составе которых использованы заявленный ПВ и прототип. Условия измерений следующие: D=100 см; Η=30 см; d=4 см; Δ=2 см. С учетом масштабного моделирования (М=1:8) измерения проводились в диапазоне 24-160 МГц.

Промежуточный возбудитель размещался в макете ПО с габаритами: А=100 см; Б=50 см; В=60 см. Экранированное подкрышевое пространство: высотой h=8 см; шириной Б=8 см; длиной А=120 см (см. фиг. 1, 2). Протяженность L плавных переходов 11, 12 L=40 см. Верхняя часть ЭПП 4 разделена на три равные части. Периферийные части выполнены металлическими, а средняя часть - диэлектрической. Над прямолинейным участком ПВ установлены экранирующие элементы 3 с зазором Δ=2 см.

Схема прототипа при измерениях выполнена аналогично с соблюдением его конструктивной схемы.

Из представленных измерений (фиг. 6) следует вывод о том, что в диапазоне измерений коэффициент усиления невыступающей передающей KB антенны ПО, в которой использован заявленный промежуточный возбудитель, выше на 1,5-3 дБ по сравнению с использованием промежуточного возбудителя - прототипа.

Полученные результаты подтверждают возможность достижения сформулированного технического результата при использовании заявленного устройства.


Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта
Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта
Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта
Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта
Источник поступления информации: Роспатент

Всего документов: 47
Всего документов: 54

Похожие РИД в системе

Защитите авторские права с едрид