вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн
Классы МПК: | H01Q1/26 с электрическими разрядными приборами |
Автор(ы): | Дмитренко Б.И., Трифонов А.В. |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт авиационного оборудования |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-03 публикация патента:
10.08.1997 |
Изобретение относится к антенной технике коротких и средних волн (КВ-СВ) и может быть использовано при эксплуатации вертолетов в северных широтах страны. Антенна отличается значительным повышением излучательных характеристик и своих эксплуатационных свойств. Новым в предложенном устройстве является то, что антенна выполнена в виде системы, состоящей из 2n (2n +1) одинаковых излучателей, размещенных в линию на одной консоле попарно и симметрично относительно центра линии или одиночного центрального штыревого излучателя. Имеется возможность комбинации запитки каждой симметричной пары излучателей разными по величине и фазе токами. Консоль, размещенная на хвостовой балке вертолета, снабжена поворотным устройством для осуществления поворота антенны в вертикальной плоскости на 180o. 3 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Вертолетное антенное устройство КВ (СВ)-диапазона волн, содержащее антенну электрического типа, согласующее устройство, отличающееся тем, что антенна выполнена в виде системы, состоящей из 2n или 2n + 1 штыревых излучателей, размещенных на одной консоли в линию попарно и симметрично относительно центральной точки линии или одиночного центрального штыревого излучателя, соответственно, расстояния между штыревыми излучателями в симметричных парах определены выражением dn nd1 при любых значениях d1/![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087002/955.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087002/955.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике коротких и средних волн (КВ-СВ), и может быть использовано при эксплуатации вертолетов в северных широтах страны. Известны антенные устройства, размещаемые на борту вертолета, предназначаемые для связи летательного аппарата в диапазоне (КВ-СВ) с пунктами управления воздушным движением (УВД), содержащие антенну электрического типа, согласующее устройство и источник питания (генератор). Например: 1) шлейфовая антенна (Г. Б. Резников "Самолетные антенны", "Советское радио", изд-во Москва, 1962, с. 35), 2) выпускная проволочная антенна патент N709782, 1962, Англия; патент США N3823402, 1974, кл. Н01Q1/30. Однако первое из указанных устройств имеет малую действующую высоту hд в диапазоне, а следовательно, и малое сопротивление излучения (R![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/931.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087002/955.gif)
n целое число,
d1 расстояние между излучателями в первой ближайшей к центру паре,
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087002/955.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056t.gif)
где
lпров. длина выпускной антенны
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-2t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/931.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-3t.gif)
где
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-4t.gif)
R
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/931.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087001/183.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/931.gif)
"Расчленение" мнимой выпускной антенны и преобразование всей ее длины в 2n или (2n + I) излучателей, расположенных и запитываемых известным способом, дает определенное повышение и коэффициента полезного действия антенны (
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087020/951.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-5t.gif)
где
RпA сопротивление потерь в системе излучателей,
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-6t.gif)
где
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-7t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-8t.gif)
Принимая во внимание, что на средних волнах
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-9t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-10t.gif)
где
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087020/951.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087021/697.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087020/951.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-11t.gif)
где
Rп пров. потери в проводе выпускной антенны. Но повышение
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087020/951.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/931.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-12t.gif)
где
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-13t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-14t.gif)
При этом
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-15t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-16t.gif)
где
A0 относительная амплитуда тока в одиночном (центральном) излучателе;
An относительная амплитуда тока в каждой паре;
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-17t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087002/955.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087006/981.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/946.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-18t.gif)
Равенство (2) представляет собой ряд Фурье, каждый член которого определяется величиной и фазой тока в одной паре излучателей антенны. Поворотным устройством консоли осуществляется перевод антенны из обычного нижнего вертикального положения в верхнее, для осуществления радиосвязи с земли при вынужденных посадках вертолета, что определяет повышение эксплуатационных свойств вертолетной антенны. На фиг. 1 показан общий вид вертолетного антенного устройства; на фиг. 2 блочная схема антенной системы; на фиг. 3 принципиальная электрическая схема. Для примера принят вариант обычной проводимости тока с числом излучателей 2
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087001/183.gif)
систему симметрично распределенных пар излучателей 1,
консоль 2;
поворотное устройство 3;
согласующее устройство 4;
блок изменения величин и фаз тока (ВФТ) 5;
криостат согласующего устройства 6 (для варианта ВТСП),
источник питания (генератор) 7,
летательный аппарат (в качестве противовеса антенны) 8. Все пары излучателей 1 выполнены из дюралевой трубки диаметром ф 20 мм. Длина каждого из них составляет l 1,5 3 м. Консоль 2 предназначена для размещения излучателей, выполнена из дюралевой трубки диаметром ф 60 мм, длиной 4 м, имеет диэлектрические гнезда для установки и крепления излучателей. Поворотное устройство 3 имеет два шкива и тросовую передачу вращательного движения. Один из шкивов соединен с консолью2, а другой укреплен на кронштейне внутри корпуса вертолета 8. Согласующее устройство 4, блок изменения величин и фаз тока (ВФТ) 5, криостат 6 (для варианта ВТСП) конструктивно объединены и составляют единый блок. Летательный аппарат 8 одновременно служит противовесом антенного устройства. Устройство работает следующим образом. Перед включением источника питания (генератора)7 все регулировки величин и фаз тока блока (ВФТ) 5 устанавливаются в исходное положение, т.е. токи во всех излучателях должны быть одной величины, а сдвиг по фазе между ними всюду равен "нулю". На генераторе 7 устанавливается рабочая частота (f) и подается минимальное напряжение на антенну. С помощью согласующего устройства 4 антенна настраивается в резонанс на выбранную частоту. После настройки устанавливается рабочее напряжение на антенне, а затем, используя табличные данные распределения токов и фаз в излучателях системы для соответствующей диаграммы направленности (ДН), эти токи и фазы устанавливаются в соответствующих парах излучателей антенны с помощью блока 5. В принятом варианте диаграмма направленности (ДН) слабо направленная, симметричная относительно линии размещения излучателей. Расчет основных параметров антенного устройства произведен по формулам:
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-19t.gif)
где
CАЭ эквивалентная емкость антенны,
СЛА статическая емкость летательного аппарата
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-20t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-21t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-22t.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-23t.gif)
QАК приблизительно 300
QАК добротность антенного контура
Rвх= RnA+R
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/931.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-24t.gif)
UA= XAI2A;
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-25t.gif)
P
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/931.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087001/183.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087005/931.gif)
![вертолетное антенное устройство кв (св)-диапазона волн, патент № 2087056](/images/patents/385/2087056/2087056-26t.gif)
Результаты расчета помещены в таблицу. Использование предложенного устройства "Вертолетное антенное устройство" обеспечивает по сравнению с существующим устройством следующие преимущества:
повышается мощность излучения в квадрат числа излучателей раз, а коэффициент полезного действия в число излучателей раз,
дает возможность формировать диаграмму направленного излучения (ДН),
упрощается эксплуатация устройств в наземных условиях,
отсутствует специальное устройство для выпуска и уборки антенны. Экономический эффект в результате использования предложенного устройства будет зависеть от объема и серийного производства.