Щілинна антена

1. Щілинна антена, що складається з резонатора з щілиною, встановленого на пластинціоснові, яка являє собою одну з його стінок, збуджуючого штиря, нижній кінець якого з'єднано з центральним провідником коаксіального ВЧз'єднувача, закріпленого на пластинці-основі, яка відрізняється тим, що низькосилуетний резонатор розташовано зверху екрана-обшивки і заповнено діелектриком, щілина виконана перпендикулярно екрану-обшивці в одній з бокових стінок резонатора, верхня стінка якого з'єднана з верхнім кінцем збуджуючого штиря, а в нижній - пластинціоснові виконано різьбовий отвір з підстроюваль U 1 3 53296 старту ракети, так і зі станціями по трасі виведення (за умов радіовидимості). Найбільш близькою по технічній суті до запропонованого рішення є щілинна антена (Г.Б. Резников „Антенны летательных аппаратов”, -М: «Советское радио», 1967г., стр.305-306, рисунок 8.3в), яка складається з резонатору в формі паралелепіпеду, розміщеного під обшивкою (корпус літального апарату), а в самій обшивці прорізана щілина прямокутної форми, яка і являється випромінювачем. При цьому розміри щілини можуть складати приблизно (0,5...0,6) х(0,01...0,1) , де - довжина робочої хвилі антени. Збудження резонатора виконується по коаксіальному кабелю, центральний провідник якого з’єднаний з відрізком короткозамикаючої коаксіальної лінії (шлейфом). Переміщенням в шлейфі короткозамикаючого плунжера провадиться настроювання антени на робочу частоту. До недоліків такої антени, встановленій на ракеті - носії, відносяться: а) діаграма направленості має одну пелюстку з максимумом в напрямку перпендикулярному обшивці ракети (площині щілини); б) налагодження антени може бути виконане тільки на одній частоті, зумовленій розмірами резонатора, щілини та короткозамикаючої коаксіальної лінії; в) низька електрична міцність за рахунок повітря в полостях антени. В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечення надійного безперебійного зв’язку зі стартовими і трасовими вимірювальними пунктами протягом всього польоту ракети - носія шляхом розміщення заповненого діелектриком резонатору низького профілю зверху обшивки ракети, виконання випромінюючої щілини в стінці резонатора перпендикулярно обшивці, введення в резонатор підстроювального гвинта та розміщення біля щілини на обшивці, перпендикулярно їй, металевого клина. Поставлене завдання вирішується тим, що щілинна антена завдяки новій сукупності суттєвих ознак загальних - складається з резонатору з щілиною встановленого на пластинці-основі, збуджуючого штиря, нижній кінець якого з’єднано з центральним провідником коаксіального ВЧ- з’єднувача , закріпленого на стінці резонатора, і відмінних - низькосилуетний резонатор розташовано зверху екрану-обшивки і заповнено діелектриком, щілина виконана перпендикулярно екрану-обшивці в одній з бокових стінок резонатора, верхня стінка якого з’єднана з верхнім кінцем збуджуючого штиря, а в нижній стінці - пластинціоснові виконано різьбовий отвір з підстроювальним гвинтом і на пластинці-основі біля щілини перпендикулярно екрану-обшивці встановлено металевий клин, крім того, передня і дві бокові стінки резонатора та обидва передні ребра його з зовнішньої сторони мають скоси, відстань від прямокутної щілини до збуджуючого штиря становить (0,05...0,2) , відстань від збуджуючого штиря до підстроювального гвинта становить (0,1...0,2) висота клина складає (0,1...0,3) , , та відстань від 4 прямокутної щілини до ближньої (нижньої) точки клина становить (0,05...0,35) . Дозволила забезпечити надійний безперебійний зв’язок до моменту відділення космічного апарату від ракети спочатку зі стартовими вимірювальними пунктами, а потім з пунктами по трасі виведення (за умов радіовидимості) завдяки одержання оптимальної діаграми направленості з двома пелюстками: одна з них орієнтована в хвостовому напрямку, а друга - в носовому, а також підвищення електричної міцності антени та узгодження її на потрібній робочій частоті бортового передавача без зміни розмірів антени. Для пояснення суті винаходу та його роботи додаються креслення, на яких: Фіг. 1 - показує в аксонометрії загальний вигляд щілинної антени та прив’язку її до осей системи координат, в якій вимірювались діаграми направленості, а також напрямки відліку кутів і в цій системі; Фіг. 2 - показує форму діаграми направленості антени-прототипу в подовжній та поперечній площині; Фіг. 3 - показує форму діаграми направленості антени-винаходу в подовжній та поперечній площині. Запропонована щілинна антена складається з горизонтальної металевої пластинки - основи 1, закріпленої з зовнішньої сторони екрану -обшивки 2 ракети-носія. На пластинці 1 закріплено низькосилуетний резонатор З у формі паралелепіпеду з прямокутною щілиною 4 в задній його стінці. Резонатор 3 заповнено діелектриком, - в ньому розміщено вкладиш 5 із фторопласту. Металеві стінки резонатора 3 - передня і дві бокові та обидва передні ребра його з зовнішньої сторони мають скоси (для зменшення ваги та аеродинамічного опору). В нижній частині металевої пластинки 1 встановлено коаксіальний з’єднувач 6, його центральний провідник має контакт із збуджуючим штирем 7, верхній кінець якого з’єднано з верхньою стінкою резонатора 3. Також в пластинці 1 виконано різьбовий отвір, в якому може переміщатися і фіксуватися підстроювальний гвинт 8. Конструктивно резонатор 3 та коаксіальний з’єднувач 6 закріплені на пластинці 1 гвинтами. При цьому ізолятор коаксіального з’єднувача та збуджуючий штир 7 надійно утримують діелектричний вкладиш 5 всередині резонатора 3. Розміри пластинки 1, зумовлені габаритами резонатора 3, які в свою чергу залежать від робочої частоти антени. В даному разі, для роботи в S - діапазоні частот (2200...2290МГц) антена має слідуючі розміри: розміри пластинки - 0,8 х0,75 , де =133мм - довжина хвилі на середній частоті S - діапазону; внутрішні розміри резонатора (ширина х довжина х висота) - 0,5 х0,35 х0,113 ; розміри клина (висота, кут нахилу, ширина в нижній частині) - 0,142 , 600, 0,15 ; 5 відстань від прямокутної щілини до ближньої (нижньої) точки клина -0,195 . Підстроювальний гвинт 8 має фіксуючу гайку і дозволяє перестроювати антену в S - діапазоні частот (2200...2290МГц) не змінюючи будь-які розміри її елементів. При цьому коефіцієнт стоячої хвилі (КСХ) в смузі частот fроб. f 25Мгц не перевищує 1,25 ( роб. - робоча частота, на яку настроєно антену), що свідчить про високу ступінь узгодження антени з фідерним трактом. Це дозволяє: використовувати всього один типорозмір антени для роботи з кількома бортовими телеметричними передавачами, встановленими на ракеті; в робочій смузі частот передавача, яка звичайно не перевищує 5Мгц, досягти узгодження антени з фідерним трактом по рівню КСХ не гірше 1,08. Підвищена електрична міцність антени досягнута за рахунок такої конструкції діелектричного вкладишу 5 із матеріалу „Фторопласт”, яка виключає наявність повітряних пустот в резонаторі та коаксіальному з’єднувачі. Гака антена випромінює поле лінійної поляризації: вектор електричного поля лежить в подовжній площині (XOZ) - Е-площина. 53296 6 Для порівняння приведені діаграми направленості антени-прототипу (Фіг. 2) і антени-винаходу (Фіг. 3) по лінійній поляризації в масштабі потужності випромінювання в подовжній площині (XOZ) Е-площина і поперечній площині (YOZ) Нплощина. При розгляданні креслень можна побачити, що для антени-винаходу максимум однієї пелюстки (з КНД - 6,48), орієнтований в хвостовому напрямку під кутом приблизно 270 від подовжньої осі ракети-носія, а максимум другої пелюстки (з КНД - 5,65) орієнтований в носовому напрямку під кутом приблизно 260 від подовжньої осі, в той час, як максимум пелюстки антени-прототипу з КНД 5,6 орієнтований перпендикулярно обшивці ракети-носія. Таким чином, у антени-корисної моделі сформовано оптимальну діаграму направленості в хвостовому та носовому напрямках ракети з підвищеним рівнем КНД в напрямку стартових вимірювальних пунктів та трасових вимірювальних пунктів. Це дозволяє одержувати телеметричну інформацію з борту ракети-носія на протязі всієї ділянки виведення космічного апарату, включаючи й момент його відділення від ракети, використовуючи стартові та трасові вимірювальні пункти. 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 53296 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601