ПОЛУПРОЗРАЧНЫЙ ЭКРАН ДЛЯ АНТЕННЫ РАДИОНАВИГАЦИОННОГО ПРИЕМНИКА
SEMITRANSPARENT SCREEN FOR ANTENNA OF RADIO-NAVIGATION RECEIVER

Изобретение относится к средствам радионавигации, в частности к экранирующим структурам антенн, которые предназначены для подавления электромагнитного излучения в направлении за экран в диапазоне частот от 1 до 1.8 ГГц.
В настоящее время известны экраны антенн радионавигационных приемников, уменьшающие уровень электромагнитного излучения в направлении за экран. Так, например, устройство по патенту US 6100855, приоритет от 26.02.1999, МПК H01Q 1/12 содержит описание экрана для микрополосковой антенны радионавигационного приемника, содержащего металлический диск с нанесенным на него слоем радиопоглощающего материала. Радиус экрана составляет четверть длины волны принимаемого электромагнитного излучения. Данная конструкция позволяет подавить поверхностные токи экрана, что в свою очередь уменьшает уровень электромагнитного излучения в направлении за экран. Однако такая конструкция имеет большие габариты по толщине и обеспечивает низкую эффективность подавления излучения. Также, в силу наличия радиопоглощающего материала, появляются значительные потери активной мощности в экране, что приводит к уменьшению коэффициента усиления антенны с экраном.
Известно также устройство по патенту US 5694136, приоритет от 13.03.1996, МПК H01Q 1/38, которое содержит описание экрана для антенны радионавигационного приемника. Экран антенны выполнен на основе тонкого слоя непроводящего материала, который характеризуется поверхностным сопротивлением. Экран имеет центральную область, выполненную из проводящего материала, а также периферийную область, в которой поверхностное сопротивление увеличивается от центра к краю экрана. К недостаткам этого экрана следует отнести то, что при нанесении тонкого непроводящего слоя возникают трудности реализации сложных профилей распределения поверхностного сопротивления по экрану. Также, в силу потери активной мощности в слое непроводящего материала, уменьшается коэффициент усиления антенны с экраном. В силу того, что в слое непроводящего материала не происходит накопления реактивной мощности, данный экран не позволяет обеспечить требуемый уровень подавления электромагнитного излучения. Устройство по патенту US 5694136 является наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и может быть принято в качестве прототипа.
Целью заявленного изобретения является создание полупрозрачного экрана для антенны радионавигационного приемника, не имеющего указанных выше недостатков прототипа и обеспечивающего уменьшение электромагнитного излучения в направлении за экран для частотного диапазона 1-1.8 ГГц.
Указанная цель достигается за счет новой конструкции полупрозрачного экрана, содержащего диэлектрический диск с выполненными на нем концентрическим металлическими полосами, на которых имеются контактные площадки с напаянными катушками индуктивности, или резисторами, или конденсаторами, соединяющими смежные концентрические металлические полосы.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает вид сверху полупрозрачного экрана с концентрическими металлическими полосами;
Фиг.2 изображает сечение А-А полупрозрачного экрана с концентрическими металлическими полосами;
Фиг.3 изображает вид сверху варианта исполнения полупрозрачного экрана с секционными концентрическими металлическими полосами.
Устройство полупрозрачного экрана для антенны радионавигационного приемника по данному изобретению представляет собой тонкий диэлектрический диск 1 с коэффициентом диэлектрической проницаемости в диапазоне 1.02-15. Значения толщины диэлектрического диска выбраны в диапазоне 0.2 мм-3 мм. Размер диаметра диэлектрического диска выбран в диапазоне 200 мм-400 мм. На поверхности диэлектрического диска выполнены концентрические металлические полосы 2 любым из методов химической металлизации диэлектрика. Ширина и толщина металлической полосы выбрана в пределах 2 мм-10 мм и 0.5 мкм-1 мм соответственно. На лицевой стороне концентрических полос имеются контактные площадки 3 прямоугольной формы, выполненные любым технологическим способом, с размерами сторон 0.5 мм-4 мм. На контактные площадки смежных металлических полос, лежащие вдоль одной радиальной линии, могут быть напаяны катушки индуктивности, или резисторы, или конденсаторы 4. Контактные площадки располагаются вдоль концентрических металлических полос с постоянным угловым шагом, который выбирается в диапазоне от 1° до 30°. Номиналы напаиваемых катушек индуктивности выбраны в пределах от 1 нГн до 250 нГн, резисторов в пределах от 10 Ом до 300 кОм и конденсаторов в пределах от 0.2 пФ до 70 пФ соответственно. В центре полупрозрачного экрана имеется вырез 5 для размещения антенного элемента. В качестве антенного элемента может быть использован микрополосковый излучатель, электрический вибратор, спиральная антенна. С лицевой стороны концентрические металлические полосы и зазор между ними покрыты защитной паяльной маской 6.
Также экран может быть выполнен в ином конструктивном варианте, в котором концентрические металлические полосы выполнены секционными, при этом дополнительно на концах каждой секции выполнены контактные площадки, на которые могут быть напаяны катушки индуктивности или резисторы или конденсаторы.
Устройство работает следующим образом.
При работе устанавливаемого в проеме выреза 5 антенного элемента на прием или передачу на полупрозрачном экране наводится электрический ток. Катушки индуктивности, резисторы и конденсаторы 4, напаянные на контактные площадки 3 смежных концентрических металлических полос 2, необходимы для создания электрического контакта между указанными полосами, и в силу этого они обеспечивают протекание электрического тока по всему экрану. Распределение амплитуды и фазы электрического тока на экране вдоль радиального направления зависит от номиналов напаиваемых катушек индуктивности, резисторов и конденсаторов. Электрический ток на экране создает диаграмму направленности электромагнитного излучения, которая суммируется с диаграммой направленности электромагнитного излучения антенного элемента в направлении за экран в противофазе. В результате, электромагнитное излучение в направлении за экран сильно уменьшается. Уменьшение электромагнитного излучения в направлении за экран позволяет уменьшить погрешность измерения координат местоположения радионавигационного приемника, который подключается к антенному элементу. Диэлектрический диск 1 частично отражает, и частично пропускает электромагнитное излучение, что дополнительно уменьшает уровень электромагнитного излучения в направлении за экран. Защитная паяльная маска 6 препятствует воздействию неблагоприятных факторов внешней среды на полупрозрачный экран, что обеспечивает стабильность его электрических параметров.
Эффективность устройства
При уменьшении уровня электромагнитного излучения в направлении за экран в радионавигационном приемнике, который подключается к антенне с полупрозрачным экраном, существенно уменьшается ошибка определения координат местоположения данного приемника, которая вызвана эффектом многолучевого распространения радиосигнала. При использовании антенны с полупрозрачным экраном погрешность определения текущей позиции радионавигационного приемника не превосходит одного метра. При использовании антенны без полупрозрачного экрана, погрешность определения текущей позиции радионавигационного приемника может достигать до 5 метров.