ШТЫРЕВАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к области средств связи и может быть использована в носимых и мобильных устройствах радиосвязи.
Штыревые антенны известны со времени разработки средств радиосвязи в KB и УКВ- диапазонах. При установке штыревых антенн на мобильных и особенно носимых средствах радиосвязи возникла необходимость разработки гибких штыревых антенн, как травмобезопасных и механически более надежных в эксплуатации.
Известны штыревые антенны со спиральной пружинной вставкой, например по заявке Франции №2252666, 1975 г. и со штырем в виде гибкого конструктивного элемента, например по заявкам ФРГ №3919884, Франции №2711277 и 2604631, по пат. США №4435713.
Наличие в конфигурации антенны пружины приводит к уменьшению излучающей длины антенны, что снижает ее эффективность. Кроме того, при механическом движении (колебании) антенны происходит изменение ее резонансной частоты.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является штыревая антенна по патенту РФ №2121199, Н 01 1/40, принятая за прототип.
Антенна-прототип содержит электропроводник (стержень) 1, выполненный из монокристалла никель-алюминиевой бронзы в псевдоупругом состоянии, а защитная оболочка 2 выполнена из резины. Один конец стержня 1 впаян в переходный элемент 3, который установлен неподвижно (вклеен) в электроизоляционный корпус 4, имеющий опорную поверхность 5. Переходный элемент 3 заканчивается электрическим соединителем 6, концентрично которому в корпусе 4 запрессована резьбовая втулка 7. На другом конце стержня установлен колпачок 8.
Антенна-прототип работает следующим образом.
Вращение корпуса 4 посредством резьбы втулки 7 накручивает антенну на выход связного устройства до упора на опорную поверхность 5. При этом электрический соединитель 6 обеспечивает электрический контакт. При соприкосновении антенны с препятствием монокристаллический стержень 1 изгибается, причем изгиб с деформацией до 8% происходит практически без наращивания усилий. Резина2 повторяет все изменения положения монокристаллического штыря, благодаря жесткой фиксации на его поверхности, что обеспечивает беспрепятственное возвращения штыря в исходное состояние за счет обратимости фазового превращения в монокристалле. Однако антенна-прототип имеет следующие недостатки. При впаивании стержня 1 в переходный элемент 3 неизбежен разогрев материала стержня 1. Сплав Cu-Al-Ni в монокристаллическом состоянии представляет собой кристаллическую решетку, где оси кристаллов имеют ориентацию, отличающуюся от идеально направленной, причем кристаллы с похожей ориентацией образуют блоки. Ввиду того, что кристаллы имеют неодинаковый температурный коэффициент линейного расширения вдоль оси и поперек оси, при нагревании возникают механические напряжения по границам блоков, которые приводят к возникновению микротрещин. В дальнейшем при эксплуатации под воздействием внешних механических нагрузок (изгибов) такие микротрещины начинают «прорастать» (расширяться) и происходит поломка антенны.
Недостатками антенны-прототипа является низкая надежность Для устранения указанного недостатка, в антенне, содержащей сверхупругий электропроводник, покрытый резиной, на одном конце которого расположен элемент крепления, опорная поверхность и впаян электрический соединитель, согласно полезной модели, электропроводник выполнен из сплава никель-титан в поликристаллическом состоянии.
Предлагаемая антенна изображена на фиг.1, где обозначено:
1 - электропроводник (стержень); 2 - резина; 3 - переходной элемент; 4 - изоляционный корпус; 5 - опорная поверхность; 6 - электрический соединитель; 7 - резьбовая втулка; 8 - колпачок.
Предлагаемая антенна содержит сверхупругий электропроводник (стержень) 1, выполненный из сплава никель-титан в поликристаллическом состоянии и покрыт резиной 2. Один конец стержня 1 впаян в переходной элемент 3, который неподвижно установлен (приклеен) на электроизоляционный корпус 4, имеющий опорную поверхность 5. Переходной элемент 3 заканчивается электрическим соединителем 6, концентрично которому в корпусе 4 запрессована резьбовая втулка 7, используемая как элемент крепления. На другом конце стержня 1 установлен колпачок 8.
Предлагаемая антенна работает следующим образом.
Поликристаллическая структура сплава никель-титан содержит набор рядом расположенных кристаллов и имеющих произвольную ориентацию своих осей, что исключает образование блоков (крупных соединений). Напряжение, возникающее между отдельными кристаллами, имеет локальный характер и не суммируется с напряжениями, возникающими между соседними кристаллами, и микротрещины не появляются.
й
й
Эффективность предлагаемой штыревой антенны по сравнению с прототипом в части повышения надежности определяется концентрацией блоков в месте изгиба антенны (обычно у основания антенны) и величиной разницы в углах ориентации осей кристаллов в соседних блоках. Опыт эксплуатации антенны-прототипа показал, следующую динамику выхода из строя: 1 месяц - 5%; 1 квартал - 60%; полугодие - 90%.
При проверке опытной партии предлагаемых антенн выход из стоя из-за механического разрушения не наблюдалось.