МОДУЛЬНАЯ АНТЕННА РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДАЛЬНЕЙ НАВИГАЦИИ

Полезная модель относится к антенной технике, а именно - к антеннам систем дальней радионавигации, и предназначена для приема сигналов от наземных радиомаяков и работы в составе радиооборудования навигации объекта установки, в т.ч. воздушного судна (далее - ВС); также может быть использована в каналах радиосвязи как антенна подвижного или стационарного узла радиосвязи СДВ, ДВ или ДКМВ диапазона.
Известна мобильная передающая антенна СДВ диапазона из патента РФ №64436, представляющая собой вертикальный несимметричный вибратор, выполненный в виде металлического троса. Верхний конец троса соединен с одним или несколькими управляемыми программно-беспилотными летательными аппаратами для подъема и удержания его на заданной высоте.
К недостаткам мобильной передающей антенны СДВ диапазона относятся ограниченные возможности применения, поскольку антенна предназначена для стационарной установки и не подходит для применения на подвижных объектах, за исключением крупных судов.
Известна мобильная ориентируемая антенна диапазонов ДВ и СДВ из патента РФ №208821 с датой приоритета 29.04.2021, содержащая приемопередающий магнитный антенный элемент, состоящий из продолговатой формы ферритового сердечника. При этом на внешнюю поверхность ферритового сердечника нанесена обмотка соленоида, выполненная с возможностью соединения с источником питания. Ферритовый сердечник и обмотка соленоида заключены во внешний диэлектрический каркас, выполненный с наличием на его внешней поверхности двух крепежных приспособлений.
Известна широкополосная приемная ферритовая антенна СДВ-СВ диапазона из патента РФ №2452063 с датой приоритета 15.06.2021, состоящая из ферритового стержня с одним широким витком, который выполняет функцию первичных обмоток N повышающих трансформаторов. При этом к широкому витку через N>1 его параллельных выводов, расположенных вдоль витка, подключены N повышающих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно.
Обе этих антенны могут использоваться для задач радионавигации при условии ориентирования максимума диаграммы направленности на передающую станцию, однако их ограниченные функциональные возможности обусловлены малой действующей высотой и неравномерной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, что требует механического вращения антенны и исключает прием сигналов с нескольких направлений с сохранением их амплитуды.
К недостаткам широкополосной приемной ферритовой антенны СДВ-СВ из патента РФ 2454063 также можно отнести сложность конструкции и невозможность настройки, что связано с отсутствием органов для настройки антенны.
Известна антенна малогабаритная коротковолновая из патента РФ №2499335 с датой приоритета 13.06.2012 (прототип), содержащая закрепленный горизонтально на крыше транспортного средства излучатель с входным соединителем. Излучатель выполнен в виде провода, намотанного по спирали на диэлектрическую трубу, и введено устройство согласования и настройки, которое соединено первым входом с центральным проводом входного соединителя, вторым входом через провод заземления - с крышей транспортного средства, а выходом - с входом излучателя.
К недостаткам антенны малогабаритной коротковолновой относится сложность настройки антенны, в том числе под объект установки, т.к. для увеличения длины антенны требуется изготавливать новую диэлектрическую трубу с намотанным проводом, либо состыковывать секции диэлектрической трубы, обеспечивая хороший электрический контакт. Поскольку излучатель выполнен в виде провода, намотанного по спирали на диэлектрическую трубу, а провод зафиксирован герметичным покрытием, то шаг намотки не может быть изменен без полного демонтажа. Поскольку механически изменить длину или шаг намотки провода достаточно сложно, в конструкции предусмотрено электрическое согласующее устройство. К недостаткам такого решения можно отнести меньший КПД системы «антенна - согласующее устройство» по сравнению с антенной без дополнительного согласующего устройства, настроенной механически на этапе изготовления.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение рабочих электрических характеристик существующих антенн радиотехнической системы дальней навигации диапазона СДВ и ДВ для ВС, с обеспечением возможности быстрой регулировки и приема (передачи) радиоволн также в диапазоне ДКМВ.
Техническим результатом полезной модели является расширение области применения за счет улучшения электрических характеристик (сопротивление постоянному току, КПД, «полезная» емкость, действующая высота) при использовании набора деталей антенны типовой конструкции, которые позволяют выполнить установку антенны на объект и последующую настройку под параметры объекта без разработки и изготовления новых деталей. Дополнительным техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот (добавление области рабочих частот в диапазоне ДКМВ).
Для достижения указанных технических результатов заявляемая модульная антенна радиотехнической системы дальней навигации содержит соединенные излучатель и изоляторы. При этом излучатель выполнен сборным, из отдельных стержней типовой конструкции (секций), с резьбой на концах каждого стержня, позволяющей соединение их по длине с помощью крепежных элементов, при этом резьбовые концы соседних стержней излучателя соединены крепежными элементами между собой с обеспечением электрического контакта, а стержни выполнены из проводящего материала. Изоляторы для установки излучателя представляют собой диэлектрические стержни и выполнены с крепежными элементами для монтажа на обшивку объекта установки антенны. Причем излучатель крепится на концы изоляторов с помощью разъемных узлов крепления. Причем во внутреннем объеме одного из изоляторов выполнен разрядник, одним концом электрически соединенный с излучателем, а другим концом электрически соединенный с обшивкой объекта установки антенны. Причем один из изоляторов (проходной изолятор) выполнен с вертикальным проводником в его полости, подключаемым одним концом к излучателю, а другим - к радиооборудованию.
При этом стержни излучателя выполнены металлизированными.
При этом крепежные элементы излучателя выполнены в виде резьбовых втулок, в том числе прямой и угловой конструкции.
При этом разъемные узлы крепления на изоляторах выполнены в виде хомутов с винтами.
При этом стержни выполнены из сортового проката (в т.ч. в виде трубок).
При этом модульная антенна радиотехнической системы дальней навигации снабжена обтекателем.
При этом проходной изолятор выполнен полым для уменьшения паразитной емкости.
При этом полость изолятора, в котором размещен разрядник, выполнена герметичной.
При этом для повышения удобства сборки наружная поверхность крепежных элементов снабжена сетчатым рифлением.
Заявленное решение поясняется чертежами. На фиг.1 показан проходной изолятор; на фиг.2 - опорный изолятор; на фиг.3 - изолятор с разрядником; на фиг.4 - вариант конфигурации антенны в виде Т-образного шлейфа для воздушного судна; на фиг.5 - пример установки антенны на ВС, где:
1 - излучатель (проводящий стержень);
2 - разъемный узел крепления;
2.1 - винт;
3 - проходной изолятор;
3.1 - вертикальный проводник;
3.2 - диэлектрический стакан;
3.3 - монтажная пластина (для крепления к обшивке);
3.4 - закладная;
3.5 - узел крепления;
4 - опорный изолятор;
4.1 - монтажная пластина (для крепления к обшивке);
4.2 - разъемный узел крепления;
4.3 - винт;
4.4 - диэлектрический стержень;
5 - изолятор с разрядником;
5.1 - диэлектрический стакан;
5.2 - монтажная пластина (для крепления к обшивке);
5.3 - закладная;
5.4 - регулировочный винт;
5.5 - нижний электрод;
5.6 - верхний электрод;
5.7 - проводящий стержень;
5.8 - закладная;
5.9 - разъемный узел крепления;
5.10 - винт.
Описание осуществления полезной модели может быть использовано в качестве примера для лучшего понимания ее сущности и изложено со ссылками на фигуры, приложенные к настоящему описанию. При этом приведенные ниже подробности призваны не ограничить сущность полезной модели, а сделать ее более ясной.
Модульная антенна радиотехнической системы дальней навигации состоит из:
излучателя, который выполнен сборным и состоит отдельных прямых стержней типовой конструкции (секций) 1, с резьбой на концах каждого стержня, позволяющей соединение их по длине с помощью крепежных элементов. При этом резьбовые концы соседних стержней излучателя соединены между собой крепежными элементами 2 и зафиксированы винтами 2.1. с обеспечением электрического контакта. Стержень выполнен из проводящего материала. Конфигурация стержня (длина, количество разветвлений, пространственное расположение на объекте установки) определяется исходя из желаемых электрических характеристик;
опорных изоляторов 4, изготовленных из диэлектрического материала, размещенных снаружи обшивки объекта установки и выполненных с возможностью монтажа на обшивку объекта установки антенны, например - состоящих из диэлектрического стержня 4.4, монтажной пластины 4.1 для крепления к обшивке, разъемного узла крепления 4.2 с винтами 4.3 для прижима проводящего стержня;
проходного изолятора 3, изготовленного из диэлектрического материала, размещенного снаружи обшивки объекта установки и выполненного с возможностью монтажа на обшивку объекта установки антенны, и состоящего из вертикального проводника 3.1 с узлом крепления 3.5 (клеммой для подключения к проводящему стержню), диэлектрического стакана 3.2 с закладными 3.4 для крепежных винтов и монтажной пластины 3.3 для крепления к обшивке;
изолятора с разрядником 5, размещенного снаружи обшивки объекта установки, и состоящего из диэлектрического стакана 5.1 с закладными 5.3 и 5.8 для крепежных винтов, монтажной пластины 5.2 для крепления к обшивке, разъемного узла крепления 5.9 с винтами 5.10, верхнего электрода 5.6, нижнего электрода 5.5, которые вместе формируют разрядник с регулируемым воздушным зазором, при этом верхний электрод 5.6 закреплен на проводящем стержне 5.7, который прижимается непосредственно к проводящему стержню 1, а нижний электрод 5.5 совмещен с регулировочным винтом 5.4, вращение которого позволяет регулировать величину воздушного зазора. При этом полость диэлектрического стакана 5, в которой находятся электроды 5.5 и 5.6 может быть выполнена герметичной, для исключения влияния атмосферного давления и влажности воздуха на пробивное напряжение разрядника.
Функционирование заявляемой модульной антенны радиотехнической системы дальней навигации происходит следующим образом (описание приведено для работы на передачу; работа на прием осуществляется аналогично, что является следствием из теоремы о взаимности в электродинамике).
Переменный ток из радиотехнического оборудования подается непосредственно на вертикальный проводник 3.1, проходит по нему до узла крепления 3.5 и перетекает на излучатель 1. Электромагнитные поля, создаваемые вертикальным проводником 3.1 и проводящим стержнем 1, наводят на проводящую конструкцию объекта установки токи, которые совместно с токами в вертикальном проводнике 3.1 и проводящем стержне 1 формируют диаграмму направленности антенны. В зависимости от конфигурации антенны (в частности, количества проходных изоляторов 3) можно обеспечить разные электрические характеристики, в частности подключив к проводящему стержню один проходной изолятор, соединенный с радиооборудованием (шлейфовая антенна Г- или Т-типа либо более сложная конфигурация (Y, Δ)) или несколько проходных изоляторов, из которых один соединен с радиооборудованием, а остальные соединены с обшивкой объекта установки (заземлены), что позволяет получить петлевую антенну, F-антенну и т.п. Также возможна установка нескольких несвязанных друг с другом проводящих стержней 1 для получения, например, петлевой антенны с дополнительной согласующей петлей.
При первоначальной установке антенны на объект к обшивке объекта с помощью монтажных пластин 4.1 и 3.3 присоединяются опорные изоляторы 4, проходной изолятор 3 и изолятор с разрядником 5. Количество и расположение изоляторов выбирается исходя из расчетных характеристик антенны. Далее на изоляторы укладываются секции проводящего стержня 1 и крепятся к ним через разъемные узлы крепления 4.2. Секции проводящего стержня соединяются разъемными узлами крепления 2, количество секций выбирается исходя из расчетных характеристик антенны. После крепления всех секций проводящего стержня проводится измерение характеристик антенны с подключением измерительного оборудования к вертикальному проводнику 3.1. Если характеристики антенны не соответствуют расчетным - выполняется настройка антенны путем изменения длины проводящего стержня или замены изоляторов. Разъемные узлы крепления в конструкции антенны позволяют производить монтаж, демонтаж и настройку без дополнительных операций (пайки, сварки и т.п.). Для существенного изменения длины проводящего стержня устанавливаются или демонтируются отдельные секции вместе с соответствующими изоляторами. Для уменьшения длины проводящего стержня на небольшую величину конец последней секции отпиливается, при этом, если стержень выполнен полым, устанавливается заглушка для герметизации полости. После установки антенны зазор между электродами изолятора с разрядником 5 настраивается вращением регулировочного винта 5.4.
При обнаружении неисправностей антенны в процессе эксплуатации проводится поиск неисправного компонента, после чего он демонтируется без демонтажа остальной антенны и заменяется на новый. При расположении опорных изоляторов с достаточно большим шагом возможна их замена без демонтажа проводящего стержня 1, для этого разбирается разъемный узел крепления 4.2, изолятор отсоединяется от обшивки объекта установки, а излучатель немного приподнимается для свободного извлечения изолятора.
Таким образом, расширение области применения происходит за счет того, что модульная антенна радиотехнической системы дальней навигации содержит соединенные излучатель и изоляторы.Излучатель, выполнен сборным, из отдельных стержней типовой конструкции (секций), с резьбой на концах каждого стержня, позволяющей соединение их по длине с помощью крепежных элементов, при этом резьбовые концы соседних стержней излучателя соединены крепежными элементами между собой с обеспечением электрического контакта. Стержни выполнены из проводящего материала. Изоляторы для установки излучателя, представляют собой диэлектрические стержни и выполнены с возможностью монтажа на обшивку объекта установки антенны; причем излучатель крепится на концы изоляторов помощью разъемных узлов крепления; причем во внутреннем объеме одного из изоляторов выполнен разрядник, одним концом электрически соединенный с излучателем, а другим концом электрически соединенный с обшивкой объекта установки антенны. Причем один из изоляторов (проходной изолятор) выполнен с вертикальным проводником в его полости, подключаемым одним концом к излучателю, а другим - к радиооборудованию.