АНТЕННА
ANTENNA

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в конструкциях зеркальных антенн.
Уровень техники
Среди зеркальных антенн наиболее распространенными являются антенны с отражателем в виде параболоида вращения. Однако такая форма отражателя сложна в изготовлении, вследствие высоких требований точности формы.
Более технологичной и простой в изготовлении является форма отражателя в виде параболического цилиндра или его части.
Известна антенна, используемая в составе радиолокационной станции (патент US 8558734, МПК H01Q 19/06, H01Q 15/14, опуб. 15.10.2013 г.), содержащая параболо-цилиндрический отражатель и линейку облучателей, размещенных на фокальной линии отражателя. Отражатель состоит из каркаса в виде тонких ребер с профилем в виде отрезка параболической линии, к которым присоединяются модульные пластинчатые элементы, образующие сплошную отражающую поверхность. Недостатком упомянутой конструкции антенны является большая парусность отражателя.
Известна сканирующая зеркальная антенна, содержащая основание, закрепленный на основании неподвижный облучатель и параболоцилиндрический отражатель, включающий каркас с параболическими направляющими пазами и гибкую отражающую пластину, установленную в пазах каркаса и шарнирно связанную с основанием (см. патент SU 1555737, МПК H01Q 3/20, опуб. 07.04.1990). За счет того, что часть каркаса не перекрыта отражающей пластиной, несколько снижена парусность отражателя.
В качестве наиболее близкого аналога для предлагаемого технического решения принята конструкция широкополосной многолучевой зеркальной антенны, раскрытая в патенте RU 2342748, МПК H01Q 19/10, опубл. 27.12.2008 г.
Ближайший аналог характеризуется следующими признаками, сходными с существенными признаками предлагаемой антенны, а именно: наличием отражателя в виде части параболического цилиндра и связанной с ним рамки, на которой закреплена линейка синфазных облучателей, размещенных на фокальной линии отражателя.
Существенным недостатком ближайшего аналога является большая парусность и вес антенны и, как следствие, низкая устойчивость антенны в условиях ветровых нагрузок и нагрузок из-за снежного покрова и обледенения.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение устойчивости антенны в условиях ветровых и прочих нагрузок.
Один достигаемый положительный технический результат заключается в обеспечении высокой механической прочности конструкции антенны при существенном снижении ее парусности и веса.
Другой достигаемый положительный результат заключается в повышении оперативности развертывания и свертывания антенны.
Поставленная задача решена благодаря тому, что в зеркальной антенне, содержащей отражатель в виде части параболического цилиндра и связанную с ним рамку, несущую линейку синфазных облучателей, размещенных на фокальной линии отражателя, согласно заявляемому изобретению, отражатель выполнен из ячеистой токопроводящей сетки, закрепленной на каркасе, и дополнительно связан с рамкой посредством, по меньшей мере, одной стойки, соединяющей их свободные края.
Под «свободными краями» рамки и отражателя понимаются края, противолежащие тем, которые связаны между собой, т.е. противоположные узлу соединения рамки и отражателя.
Одним отличием предлагаемой антенны является выполнение отражателя из ячеистой токопроводящей сетки, что позволяет существенно снизить вес отражателя и его парусность.
Другим отличием от ближайшего аналога является наличие, как минимум, одной стойки, соединяющей свободные края отражателя и рамки, несущей линейку облучателей.
Последовательно соединенные звенья: рамка, отражатель и стойка, образуют между собой замкнутый контур, в котором каждое из звеньев соединено с двумя другими. Такая конструкция, по-сравнению с незамкнутой конструктивной системой, имеющей место в ближайшем аналоге и других известных решениях, позволила существенно разгрузить узел соединения каркаса отражателя с рамкой и равномерно перераспределить нагрузки по всему периметру последних.
В результате стало возможным уменьшение поперечного сечения (толщины) рамки и каркаса отражателя, при сохранении требуемой механической прочности и жесткости конструкции.
Несмотря на наличие дополнительных элементов - стоек, конструкция антенны отличается легкостью, что особенно важно в случае установки антенны на мачте.
В совокупности отличительные признаки предлагаемого технического решения, а именно: выполнение отражателя из ячеистой токопроводящей сетки и введение в несущую конструкцию, по меньшей мере, одной стойки, дополнительно связывающей отражатель с рамкой, обеспечивают достижение высокой механической прочности и устойчивости работы антенны в условиях ветровых и снежных нагрузок и обледенения.
Выполнение отражателя в виде части (сегмента) параболического цилиндра позволяет вывести облучатели из поля излучения антенны.
Плоскость раскрыва облучателей развернута так, что обеспечивает равномерность облучения отражателя.
В случае использования одной стойки, ее размещают посередине рамки и выполняют из диэлектрического материала.
В случае установки двух стоек, их размещают по сторонам свободного края рамки, т.е. по бокам антенны.
Предпочтительно, чтобы все соединения между отражателем, рамкой и стойкой (или стойками) были выполнены шарнирными. В этом случае целесообразным является использование телескопических стоек, выполненных с возможностью фиксации своего рабочего положения посредством фиксатора.
Такое конструктивное решение обеспечивает возможность сворачивания (перевода антенны в транспортное положение) и разворачивания (установки антенны в рабочем положении) без осуществления полного демонтажа конструкции, что позволяет упростить монтажные работы и повысить оперативность развертывания и свертывания антенны.
Для перевода устройства в транспортное сложенное положение изменяют длину телескопической стойки (или стоек), при этом за счет шарнирных соединений рамка с облучателями поворачивается относительно отражателя и стойки и размещается в пределах габарита отражателя.
С одной стороны, предлагаемая конструкция обеспечивает возможность уменьшения габаритов и удобство транспортировки антенны, с другой стороны, в сложенном положении все элементы антенны остаются связанными между собой, что позволяет быстро перевести антенну в рабочее положение и обеспечить при этом точность расположения облучателей относительно фокуса отражателя.
В предпочтительных конкретных примерах реализации устройства:
- фиксатор рабочего положения стойки выполнен в виде уголка, приваренного одной полкой к стойке и выполненного с возможностью упора в рамку второй полкой;
- каркас отражателя образован поперечными ребрами в виде изогнутых по параболической линии пластин, соединенных между собой продольными элементами;
- каркас выполнен с элементами установки антенны на мачте, обеспечивающими возможность закрепления антенны в двух положениях;
- линейка облучателей состоит из зигзагообразных антенн с рефлектором, запитанных через делитель мощности синфазно и равноамплитудно;
- зигзагообразные антенны выполнены из металлических трубок или из фольгированных диэлектрических пластин, помещенных в защитный, радиопрозрачный корпус.
Возможность промышленной осуществимости предлагаемого технического решения подтверждается приведенным ниже примером, иллюстрированным чертежами, на которых приведены:
на фиг. 1 - предлагаемая антенна, общий вид, изометрия;
на фиг. 2 - вид А с фиг. 1;
на фиг. 3 - вид В с фиг. 1;
на фиг. 4 - иллюстрирован процесс сложения антенны;
на фиг. 5 - антенна в сложенном виде (транспортное положение);
на фиг. 6 - фрагмент с фиг. 4;
на фиг. 7 - показан пример установки антенны на мачте.
Осуществление изобретения
Антенна содержит (см. фиг. 1) отражатель 1, выполненный в виде части параболического цилиндра, шарнирно соединенную с ним рамку 2 с закрепленной на ней линейкой синфазных облучателей 3, размещенных на фокальной линии отражателя 1, и телескопические стойки 4, шарнирно соединенные со свободными краями отражателя 1 и рамки 2 и зафиксированные в рабочем положении посредством уголков - упоров 5.
Отражающая поверхность отражателя 1 выполнена из ячеистой токопроводящей сетки 6, закрепленной на внутренней поверхности силового каркаса, включающего поперечные ребра 7 в виде изогнутых по параболической линии алюминиевых пластин, соединенных продольными элементами 8 (фиг. 2-3).
Размер ячеи и диаметр проволоки сетки 6 определяется исходя из требуемого уровня экранировки отражателя в рабочем диапазоне частот, по известным графическим зависимостям (см. книгу Г.З. Айзенберг. Антенны ультракоротких волн. Связьиздат. 1957 г., с. 555).
В качестве облучателей могут быть использованы любые известные. В конкретном примере осуществления полезной модели линейка облучателей состоит из зигзагообразных антенн с рефлектором, запитанных через делитель мощности синфазно и равноамплитудно. Зигзагообразные антенны могут быть выполнены из металлических трубок или фольгированных диэлектрических пластин, помещенных в защитный радиопрозрачный корпус.
В приведенном примере стойки 4 выполнены из металлического профиля, размещены по краям рамки 2 и практически не попадают в поле излучения антенны.
При этом приведенный пример не исключает возможность использования одной стойки, которую в этом случае размещают посередине рамки и выполняют из диэлектрического материала.
На фиг. 4 показано, что, изменяя длину телескопических стоек 4 и поворачивая их и рамку 2 относительно отражателя 1, можно сложить антенну, разместив при этом линейку облучателей 3 в объеме отражателя 1. Сам отражатель 1 имеет жесткую неизменяемую конструкцию.
В сложенном положении (см. фиг. 5) антенна более компактна, что облегчает процесс ее транспортировки.
Для установки антенны в рабочее положение действия выполняют в обратном порядке. Растягивают телескопические стойки 4, одновременно поворачивая их и рамку 2 относительно друг друга и относительно отражателя 1. Звенья разворачиваются до тех пор, пока уголок 5, приваренный одной полкой к стойке 4, не упрется в рамку 2 своей второй полкой (см. фиг. 2 и фиг. 6).
Уголок 5 препятствует дальнейшему удлинению стойки 4 и фиксирует ее положение относительно рамки 2. В этом положении линейка облучателей 3, жестко закрепленная на рамке 2, занимает свое положение строго на фокальной линии отражателя 1. Таким образом, нет необходимости выверять положение облучателей при каждом новом развороте антенны в рабочем положении.
Антенна может быть установлена на опоре, например на мачте 9, см. фиг. 7.
Для возможности закрепления антенны на мачте каркас снабжен специальными установочными элементами 10, причем последние могут обеспечивать закрепление антенны с горизонтальной и вертикальной ориентацией фокальной линии отражателя 1.