Приймально-передавальна антена з керованою поляризацією

Приймально-передавальна антена з керованою поляризацією, що містить перший та другий фазообертачі, яка відрізняється тим, що в неї введений симетричний вібратор, вихід від якого підключений до входу першого антенного перемикача, вихід якого підключений до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі, пропорційним cos a , вихід якого підключений до входу підсумовуючого пристрою, вихід якого підключений до входу перетворювача частоти, вихід якого підключений до входу підсилювача проміжної частоти, ви хід якого підключений до входу детектора та є ви ходом схеми, вихід від детектора підключений до входу керуючого процесора, вихід якого підключений до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі, пропорційним sina , і до входу першого фазообертача, і до входу підсилю C2 2 83505 1 3 83505 ся з першого та другого випромінювачів, першого і другого поляризаційних мостів, першого та другого фазообертачів. Але при цьому перший вихід першого поляризаційного моста з'єднаний з входом першого фазообертача. Другий вихід першого поляризаційного моста з'єднаний з входом другого фазообертача. Вихід першого фазообертача з'єднаний з першим виходом другого поляризаційного моста. Вхід якого з'єднаний з другим випромінювачем. Фазообертач постійного фазового зсуву на 180 градусів, вхід якого з'єднаний з виходом другого фазообертача, а його вихід з'єднаний з другим виходом другого поляризаційного моста. Така антенна дає змогу лише уникнути поляризаційних викривлень, але відсутня адаптація до поляризації прийнятої електромагнітної хвилі, не є можливим керувати поляризаційної характеристикою антени. В основу винаходу поставлена задача удосконалити приймально-передавальну антену з керованою поляризацією шляхом введення до схеми симетричного вібратора, кільцеву антену, першого та другого антенних перемикачів, підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosa, підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosb, підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sinb, підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sina, підсумовуючого пристрою, перетворювача частоти, підсилювача проміжної частоти, детектора, гетеродина, керуючого процесора, подільника потужності, що дозволить забезпечити прийом та передачу електромагнітних хвиль на одній або на двох частота х, всенаправлену діаграму спрямованості в горизонтальній площині, автоматичне налаштування на поляризацію прийнятої хвилі за максимальним коефіцієнтом поляризаційної узгодженості, зміну відповідно до заданої програми коефіцієнт еліптичності й напрямок обертання поляризаційного еліпса, і за рахунок цього отримаємо антену для досліджень явищ деполяризації в реальних лініях зв'язку, можливість використовувати антену як елемент захисту радіолінії від несанкціонованого доступу. Поставлена задача вирішується тим, що приймально-передавальна антена з керованою поляризацією, що містить перший та другий фазообертачі, згідно з винаходом, вихід від симетричного вібратора підключений до входу першого антенного перемикача, вихід якого підключений до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosa, вихід якого підключений до входу підсумовуючого пристрою, вихід якого підключений до входу перетворювача частоти, ви хід якого підключений до входу підсилювача проміж ної частоти, вихід якого підключений до входу детектора та є виходом схеми, вихід від детектора підключений до входу керуючого процесора, вихід якого підключений до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sina, і до входу першого фазообертача, і до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosb, і до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sinb, і до входу др угого фазообертача, і до входу як другого 4 антенного перемикача так і до входу першого антенного перемикача, і до входу гетеродина, і до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosa, вихід від гетеродина підключений до входу перетворювача частоти, вихід від кільцевої антени підключений до входу кільцевої антени, вихід якого підключений до входу першого фазообертача, вихід якого підключений до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sina, вихід якого підключений до входу підсумовуючого пристрою, вихід від підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosb підключений до входу першого антенного перемикача, вихід від підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sinb підключений до входу першого фазообертача, вихід якого підключений до входу другого антенного перемикача, зовнішній вхід підключений до входу подільника потужності, виходи якого підключені як до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosb так і до входу підсилювача з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sinb, вихід від зовнішнього передавача підключений до входу керуючого процесора. На Фіг.1 представлена функціональна схема приймально-передавальної антени з керованою поляризацією. Приймально-передавальна антена з керованою поляризацією містить симетричний вібратор А1, кільцеву антену А2, перший 1 та другий 13 антенні перемикачі, підсилювач з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosa 2, підсумовуючий пристрій 3, перетворювач частоти 4, підсилювач проміжної частоти 5, детектор 6, керуючий процесор 7, підсилювач з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sina 8, перший 9 та др угий фазообертачі 12, підсилювач з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним cosb 10, підсилювач з керованим коефіцієнтом передачі пропорційним sinb 11, гетеродин 14, подільник потужності 15. Приймально-передавальна антена з керованою поляризацією працює наступним чином: Запропонована антенна призначена для роботи в діапазоні метрових і дециметрових хвиль. Вона складається (Фіг.1) з антенного блоку, розташованого на одній щоглі, і блоку обробки сигналів. Антенний блок включає в собі елемент А1, що випромінює вертикально поляризовані хвилі, і елемент А2 , що випромінює вертикально поляризовані хвилі, і елемент А2, що випромінює горизонтально поляризовані хвилі. Як елемент А2 можна використати симетричний вібратор, біконічну антену або щілину, вирізану в круговому металевому циліндрі. Як елемент А2 найкраще використовувати кільцеву антену. Обидва елементи конструктивно поєднуються так, щоб їхні фазові центри збігалися або ж перебували на одній вертикалі. Більша частина елементів блоку обробки сигналів мають можливість змінювати значення своїх параметрів або переходити з одного положення в інше. Команди для перелаштування виробляються керуючим процесором 7. У режимі прийому антен 5 83505 ні перемикачі 1 і 13 приєднують виходи антен до каналів 1 і 2. У режимі передачі входи антен з'єднуються з каналами 3 і 4. При необхідності встановлювати дуплексний зв'язок антенні перемикачі 1, 13 заміняються дуплексними фільтрами, тоді ланцюг керування антенними перемикачами 5-5 стає непотрібним. Прийомний тракт передачі 1 сигналів з виходу антени 1 з вертикальною поляризацією містить підсилювач із керованим коефіцієнтом передачі, пропорційним сosa 2. Прийомний тракт 2 містить фазообертач 9 і підсилювач із коефіцієнтом передачі пропорційним sina 8. У зв'язку із цим, на вході підсумовуючого пристрою 3 будуть надходити напруги ~ & & ü U1 = E q l¶1K1 cos a ï ~ sina eij2 ý & & U2 = E jl¶ 2K 2 ï þ & - комплексна амплітуда напруженості де Eq поля хвилі вертикальної поляризації; & Ej - комплексна амплітуда напруженості поля хвилі горизонтальної поляризації; l¶1 і l¶2 - діючі довжини антен А1, і А2. ~ ~ K1 i K2 - комплексні коефіцієнти передачі трактів 1 і 2 при a=0 й a=90°; j2 - фазовий зсув, який встановлюється фазообертачем 12 у каналі 2. У загальному випадку поляризація прийнятої хвилі буде обертової, тому комплексні амплітуди напруженностей поля при розкладанні хвилі в лінійному поляризаційному ортогональному базисі [1] визначаються як & & ü Eq = Em cos a 0 ï (2) & = E sina eij0 ý & Ej ï m 0 þ & де Em - комплексна амплітуда напруженості поля з обертовою поляризацією, a 0 - кут, що визначає модуль поляризаційного відношення; j0 фаза поляризаційного відношення в обраній системі координат. Для спрощення програмного забезпечення керування коефіцієнтами передач трактів 1 і 2 варто вибрати параметри антен і постійні величини каналів так, щоб задовольнялася рівність ~ ~ l¶1K1 = l¶ K 2 = l¶K T . (3) 2 З огляду на вираження (2) і (3), рівності (1) приведемо до виду & & ü U1 = Um cos a 0 cos a ï (1) ý & = U sina sina ei(j0 + j2 ) ï & U2 m 0 þ & & де Um = E ml ¶ K T - комплексна амплітуда на пруг на входах підсумовуючого пристрою 3. На вході підсумовуючого пристрою 3 сигнал буде дорівнює & & & US = U1 + U2 , або & & US = Um écos a0 cos a + sina0 sinaei( j0 +j 2 ) ù ê ú ë û 6 Можна показати, що максимальне значення амплітуди напруги US прийме за умови, що j2 = - j0 ü (4) ý a = a0 þ Керуючий процесор 7 виробляє команди по зміні фазового зсуву j 2 й кута a. Амплітуда напру& ги US монотонно або збільшується, або зменшується при зміні цих параметрів, тому з достатньої для практики точністю процесор 7 встановлює рівність (4) і визначає значення j0 й a 0. Для підвищення розрізнювальної здатності процесу поляризаційного узгодження сигнал з виходу підсумовуючого пристрою 7 подається на перетворювач частоти 4, що за допомогою гетеродина 14 знижує частоту сигналу до певного значення - проміжної частоти. Сигнал проміжної частоти підсилюється підсилювачем проміжної частоти 5 і детектуєтся детектором 6. Виправлена напруга являє собою збільшену амплітуду сумарного сигналу й використається для вироблення команд у процесорі 7. Крім того, напруга з виходу 5 надходить на вхідний затискач антени для використання в прийомі інформації. Тому що антенна система може працювати в досить широкій смузі частот, то за допомогою перебудови гетеродина 14 визначається частота що використовується при прийманні електромагнітних хвиль і коректуються характеристики частотнозалежних елементів у процесі автоматичної поляризаційної адаптації. У режимі передачі від передавача на керуючий процесор 7 надходить інформація про частоту каналу, а ви хідний сигнал надходить на вхід антени і подільником потужності 15 ділиться на дві рівних частини. У тракті 3-3 формується сигнал, що живить антену А1. У тракті 4-4 формується сигнал, що живить випромінювач А2. С труми, що протікають через вхідні затискачі випромінювачів, можна записати у вигляді & = & cos b I1 Im і & = & sinbeij4 , I2 Im де &m - комплексна амплітуда струму, що проI тікає через вихідні затискачі 3 і 4 подільника потужності 15; cosb, sinb - коефіцієнти передач трактів 3-3 і 4-4; j4 - фазовий зсув, на який відбувається зсув фази струм у у фазообертачі 12. Вібратор A1 буде випромінювати вертикально поляризаційну хвилю, напруженість якої & & Eq = Em cos be-ikr , 30K &l¶ I & де Em = - комплексна амплітуда наr пруженості поля на відстані r від випромінювача; К=2p/l - хвильове число. Випромінювач А2 створює горизонтально поляризоване електромагнітне поле з напруженістю & & Ej = Em sinb e-i(Kr - j 4 ) Очевидно, що випромінювана антенним блоком хвиля буде мати поляризаційне відношення 7 83505 ~ P(j ) = tgb eij4 Якщо b=a 0 ой j4=j0, то поляризація випромінюваної хвилі буде відповідати поляризації прийнятої хвилі. Значення b й j4 встановлюється керуючим процесором 7 і в загальному випадку, їх можна задавати довільно «Точну здатність» антени можна використати в тих випадках, коли в складній електромагнітній обстановці поляриза Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 ційні характеристики сигналів дозволяють збільшувати надійність зв’язку. Джерела інформації 1. Авторське свідоцтво СРСР №1160497 А, МПК Н01Q21/24, 1985. 2. Авторське свідоцтво СРСР №1677752, МПК Н01Q21/24, 1991. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601