АНТЕННА ДЛЯ ПРИЕМА И УСИЛЕНИЯ СИГНАЛОВ
ANTENNA FOR RECEIVING AND AMPLIFYING SIGNALS

Изобретение относится к антенной технике и, в частности, к конструкции микрополосковых антенных устройств. Антенна для приема и усиления сигналов может быть использована как в системах спутниковой навигации, в частности GPS - ГЛОНАСС, так и в системах связи, передачи информации, а также в качестве элемента антенной решетки.
В качестве прототипа была выбрана полезная модель «Микрополосковая приемная активная антенна» (патент №34806 РФ). Сущность полезной модели заключается в использовании двух точек для подключения дискового излучателя. Для этого в состав микрополосковой приемной активной антенны введен кольцевой делитель на два, который подключает дисковой излучатель в двух точках со сдвигом фаз 90 градусов. Точки подключения дискового излучателя определены для обеспечения правокруговой поляризации и оптимального согласования в широкой полосе частот. Широкая диаграмма направленности микрополосковой приемной активной антенны, низкий коэффициент шума и высокое усиление малошумящего усилителя позволяет осуществлять прием сигналов спутников, находящихся в полусфере, в частности навигационных, и надежную работу любых приемников - вычислителей, в частности для систем GPS - ГЛОНАСС.
Недостаток вышеуказанной полезной модели состоит в возникновении волноводных типов волн, отрицательно влияющих на функционирование малошумящего усилителя антенны.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение приема и усиления сигналов с максимальной чувствительностью антенны.
Для достижения указанных технических результатов в антенне для приема и усиления сигналов, состоящей из дискового излучателя, кольцевого делителя на два, малошумящего усилителя, корпуса антенны и защитного обтекателя-колпака, корпус антенны выполнен единым для дискового излучателя, кольцевого делителя на два и малошумящего усилителя, с отсеком для малошумящего усилителя, для обеспечения приема и усиления сигналов с максимальной чувствительностью антенны, при этом в отсеке для малошумящего усилителя на внутренней стороне крышки корпуса размещен поглотитель, для ослабления волноводных типов волн в отсеке для малошумящего усилителя, а также верхняя часть корпуса выполнена с углублением, в котором установлена пружинная посеребренная прокладка по всему периметру верхней части корпуса, которая обеспечивает надежный электрический контакт по всему периметру кольцевого делителя на два.
Отличительным признаком от прототипа является то, что в антенне корпус антенны выполнен единым для дискового излучателя, кольцевого делителя на два и малошумящего усилителя, с отсеком для малошумящего усилителя, при этом в отсеке для малошумящего усилителя на внутренней стороне крышки закреплен поглотитель, а также верхняя часть корпуса выполнена с углублением, в котором установлена пружинная посеребренная прокладка по всему периметру верхней части корпуса.
На фиг.1 изображен внешний вид антенны.
На фиг.2 изображен вид сечений деталей антенны.
Антенна для приема и усиления сигналов, состоит из дискового излучателя 1, кольцевого делителя на два 2, малошумящего усилителя 3, корпуса 4, защитного обтекателя-колпака 9.
Корпус 4 антенны выполнен из алюминиевого сплава и состоит из отсека 5 для малошумящего усилителя 3, крышки 6 корпуса, прижимного кольца 7, также как и корпус 4 выполненного из алюминиевого сплава, фиксирующего уплотнителя 8, выполненного в виде резинового кольца, поглотителя 10.
Верхняя часть корпуса 4 антенны выполнена в виде диска, на который устанавливается кольцевой делитель 2 и дисковый излучатель 1. Диаметр диска больше диаметра дискового излучателя 1 на технологическую величину крепления защитного обтекателя-колпака 9. Пластина дискового излучателя 1 и кольцевой делитель на два 2 выполнены из фольгированного армированного фторопласта ФАФ. Дисковый излучатель 1 запитан в двух точках посредством кольцевого делителя 2 на два, обеспечивая при этом работу дискового излучателя 1 в широкой полосе частот с круговой поляризацией. К нижней пластине кольцевого делителя на два 2 припаяна вилка радиочастотного соединителя 14, которая соединяется с розеткой 15, находящейся в углублении в верхней части корпуса антенны 4.
Защитный обтекатель-колпак 9 выполнен из фторопласта, плотно прилегает к фиксирующему уплотнителю 8 и служит для защиты от температурных перепадов от -50° до +200°, от воздействия дождя, тумана, песка, пыли, солнечной радиации. Прижимное кольцо 7, фиксирующий уплотнитель 8 и верхняя часть корпуса 4 имеют шесть совпадающих между собой отверстий 11, которые соединяются при помощи крепежных элементов, в виде полых заклепок, объединяя детали антенны.
Нижняя часть корпуса 4 имеет прямоугольный отсек 5, предназначенный для установки малошумящего усилителя 3 (см. фиг.2). Малошумящий усилитель 3 выполнен на микрополосковой подложке из материала поликор по тонкопленочной гибридной технологии и представляет собой четырехкаскадный транзисторный усилитель, имеющий низкий коэффициент шума. Первый каскад малошумящего усилителя выполнен на полевом транзисторе, который обеспечивает заданный коэффициент шума и требуемый уровень защиты от наведенной мощности соседних источников мощных сигналов. Между первым и вторым каскадом включен микрополосковый фильтр, обеспечивающий вместе с излучателем 1 и кольцевым делителем на два 2 необходимую избирательность. Второй, третий и четвертый каскады малошумящего усилителя 3 выполнены на биполярных транзисторах и обеспечивают необходимое усиление. Коэффициент усиления малошумящего усилителя 3 достаточен для компенсации избыточных потерь в длинном кабеле. Питание малошумящего усилителя 3 (+5 Вольт) подается по коаксиальному кабелю от удаленного приемника. По этому же кабелю происходит передача сигнала с выхода малошумящего усилителя 3 на удаленный приемник. Подложка малошумящего усилителя 3 вплотную прилегает к штырю 17 розетки 15, и соединяются они с помощью перемычки. Таким образом, благодаря минимальной длине всего высокочастотного тракта уменьшаются потери сигнала, и увеличивается чувствительность антенны. На отсеке 5 для малошумящего усилителя 3 с внешней стороны имеются разъем 12 для передачи сигнала на удаленный приемник-вычислитель и трубка 13 для заполнения корпуса инертным газом и герметизации.
В отсеке 5 для малошумящего усилителя 3 на внутренней стороне крышки 6 корпуса 4 закреплена пластина поглотителя 10, выполненная из материала ферроэпоксид, с целью поглощения электромагнитной энергии волноводных типов волн в отсеке 5 для малошумящего усилителя 3. Крышка 6 корпуса также является крышкой 4 отсека 5 для малошумящего усилителя 3.
Отсек 5 для малошумящего усилителя 3 герметизируется пайкой, при помощи которой крышка 6 отсека 5 опаивается по периметру корпуса 4 и заполняется аргоном с избыточным давлением 0,2 атмосферы через трубку 13. Радиочастотные герметичные соединители, т.е. вилка радиочастотного соединителя 14 и розетка 15 также герметизируется пайкой.
По периметру верхней части корпуса 4 в углублении закреплена пружинная прокладка 16, обеспечивающая равномерный электрический контакт по всему периметру, а для обеспечения эффективности и долговечности антенны пружинная прокладка 16 покрыта серебром. В поперечном сечении пружинная прокладка 16 имеет г-образную форму.
Сущность работы данного изобретения заключается в том, что антенна принимает сигналы от спутников, находящихся в полусфере. Принятые сигналы с дискового излучателя 1 поступают на кольцевой делитель на два 2, далее через коаксиальный переход поступают в малошумящий усилитель 3, где происходит усиление этих сигналов, при этом поглотитель 10 осуществляет поглощение электромагнитной энергии волноводных типов волн в отсеке 5 для малошумящего усилителя 3. С выхода малошумящего усилителя 3 через разъем 12 принятые и усиленные сигналы поступают по кабелю на удаленный приемник, а удаленный приемник передает напряжение питания на малошумящий усилитель 3 антенны +5 Вт.
Таким образом, благодаря принятым техническим решениям антенна для приема и усиления сигналов надежно обеспечивает прием сигналов от спутников, находящихся в полусфере.