Комбінована антена

Комбінована антена, що включає щонайменше дві лінійно поляризовані антени, розташовані та ізольовано закріплені в азимутальній площині над рівною чи циліндричною провідною поверхнею за допомогою металевого пустотілого стояка з живлячими коаксіальними кабелями, в нижній частині якого обладнана металева основа з високочастотними з'єднувачами, яка відрізняється тим, що в ній в меридіональній площині виконано похилений петльовий несиметричний чвертьхвильовий U 1 3 такої антени, який не дозволяє використовувати її на швидкісних літаках та ракетах-носіях, є порівняно високий її лобовий опір повітряному потоку. Крім того, ця антена використовується як приймальна і лише в азимутальній площині, тоді як на ракетах-носіях використовуються, як правило, телеметричні радіосистеми, що працюють в передавальному режимі і до антен цих систем подаються більш жорсткі вимоги як до механічної та електричної міцності, так і до їх поляризаційних характеристик та рівня коефіцієнта направленої дії (КНД) в азимутальній та меридіональній площинах. Технічною задачею корисної моделі є створення компактної механічно та електрично міцної комбінованої направленої антени з підвищеним КНД та зниженим аеродинамічним опором, придатної до використання на швидкісних транспортних засобах. Вирішення технічної задачі забезпечується за рахунок відомих суттєвих ознак, а саме, розташування щонайменш двох лінійно поляризованих антен над рівною чи циліндричною провідною поверхнею в азимутальній площині та ізольованого закріплення їх з допомогою металевого стояка на спільній металевій основі, оснащеній високочастотними з'єднувачами та нових відмінних суттєвих ознак як: - виконання в меридіональній площині похиленого петльового несиметричного чвертьхвильового вібратора з похиленим трубчатим рефлектором; - закріплення нижньої частини трубчатого рефлектора та довшої гілки похилого петльового вібратора безпосередньо та за допомогою металевих косинок на спільній металевій основі; - закріплення з допомогою ізолятора коротшої гілки петльового чвертьхвильового похиленого вібратора на тій же спільній металевій основі та з'єднання її з центральним провідником першого високочастотного з'єднувача; - виконання на верхній частині трубчатого рефлектора плоского кронштейна та фланця; - установка в азимутальній площині двох загнутих несиметричних петльових вібраторів, довші гілки яких за допомогою плоского кронштейна з'єднані між собою, а коротші - з допомогою діелектрика ізольовано закріплені на фланці похиленого трубчатого рефлектора; - з'єднання коротших гілок загнутих петльових вібраторів однієї з центральним провідником коаксіального кабеля живлення, а другої - з трубчатим рефлектором та зовнішнім провідником коаксіального кабеля живлення, продітого в трубу рефлектора та закріпленого разом з його високочастотним з'єднувачем на зворотній стороні спільної металевої основи. Сукупність відомих та нових відмінних суттєвих ознак дозволяє досягти наступного технічного результату: - за рахунок установки похиленого вібратора з рефлектором майже в два рази збільшити рівень КНД комбінованої антени в напрямку стартового вимірювального пункту; - за рахунок установки на верхній частині похиленого рефлектора двох загнутих петльових вібраторів в два рази зменшити число посадочних 60375 4 місць під антени без допоміжних металевих стояків; - за рахунок використання похилих та загнутих вібраторів суттєво знизити лобовий опір комбінованої антени; - за рахунок виконання вібраторів петльовими та установки посилюючих металевих косинок збільшити механічну та електричну міцність комбінованої антени, що дало змогу використати її в якості передавальної бортової антени на ракетахносіях. Запропонована комбінована антена витримала всі стендові випробовування та повністю підтвердила надійність телеметрійного радіозв'язку при льотних випробовуваннях ракет-носіїв. Для пояснення суті корисної моделі та його роботи додаються креслення, на яких: - фіг. 1 показує в ізометрії загальний вигляд комбінованої антени; 2 - фіг. 2 показує подовжній переріз Е (θ) об'ємної діаграми направленості (ДН) комбінованої антени, експериментально виміряної на дві ортогональні поляризації при підключенні похиленого чвертьхвильового петльового вібратора; 2 - фіг. 3 показує поперечний переріз E (φ) тієї ж ДН; 2 - фіг. 4 показує подовжній переріз Е (θ) об'ємної ДН комбінованої антени для протифазного підключених загнутих вібраторів (симетричного вібратора); 2 - фіг. 5 показує поперечний переріз E (φ) ДН підключених загнутих вібраторів (симетричного вібратора). Запропонована комбінована антена включає спільну металеву основу 1, на якій установлено в площині, ортогональній площині спільної основи 1, похилений під кутом близько 30° до неї несиметричний петльовий вібратор 2, довша гілка якого приварена на подовжній осі металевої спільної основи та посилена металевою косинкою 3. Коротша гілка цього вібратора (зовнішня) з допомогою ізолятора 4 гвинтами закріплена до металевої спільної основи 1 та гальванічно з'єднана з центральним провідником високочастотного з'єднувача 5, закріпленого на зворотній стороні основи 1. Кут нахилу чвертьхвильового петльового вібратора вибрано із умов зменшення його лобового опору та з умов узгодження його вхідного опору з хвильовим опором тракту живлення. На відстані біля чверті довжини хвилі , робочої частоти від нього під тим же кутом закріплено на спільній основі 1 та посилено двома металевими косинками 6 похилений трубчатий рефлектор 7, в верхній частині якого приварено кронштейн 8. На верхньому торці цього трубчатого рефлектора 7 в площині, паралельній спільній основі 1 приварено металевий фланець 9, на якому гвинтами закріплено ізолятор 10, виконаний із двох половин. За допомогою цього ізолятора коротші гілки петльових загнутих вібраторів 11, 12 закріплено на фланці 9 та з'єднано один (11) із центральним провідником коаксіального живлячого кабеля, а другий (12) - з рефлектором 7 та з зовнішнім провідником цього коаксіального кабеля, який продіто в трубу рефлектора та закріплено разом з його високочастотним з'єдну 5 вачем 13 на зворотній стороні спільної основи 1. Довші кінці цих загнутих вібраторів за допомогою кронштейна 8 з'єднані поміж собою. З фізичної точки зору закріплені та протифазно збуджені два загнуті петльові вібратори являють собою зігнутий під кутом біля 90° симетричний лінійно поляризований вібратор, розташований над провідною поверхнею. Таке виконання цього симетричного вібратора обумовлено необхідністю зменшення лобового опору та отримання його (вібратора) вхідного опору на робочій частоті рівного хвильовому опору живлячого тракту. Одержана таким чином комбінована антена має посилений КНД в напрямку стартового вимірювального пункту, максимальний рівень якого складає понад 7,5 дБ. Подовжній та поперечний переріз об'ємної ДН похиленого чверть хвильового петльового вібратора показано на фіг. 2, 3, а подовжній та поперечний перерізи об'ємної ДН симетричного вібратора показано на фіг. 4, 5. Максимальний КНД цього вібратора складає понад 9 дБ. Слід відзначити, що таке розташування похилого та симетричного вібраторів дозволило одержати дві практично неза 60375 6 лежні антени на спільній металевій основі з узгодженим з живлячим трактом в робочій смузі частот вхідним опором, та зі спрямованими в обох ортогональних площинах ДН. Електрична розв'язка між цими антенами на робочій частоті складає понад 20 дБ. Наявність такої комбінованої антени дозволяє програмно підключати її вібратори в необхіднім напрямку максимум ДН, в залежності від параметрів траєкторії руху, наприклад, ракети-носія при виводі на орбіту штучного супутника Землі, та від координат стартових або трасових вимірювальних пунктів. Крім того, завдяки електричній розв'язці, комбіновану антену можливо використовувати для одночасного радіозв'язку на близьких чи однакових частотах. Надання комбінованій антені більш обтічного профілю дає змогу використовувати її на високошвидкісних транспортних засобах. Використання в конструкції комбінованої антени петльових вібраторів та допоміжних металевих косинок суттєво підвищило її механічну та електричну міцність, що дало змогу використати її на ракеті-носії "Зеніт" для виводу на орбіту космічних апаратів. 7 60375 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 60375 Підписне 10 Тираж 24 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