25.08.2017
217.015.cb36

КОЛЬЦЕВАЯ ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосистемах передачи информации, предъявляющих требования высокой степени электромагнитной совместимости конструктивных элементов системы, например, в малогабаритных космических аппаратах (КА). Решаемой задачей является уменьшение габаритных размеров антенны в кольцевой щелевой антенне, состоящей из металлического цилиндра и резонатора, который вместе с цилиндром образует кольцевую излучающую щель, предложено резонатор выполнять в виде двух одинаковых металлических дисков, которые расположены в параллельных плоскостях соосно с цилиндром и гальванически с ним соединены. Под нижним диском можно располагать конструктивные элементы, над верхним диском также могут располагаться конструктивные элементы, размеры которых меньше самого верхнего диска. Согласно изобретению, резонатор выполнен в виде двух одинаковых металлических дисков диаметром D, которые расположены в параллельных плоскостях соосно с цилиндром на расстоянии h друг от друга и гальванически с ним соединены. Под нижним диском можно располагать конструктивные элементы. Над верхним диском располагаются элементы конструкции по размеру меньше, чем верхний диск. Диски антенны, работающей в диапазоне дециметровых длин волн, расположены на круглом волноводе питающего излучающую в сантиметровом диапазоне длин волн зеркальную антенну малого космического аппарата, диаметр основного зеркала которой D≤D. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосистемах передачи информации, предъявляющих требования высокой степени электромагнитной совместимости конструктивных элементов системы, например, в малогабаритных космических аппаратах (КА).

Кольцевая щелевая антенна, состоящая из металлического цилиндра и резонатора, который вместе с цилиндром образует кольцевую излучающую щель шириной h<<λ (λ - длина волны) и диаметром D.

Из предшествующего уровня техники известны вибраторные антенны, расположенные на металлических трубах и излучающие в направлении оси трубы, как в обе стороны [1], так и в одном направлении [2]. При этом сама труба должна иметь две противоположно расположенные продольные щели длиной λ/2 (где λ - длина волны), а внутри трубы ничего не должно находиться, кроме коаксиального кабеля (см. RU 2223576, H01Q 9/04, опубликовано 10.07.2001). Недостатками этих антенн является то, что антенна имеет большие продольные размеры (не менее λ/2), а труба является оплеткой питающего коаксиального кабеля.

Известны кольцевые щелевые антенны, располагаемые на телах вращения, в частности на круглом металлическом цилиндре [1] (см. Г.Т. Марков, Д.М. Сазонов Антенны. Учебник для студентов радиотехнических специальностей вузов. Изд. 2-е. М.: «Энергия», 1975, стр. 352), показаны на фигуре 1.

Кольцевая щелевая антенна состоит из металлического цилиндра 1 и резонатора 2, который вместе с цилиндром образует кольцевую излучающую щель 3 шириной h<<λ (λ - длина волны) и диаметром D. Питание к антенне подводится коаксиальным кабелем 4 в точке А.

Напряженность электрического поля вдоль щели распределена по закону синуса. Вследствие этого щель излучает вдоль оси цилиндра и диаграмма направленности слабо зависит от его длины. Указанная антенна является наиболее близким аналогом и выбрана в качестве прототипа предполагаемого изобретения.

Недостатками такой антенны являются значительные ее габаритные размеры, которые определяются длиной коаксиального резонатора (λ/2) и его необходимым диаметром [0.5π(D+Dц)≥λв] (где λв - длина волны в резонаторе), так и то, что антенна излучает вдоль металлического цилиндра как вверх, так и вниз (отношение вверх/вниз γ=1), что затрудняет использование таких антенн из-за значительного влияния на процесс излучения окружающих антенну элементов конструкции устройства (например, космического аппарата).

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а также уменьшение габаритных размеров антенны.

Поставленная задача решается тем, что кольцевая щелевая антенна состоит из металлического цилиндра и резонатора, который вместе с цилиндром образует кольцевую излучающую щель шириной h<<λ, (λ - длина волны) и диаметром D, резонатор выполнен в виде двух одинаковых металлических дисков диаметром Dд, которые расположены в параллельных плоскостях соосно с цилиндром на расстоянии h друг от друга и гальванически с ним соединены, при этом диаметр цилиндра Dц от 0.005 до 0.35λ, а диаметр дисков равен Dд=(D+Δ), где величина Δ зависит от диаметра цилиндра (подбирается экспериментально) и не превышает λ.

Преимущественно, для увеличения отношения γ излучения вперед/назад диаметр верхнего диска Dв (0.9D≤Dв≤Dд) уменьшается, а диаметр нижнего диска Dн увеличивается, причем чем больше разница диаметров (Dн-Dв), тем больше отношение γ.

Преимущественно, под нижним диском можно располагать конструктивные элементы.

Преимущественно, над верхним диском располагаются элементы конструкции по размеру меньше, чем верхний диск.

Преимущественно, диски антенны, работающей в диапазоне дециметровых длин волн, расположены на круглом волноводе питающего излучающую в сантиметровом диапазоне длин волн зеркальную антенну малого космического аппарата, диаметр основного зеркала которой Dз≤Dв

Предложенное изобретение поясняется чертежами:

фиг. 1 - кольцевая щелевая антенна на металлическом цилиндре (прототип);

фиг. 2 - диаграмма направленности при одинаковых дисках;

фиг. 3 - поперечное сечение предлагаемой антенны.

Как показано на фиг. 1, кольцевая щель 3 выполняется в виде короткозамкнутого с одной стороны отрезка коаксиальной линии передачи (резонатора), образованной металлическим цилиндром 1, диаметром Dц и металлическим стаканом 2 диаметром D. Работа антенны не зависит от материала заполнения цилиндра 1. Питание к антенне подводится коаксиальным кабелем 4 в точке А. Толщина щели h=0.5(D-Dц)<<λ. Если выполняется условие 0.5π(D+Dц)>λв (где λв - длина волны в резонаторе) в резонаторе кроме волны типа ТЕМ, возбуждается волна типа H11 коаксиальной линии. Если длина стакана L=λ/2, то волна типа ТЕМ в щели будет подавлена, а будет существовать волна типа H11, у которой длина волны в линии λв>λ.

Как показано на фиг. 3, в предлагаемой кольцевой щелевой антенне, резонатор выполнен в виде двух одинаковых металлических дисков диаметром Dд (в этом случае Dд=Dв=Dн), которые расположены в параллельных плоскостях соосно с цилиндром на расстоянии h друг от друга и гальванически с ним соединены, при этом диаметр цилиндра Dц от 0.005 до 0.35λ, а диаметр дисков равен Dд=(D+Δ), где величина Δ зависит от диаметра цилиндра (подбирается экспериментально) и не превышает λ.

Для увеличения отношения γ излучения вперед/назад диаметр верхнего диска DB (0.9D≤Dв≤Dд) уменьшается, а диаметр нижнего диска Dн увеличивается, причем чем больше разница диаметров (Dн-Dв), тем больше отношение γ.

Под нижним диском можно располагать конструктивные элементы.

Над верхним диском располагаются элементы конструкции по размеру меньше, чем верхний диск.

Диски антенны, работающей в диапазоне дециметровых длин волн, расположены на круглом волноводе питающего излучающую в сантиметровом диапазоне длин волн зеркальную антенну малого космического аппарата, диаметр основного зеркала которой Dз≤Dв.

При одинаковых дисках предлагаемая антенна имеет ДН [зависимость F(θ)], показанную на фиг. 2.

Такая антенна имеет отношение γ вперед/назад, равное единице (0 дБ), что ограничивает применение ее в малогабаритных радиосистемах из-за влияния металлических элементов конструкции системы, расположенных сзади антенны. Для увеличения величины γ предлагается увеличить диаметр нижнего диска Dн тем больше, чем больше величина γ. При этом необходимо скорректировать диаметр верхнего диска Dв, уменьшив его не более чем на 10% (подбирается экспериментально).

Далее приведены характерные соотношения для диаметров и величины γ.

При Dц=0.075λ и Dн=Dв=0.62λ, γ=0 дБ.

При Dц=0.075λ Dн=0.64λ и Dв=0.56λ, γ=4.4 дБ.

При Dц=0.075λ Dн=0.67λ, и Dв=0.556λ, γ=6.3 дБ.

Экспериментально установлено, что предлагаемая антенна позволяет размещать над верхнем диском элементы конструкции радиоустройств, поперечный размер которых Dз не превышает Dв. Так же можно расположить элементы конструкции под нижним диском. Это свойство предлагаемой антенны позволило обеспечить электромагнитную совместимость антенн КА, работающих в сантиметровом диапазоне волн (f=8.2 ГГц) и дециметровом (f=435 МГц). Эскиз такого устройства показан на фигуре 3.

Устройство работает следующим образом.

Питающий коаксиальный кабель 4 располагается на нижнем диске 2, экран кабеля гальванически соединен с нижним диском, центральная жила коаксиального кабеля 3 гальванически соединена с верхним диском 1. При этом происходит возбуждение токов на поверхности верхнего и нижнего диска, что приводит к излучению электромагнитных волн антенны в заданных направлениях. У этой антенны Dц=45 мм, Dн=450 мм, Dв=382 мм, Dз=320 мм, величина γ у этой антенны равна 7.7 дБ.


КОЛЬЦЕВАЯ ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА
КОЛЬЦЕВАЯ ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА
КОЛЬЦЕВАЯ ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 18.
20.02.2013
№216.012.28a6

Роторная система магнитоэлектрической машины

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высокооборотным электрическим машинам для турбогенераторных электрических установок небольшой мощности. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является получение запаса по прочности роторов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475926
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2efb

Двухчастотная электрическая машина

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным электрическим двигателям и поворотным трансформаторам. Задачей изобретения является возможность передачи электроэнергии от неподвижного источника к вращающемуся приемнику, например от вращающейся относительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477558
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.09.2013
№216.012.6f09

Способ упрочнения пористой кальцийфосфатной керамики

Изобретение относится к композиционным материалам на основе кальцийфосфатной керамики с улучшенными прочностными характеристиками и может быть использовано для заполнения костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494076
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.02.2015
№216.013.26f6

Торцевая электрическая машина (варианты)

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в качестве низкооборотного электродвигателя или генератора. Техническим результатом настоящего изобретения является получение низкооборотной торцевой электрической машины, обладающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541427
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.05.2015
№216.013.4e9a

Синхронный реактивный электродвигатель

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в специальных электроприводах в качестве низкооборотного электродвигателя. Технический результат - максимизация электромагнитного момента и электромагнитной мощности низкооборотного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551640
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.10.2015
№216.013.88e9

Антенна с эллиптической поляризацией

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам для космических аппаратов (КА), функционирующих на орбите высотой от 400 км до 1000 км. Диаграмма направленности (ДН) таких антенн должна иметь максимум в направлениях ±(60°÷70°) и коэффициент эллиптичности (КЭ) не менее 0.4 в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566652
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.02.2016
№216.014.c364

Комплекс электрооборудования системы управления и защиты ядерных реакторов

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в системах управления и защиты (СУЗ) водо-водяных энергетических реакторов (ЯР). Согласно изобретению комплекс электрооборудования (КЭ) СУЗ выполнен в виде блоков функциональных подсистем (ФП), включая ФП исполнительной части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574289
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.05.2016
№216.015.3bdf

Рама радиолокационной антенны космического аппарата

Изобретение относится к оборудованию, развертываемому снаружи космического аппарата (КА), и может быть использовано на КА дистанционного зондирования земной поверхности. Рама радиолокационной антенны (РЛА) КА выполнена в виде крыльев с шарнирно соединенными ложементами (2, 3, 4) и (6, 7, 8). На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583420
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.05.2016
№216.015.42be

Способ получения биодеградируемого полимерного покрытия с контролируемым выходом лекарственного средства для малоинвазивной хирургии

Изобретение относится к медицине, а именно малоинвазивной медицине. Способ получения биодеградируемого полимерного покрытия для контролируемого выхода лекарственного средства включает растворение хитозана в кислотах, добавление лекарственного средства, окунание проволоки из никелида титана в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585576
Дата охранного документа: 27.05.2016
13.01.2017
№217.015.71fd

Способ получения керамики на основе октакальциевого фосфата

Группа изобретений относится к области изготовления керамических материалов для замещения дефектов костных тканей в области ортопедии, стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, нейрохирургии, онкологии. Предлагается способ изготовления керамического материала фазового состава: 80-100 масс. %...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596504
Дата охранного документа: 10.09.2016
Показаны записи 1-10 из 31.
10.03.2013
№216.012.2efb

Двухчастотная электрическая машина

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным электрическим двигателям и поворотным трансформаторам. Задачей изобретения является возможность передачи электроэнергии от неподвижного источника к вращающемуся приемнику, например от вращающейся относительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477558
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.09.2013
№216.012.6f09

Способ упрочнения пористой кальцийфосфатной керамики

Изобретение относится к композиционным материалам на основе кальцийфосфатной керамики с улучшенными прочностными характеристиками и может быть использовано для заполнения костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494076
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.02.2015
№216.013.26f6

Торцевая электрическая машина (варианты)

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в качестве низкооборотного электродвигателя или генератора. Техническим результатом настоящего изобретения является получение низкооборотной торцевой электрической машины, обладающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541427
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.05.2015
№216.013.4e9a

Синхронный реактивный электродвигатель

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в специальных электроприводах в качестве низкооборотного электродвигателя. Технический результат - максимизация электромагнитного момента и электромагнитной мощности низкооборотного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551640
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.10.2015
№216.013.88e9

Антенна с эллиптической поляризацией

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам для космических аппаратов (КА), функционирующих на орбите высотой от 400 км до 1000 км. Диаграмма направленности (ДН) таких антенн должна иметь максимум в направлениях ±(60°÷70°) и коэффициент эллиптичности (КЭ) не менее 0.4 в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566652
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.02.2016
№216.014.c364

Комплекс электрооборудования системы управления и защиты ядерных реакторов

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в системах управления и защиты (СУЗ) водо-водяных энергетических реакторов (ЯР). Согласно изобретению комплекс электрооборудования (КЭ) СУЗ выполнен в виде блоков функциональных подсистем (ФП), включая ФП исполнительной части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574289
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.05.2016
№216.015.3bdf

Рама радиолокационной антенны космического аппарата

Изобретение относится к оборудованию, развертываемому снаружи космического аппарата (КА), и может быть использовано на КА дистанционного зондирования земной поверхности. Рама радиолокационной антенны (РЛА) КА выполнена в виде крыльев с шарнирно соединенными ложементами (2, 3, 4) и (6, 7, 8). На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583420
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.05.2016
№216.015.42be

Способ получения биодеградируемого полимерного покрытия с контролируемым выходом лекарственного средства для малоинвазивной хирургии

Изобретение относится к медицине, а именно малоинвазивной медицине. Способ получения биодеградируемого полимерного покрытия для контролируемого выхода лекарственного средства включает растворение хитозана в кислотах, добавление лекарственного средства, окунание проволоки из никелида титана в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585576
Дата охранного документа: 27.05.2016
13.01.2017
№217.015.71fd

Способ получения керамики на основе октакальциевого фосфата

Группа изобретений относится к области изготовления керамических материалов для замещения дефектов костных тканей в области ортопедии, стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, нейрохирургии, онкологии. Предлагается способ изготовления керамического материала фазового состава: 80-100 масс. %...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596504
Дата охранного документа: 10.09.2016
25.08.2017
№217.015.9fe0

Способ получения композиционного трехмерного каркаса для замещения костно-хрящевых дефектов

Изобретение относится к медицине и представляет собой способ получения композиционного трехмерного каркаса для замещения костно-хрящевых дефектов, включающий приготовление текучего гидрогеля, содержащего альгинат натрия и кальцийфосфатный наполнитель, нанесение гидрогеля на платформу,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606041
Дата охранного документа: 10.01.2017