Корабельная частотонезависимая УКВ антенная система
SHIPBORNE FREQUENCY-INDEPENDENT VHF ANTENNA SYSTEM

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для создания антенных систем ультракоротковолнового (УКВ) диапазона в условиях ограниченной поверхности их размещения с целью улучшения электромагнитной обстановки работы РЭС, например, на кораблях и судах. Наиболее распространенным к использованию частотного спектра УКВ диапазона относятся участки спектра:
- первый участок от 100 МГц до 400 МГц, данный участок радиоспектра используется для ближней связи направления «корабль-корабль», «корабль-берег», «корабль-самолет» и т.д.;
- второй участок от 400 МГц до 800 МГц, данный участок радиоспектра используется для связи через низколетящие спутники Земли;
- третий участок от 800 МГц до 5000 МГц, данный участок радиоспектра используется для сотовой связи стандартов 3, 4 и 5 поколения;
- четвертый участок от 5000 МГц до 10000 МГц, данный участок радиоспектра используется для связи через геостационарные спутники земли.
Для работы в диапазоне частот первого участка от 100 МГц до 400 МГц используются антенны: цилиндрический симметричный вибратор (Фиг. 1), конический симметричный вибратор (Фиг. 2), дискоконусная антенна (Фиг. 3), симметричный шунтовой вибратор Айзенберга (Фиг. 4).
На Фиг. 1 представлен цилиндрический симметричный полуволновый вибратор с токами синфазными в плечах , работающий в диапазоне от 100 МГц до 150 МГц для ближней радиосвязи, который содержит два проволочных цилиндра 2 соединенные через коническую форму цилиндров к двухпроводной питающей линии 3, закреплены цилиндры 2 с использованием изолятора 4.
1. «Судовые антенны» М.В. Вершкова и О.Б. Миротворского. - Л:, изд. «Судостроение», с. 188, 1990 г.
2. «Антенны» том 1, Карл Ротхаммель - М; изд. Данвел, с. 43. 2005 г.
0
НАС
0
0
0
0
0
0
0
8
Недостатком цилиндрического симметричного полуволновый вибратора являются ограниченный диапазон использования частот антенны, значительный вес и габариты. Длина вибратора играет важную роль в излучающих качествах антенны. Резонансная частота ƒ или частота настройки ƒ=ƒ антенны связана с резонансной длиной волны λ и длиной  плеча вибратора следующими соотношениями: ; ƒ=С/λ, где С - скорость света (3⋅10, м/с). Режим работы с параметрами ; ƒ=C/λ называется режимом собственной длины волны. Коэффициент перекрытия для штыря равен 1,2. Каждое плечо симметричного вибратора настроено на среднюю частоту диапазон ƒ=125 МГц, при этом длина волны равна λ=2,4 м. Следовательно, длина каждого плеча вибратора  Направленные свойства симметричного вибратора с максимумом излучения в плоскости перпендикулярной к оси плеч вибратора, диаграмма направленности в виде восьмерки представлена на фиг. 1. Вопросы разработки малогабаритных антенных устройств остаются актуальными всех диапазонов радиочастот, так как эффективность излучения любой антенны зависит от соотношения между физическими размерами антенны и длиной волны. Из представленных расчетов оптимальный размер плеча симметричного вибратора равен четверти длины волны  Это наименьший размер, при котором возможен резонанс антенны, как колебательного контура, что дает чисто активное входное сопротивление и облегчает согласование антенны с фидером. При уменьшении физических размеров вибратора возрастает емкостная реактивная составляющая входного сопротивления антенны, что не позволяет эффективно передавать энергию из фидера в антенну.
0
0
0
На Фиг. 2 представлен биконический вибратор, который работает в диапазоне частот от 100 МГц до 400 МГц для ближней радиосвязи, где 1 - плечи биконического вибратора, двухпроводная линия 2, обеспечивающая подключение генератора, коничность определяется углом θ, а длина плеча соответствует средней частоте рабочего диапазона ƒ=250 МГц,  λ=С/ƒ. Направленные свойства биконического вибратора с максимумом излучения в плоскости перпендикулярной к оси плеч вибратора, диаграмма направленности в виде восьмерки Направленные свойства биконического вибратора с максимумом излучения в плоскости перпендикулярной к оси плеч вибратора, диаграмма направленности в виде восьмерки представлена на фиг. 2. («Антенны» том 1, Карл Ротхаммель - М; изд. Данвел, с. 195. 2005 г.)
0
0
0
На Фиг. 3 представлена дискоконусная антенна, которая работает в диапазоне частот от 100 МГц до 150 МГц для ближней радиосвязи, где 1 - диск, 2 - изолятор, 3 - конус соединенный с корпусом 4, последний обеспечивает жесткость конструкции, а внутри корпуса 4 располагается коаксиальный кабель питания антенны; антенна отличается жесткостью конструкции, но ограниченным рабочим диапазоном рабочих частот; длина конуса  определяется средней частотой настройки антенны или ƒ=125 МГц, откуда  λ=С/ƒ. Направленные свойства дискоконусной антенны с максимумом излучения в плоскости диска, диаграмма направленности в виде восьмерки представлена на фиг. 3. («Антенны» часть 2, под редакцией Ю.К. Муравьева - Л; изд. ВКАС, с. 33, 1963 г.)
0
0
0
На Фиг. 4 представлен симметричный шунтовой вибратор Айзенберга, который работает в диапазоне частот от 100 МГц до 400 МГц для ближней радиосвязи, где 1 - плечо симметричного вибратора, представляющий собой проволочный цилиндрической формой, вибраторы соединены между собой шунтами 2 и 3; в центральной части шунты соединены с опорой 4; длина плеч  определена средней частотой настройки антенны или ƒ=250 МГц, откуда  λ=С/ƒ. Направленные свойства вибратора с максимумом излучения в плоскости перпендикулярной к оси плеч вибратора, диаграмма направленности в виде восьмерки.
0
0
На Фиг. 5 представлена двухзаходная логоспиральная коническая антенна, работающая в диапазоне от 400 МГц до 800 МГц для радиосвязи через низколетящие спутники, где 1 - первая логоспираль антенны, соединенная с одной стороны с клеммой 5 и заземленная с противоположной стороны, 2 - вторая логоспираль антенны, соединенная с одной стороны с клеммой 4 и заземленная с противоположной стороны, 3 - коническая поверхность для размещения спиралей, 6 - угол конической поверхности равный 10, для формирования диаграммы направленности в пределах 150. Направленные свойства представлены на фиг. 5. («Антенны» часть 2, под редакцией Ю.К. Муравьева - Л; изд. ВКАС, с. 46, 1963 г.)
На Фиг. 6 представлен симметричный шунтовой вибратор Айзенберга, работающий в диапазоне от 800 МГц до 1000 МГц для сотовой радиосвязи стандарта третьего поколения, для четвертого и пятого поколений в диапазонах от 1000 МГц до 5000 МГц; где 1 - сечение плеч симметричного вибратора 3, шунт - 2. Направленные свойства вибратора с максимумом излучения в плоскости перпендикулярной к оси плеч вибратора, диаграмма направленности в виде восьмерки.
На Фиг. 7 представлена двухзеркальная антенна Кассегрена, где 1 - первое зеркало в форме параболоида вращения, 2 - второе зеркало в форме гиперболоида вращения, 3 - рупорный облучатель гиперболоида 2, направленные свойства рупорного облучателя - 4; недостаток антенны в значительных размерах первого зеркала - от 1.2 метра до 1,8 метра и необходимость иметь систему наведения острой диаграммы направленности на геостационарный спутник.
На Фиг. 8 представлена антенный комплекс «Стандарт-А» с антенной Кассегрена (параболоид) с размерами первого зеркала - от 1.2 метра до 1,8 метра, работающая на судах в системе спасения судов на море в диапазоне на прием 1535-1543 МГц и на передачу 1636-1645 МГц через геостационарный спутник, для обеспечения стабилизации на борту судна, колеблющего от волнения моря, вес антенного комплекса 3000 кг; система стабилизации имеет две степени свободы, сформированной на двух рамках с взаимно перпендикулярными осями: ось отработки дифферента и ось отработки крена; для удержания параболоида в вертикальном положении используется противовес, размещенный в цилиндре, однако цилиндр ограничивает углы отклонения противовеса, чем снижает работу антенного комплекса «Стандарт-А» в диапазоне волнений моря. Обладает острой диаграммой направленности с коэффициентом направленного действия от 1000 до 10000. («Судовые антенны» М.В. Вершкова и О.Б. Миротворского. - Л:, изд. «Судостроение», с. 206, 1990 г.)
На фиг. 9 спутниковая антенна индивидуального пользования, работает в диапазоне от 8 до 12 ГГЦ. Антенна содержит 1 - параболоид вращения, 2 - конвертер с интегральным облучателем, 3 - питающий кабель и 4 - крепление конвертера. Например, спутниковый конвертер (LNB) - приемное устройство, объединяющее в себе малошумящий усилитель (МШУ, LNA) принимаемого со спутника сигнала и понижающий преобразователь частоты и поляризатор. Конвертер устанавливается на облучателе спутниковой антенны и подключается к приемному оборудованию коаксиальным кабелем, поэтому же кабелю осуществляется питание конвертера и, если требуется, передача управляющих сигналов.
Антенны и антенные комплексы широко представлены в литературе:
- «Антенны УКВ» Г.З. Айзенберг. - М:, изд. Связьиздат. 1971 г.
- «Судовые антенны» М.В. Вершкова и О.Б. Миротворского. - Л:, изд. «Судостроение», 1990 г.
- «Антенны» часть 2, под редакцией Ю.К. Муравьева - Л; изд. ВКАС, 1963 г.
- «Антенны» том 1, Карл Ротхаммель - М; изд. Данвел, 2005 г.
В качестве прототипа использован симметричный полуволновый вибратор, представленный на Фиг. 1. и содержащий два плеча 2 в виде проволочных цилиндров длиной  и к точкам питания, подключенные через проводник конической формы 1.
Прототип и представленные антенны, и антенный комплекс, имеют следующие недостатки:
- для перекрытия диапазона частот от 100 МГц до 10 ГГц используются большое количество разной конструкции антенн, что создает сложность по размещению в условиях ограниченных площадей носителей, которые используют в полном объеме указанный радиочастотный спектр;
- используемые на судах антенны обладают низкими диапазонными свойствами;
- используемые на судах антенны обладают низкими массогабаритными характеристиками.
Целью разработки антенной системы является создание условий работы корабельной УКВ антенной системы уменьшающей или исключающей влияние излучения системы на электромагнитную обстановку корабля в которой работает множество РЭС за счет значительного сокращения размеров антенн; повышение мощности излучения передающей системы за счет сложения мощности излучения в пространстве от совместной работы нескольких излучателей; уменьшения массогабаритных характеристик для возможного размещения в любых условиях верхней палубы корабля, судна. На фиг. 15 и фиг. 16 представлены два симметричных вибратора, построенных на основе совместного использования нескольких компланарных линий, что позволило изменить частотные и массогабаритные характеристики. А совместное использование нескольких вибраторов в одном приемопередающем модуле (фиг. 20, фиг. 21 и фиг. 23) позволяет совокупность существенных признаков заявляемого устройства обеспечит достижение поставленной цели.
1
N
1
N
Поставленная цель достигается введением антенной системы, представленной фиг. 10 и состоящей из N приемопередающих модулей начиная с первого модуля - 1 по N - 1, согласующего устройства - 2, блока фильтров - 3, первый радиоприемник 4 на рабочий диапазон от 100 МГц по 200 МГц и первый радиопередатчик 5 на рабочий диапазон 100 МГц по 200 МГц; второй радиоприемник 6 на рабочий диапазон от 200 МГц по 400 МГц и второй радиопередатчик 7 на рабочий диапазон 200 МГц по 400 МГц; третий радиоприемник 8 на рабочий диапазон от 400 МГц по 800 МГц и третий радиопередатчик 9 на рабочий диапазон 400 МГц по 800 МГц; четвертый радиоприемник 10 на рабочий диапазон от 800 МГц по 1000 МГц и четвертый радиопередатчик 11 на рабочий диапазон 800 МГц по 1000 МГц; пятый радиоприемник 12 на рабочий диапазон от 1000 МГц по 2000 МГц и пятый радиопередатчик 13 на рабочий диапазон 1000 МГц по 2000 МГц; шестой радиоприемник 14 на рабочий диапазон от 2000 МГц по 5000 МГц и шестой радиопередатчик 15 на рабочий диапазон 3000 МГц по 5000 МГц; седьмой радиоприемник 16 на рабочий диапазон от 5000 МГц по 8000 МГц и седьмой радиопередатчик 17 на рабочий диапазон 5000 МГц по 8000 МГц; восьмой радиоприемник 18 на рабочий диапазон от 8000 МГц по 9000 МГц и седьмой радиопередатчик 19 на рабочий диапазон 8000 МГц по 9000 МГц; девятый радиоприемник 20 на рабочий диапазон от 9000 МГц по 10000 МГц и девятый радиопередатчик 21 на рабочий диапазон 9000 МГц по 10000 МГц; 22 - корпус корабля, судна; при этом N приемопередающих модулей, начиная с первого модуля - 1 по N - 1, соединены коаксиальным кабелем через согласующее устройство 2 с блоком фильтров 3; первый выход блока фильтров соединен с входом первого радиоприемного устройства 4 на рабочий диапазон от 100 МГц по 200 МГц, а первый вход блока фильтров 3 соединен с выходом первого радиопередатчика 5 на рабочий диапазон 100 МГц по 200 МГц; второй выход блока фильтров 3 соединен с входом второго радиоприемника 6 на рабочий диапазон от 200 МГц по 400 МГц, а второй вход блока фильтров 3 соединен с выходом второго радиопередатчика 7 на рабочий диапазон 200 МГц по 400 МГц; третий выход блока фильтров 3 соединен с входом третьего радиоприемника 8 на рабочий диапазон от 400 МГц по 800 МГц, а третий вход блока фильтров 3 соединен с выходом третьего радиопередатчика 9 на рабочий диапазон 400 МГц по 800 МГц; четвертый выход блока фильтров 3 соединен с входом четвертого радиоприемника 10 на рабочий диапазон от 800 МГц по 1000 МГц и четвертый вход блока фильтров 3 соединен с выходом четвертого радиопередатчика 11 на рабочий диапазон 800 МГц по 1000 МГц; пятый выход блока фильтров 3 соединен с входом пятого радиоприемника 12 на рабочий диапазон от 1000 МГц по 2000 МГц и пятый вход блока фильтров 3 соединен с выходом пятого радиопередатчика 13 на рабочий диапазон 1000 МГц по 2000 МГц; шестой выход блока фильтров 3 соединен с входом шестого радиоприемника 14 на рабочий диапазон от 2000 МГц по 5000 МГц и шестой вход блока фильтров 3 соединен с выходом шестого радиопередатчика 15 на рабочий диапазон 3000 МГц по 5000 МГц; седьмой выход блока фильтров 3 соединен с входом седьмого радиоприемника 16 на рабочий диапазон от 5000 МГц по 8000 МГц и седьмой вход блока фильтров 3 соединен с выходом седьмого радиопередатчика 17 на рабочий диапазон 5000 МГц по 8000 МГц; восьмой выход блока фильтров 3 соединен с входом восьмого радиоприемника 18 на рабочий диапазон от 8000 МГц по 9000 МГц и восьмой вход блока фильтров 3 соединен с выходом восьмого радиопередатчика 19 на рабочий диапазон 8000 МГц по 9000 МГц; девятый выход блока фильтров 3 соединен с входом девятого радиоприемника 20 на рабочий диапазон от 9000 МГц по 10000 МГц и девятый вход блока фильтров 3 соединен с выходом девятого радиопередатчика 21 на рабочий диапазон 9000 МГц по 10000 МГц;
1
2
3
4
N-1
N
На фиг. 11 согласующее устройство 2 содержащее согласующий трансформатор Тр.1, представленный одной первичной обмотки I и вторичной обмотки II из N обмоток, при этом первый приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» первой вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой первой вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; второй приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» второй вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой второй вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; третий приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» третьей вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой третьей вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; четвертый приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» четвертой вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой четвертой вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; N-1 приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» N-1 вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой N-1 вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; N приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» N вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой N вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; клемма «а» первичной обмотки I трансформатора Тр.1 соединена с коаксиальным кабелем К входа-выхода «О» согласующего устройства 2, а клемма «б» первичной обмотки I трансформатора Тр.1 заземлена.
1
9
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
6
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
9
9
9
9
На фиг. 12 представлен блок фильтров 3, содержащий согласующий трансформатор Тр.1 с одной первичной обмоткой и девятью вторичными обмотками, а также девять фильтров, с первого Ф по девятый Ф, при этом коаксиальный кабель К входа-выхода «о» соединен с клеммой «б» первичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «а», этой первичной обмотки трансформатора Тр.1, заземлена; первая вторичная обмотка 1 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» первая вторичная обмотка 1 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход первого фильтра Ф с первым выходом блока фильтров 3, а второй вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом первого фильтра Ф; вторая вторичная обмотка 2 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» вторая вторичная обмотка 2 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход второго фильтра Ф с третьим выходом блока фильтров 3, а четвертый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом второго фильтра Ф; третья вторичная обмотка 3 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» третья вторичная обмотка 3 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход третьего фильтра Ф с пятым выходом блока фильтров 3, а шестой вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом третьего фильтра Ф; четвертая вторичная обмотка 4 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» четвертая вторичная обмотка 4 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход четвертого фильтра Ф с седьмым выходом блока фильтров 3, а восьмой вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом четвертого фильтра Ф; пятая вторичная обмотка 5 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» пятая вторичная обмотка 5 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход пятого фильтра Ф с девятым выходом блока фильтров 3, а десятый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом пятого фильтра Ф; шестая вторичная обмотка 6 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» шестая вторичная обмотка 6 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход шестого фильтра Ф с одиннадцатым выходом блока фильтров 3, а двенадцатый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом шестого фильтра Ф; седьмая вторичная обмотка 7 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» седьмая вторичная обмотка 7 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход седьмого фильтра Ф с тринадцатым выходом блока фильтров 3, а четырнадцатый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом седьмого фильтра Ф; восьмая вторичная обмотка 8 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» восьмая вторичная обмотка 8 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход восьмого фильтра с пятнадцатым выходом блока фильтров 3, а шестнадцатый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом восьмого фильтра Ф; девятая вторичная обмотка 9 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» девятая вторичная обмотка 9 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход девятого фильтра Ф с семнадцатым выходом блока фильтров 3, а восемнадцатый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом девятого фильтра Ф.
12
На фиг. 13 представлена компланарная линия, содержащая две линии расположенные под углом друг другу, d - расстояние между концами компланарной линии;  - длина первой линии:  - длина второй линии; α - угол между линиями. При пропускании тока по линии возникает встречный ток из-за взаимного влияния. Взаимное сопротивление R комланарной линии может быть рассчитано по следующей формуле:
где:  коэффициент распространения;  длина волны.
l2
На фиг. 14 представлены расчеты взаимного сопротивления R комланарной линии в диапазоне частот от 100 МГц до 10000 МГц для линии с параметрами: , α=10°, длина линии приобретает несколько значений: 1 см; 1,5 см; 2 см; 2.5 см и 3с м. Анализ результатов показал:
- в диапазоне частот от 100 МГц по 2000 МГц можно использовать весь диапазон длин от 1 см до 3 см;
- в диапазоне частот от 2000 МГц по 6000 МГц можно использовать диапазон длин от 1 см до 2 см;
- в диапазоне частот от 6000 МГц по 10000 МГц можно использовать диапазон длин от 1 см до 1,5 см.
Таким образом, исследование сопротивления компланарных линий позволило построить симметричные вибраторы с высокими частотными и массогабаритными характеристиками.
П
Л
П
Л
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
На фиг. 15 представлен симметричный вибратор, содержащий симметрично расположенные вибраторы высотой 154 мм каждый и общей шириной 140 мм: правое плечо 1 и левое плечо 1 в верхней части соединенных общей клеммой «Р» и «Р» и подключенной к центральной жиле длиной 140 мм коаксиального кабеля питания антенны 2, образуя противофазность токов в плечах или , каждое плечо представляет собой последовательное соединение компланарных линий различных параметров, как по углу α, так и по длине линий  при этом правое плечо симметричного вибратора содержит последовательное соединение компланарных линий: первая компланарная линия правого плеча представляется углом α=50° между соединенными отрезками линий: первой длиной 16 мм между клеммами «Р»-«П» и второй длиной 23 мм между клеммами «П»-«О»; вторая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 23 мм между клеммами «П»-«О» и второй длиной 47 мм между клеммами «О»-«Н»; третья компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 47 мм между клеммами «О»-«Н» и второй длиной 22 мм между клеммами «Н»-«М»; четвертая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 22 мм между клеммами «Н»-«М» и второй длиной 54 мм между клеммами «М»-«Л»; пятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 54 мм между клеммами «М»-«Л» и второй длиной 23 мм между клеммами «Л»-«К»; шестая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 23 мм между клеммами «Л»-«К» и второй длиной 52 мм между клеммами «К»-«И»; седьмая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 52 мм между клеммами «К»-«И» и второй длиной 27 мм между клеммами «И»-«З»; восьмая компланарная линия правого плеча представляется углом α=10° между соединенными отрезками линий: первой длиной 27 мм между клеммами «И»-«З» и второй длиной 50 мм между клеммами «З»-«Ж»; девятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=30° между соединенными отрезками линий: первой длиной 50 мм между клеммами «З»-«Ж» и второй длиной 30 мм между клеммами «Ж»-«Е»; десятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 30 мм между клеммами «Ж»-«Е» и второй длиной 40 мм между клеммами «Е»-«Д»; одиннадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=100° между соединенными отрезками линий: первой длиной 40 мм между клеммами «Е»-«Д» и второй длиной 20 мм между клеммами «Д»-«Г»; двенадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=100° между соединенными отрезками линий: первой длиной 20 мм между клеммами «Д»-«Г» и второй длиной 22 мм между клеммами «Г»-«В»; тринадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=60° между соединенными отрезками линий: первой длиной 22 мм между клеммами «Г»-«В» и второй длиной 30 мм между клеммами «В»-«Б»; четырнадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=130° между соединенными отрезками линий: первой длиной 30 мм между клеммами «В»-«Б» и второй длиной 20 мм между клеммами «Б»-«А»; клемма «А» соединена с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля 2.
П
П
Л
Л
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
Л
Л
На фиг. 16 представлен симметричный вибратор, содержащий симметрично расположенные вибраторы высотой 154 мм каждый: правое плечо 1 клеммой «Р» соединено к экрану коаксиального кабеля, а левое плечо 1 в верхней части соединено клеммой «Р» к центральной жиле коаксиального кабеля, длиной 140 мм, для питания антенны 2, образуя синфазность токов в плечах или , каждое плечо представляет собой последовательное соединение компланарных линий различных параметров, как по углу α, так и по длине линий , при этом правое плечо симметричного вибратора содержит последовательное соединение компланарных линий: первая компланарная линия правого плеча представляется углом α=50° между соединенными отрезками линий: первой длиной 16 мм между клеммами «Р»-«П» и второй длиной 23 мм между клеммами «П»-«О»; вторая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 23 мм между клеммами «П»-«О» и второй длиной 47 мм между клеммами «О»-«Н»; третья компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 47 мм между клеммами «О»-«Н» и второй длиной 22 мм между клеммами «Н»-«М»; четвертая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 22 мм между клеммами «Н»-«М» и второй длиной 54 мм между клеммами «М»-«Л»; пятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 54 мм между клеммами «М»-«Л» и второй длиной 23 мм между клеммами «Л»-«К»; шестая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 23 мм между клеммами «Л»-«К» и второй длиной 52 мм между клеммами «К»-«И»; седьмая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 52 мм между клеммами «К»-«И» и второй длиной 27 мм между клеммами «И»-«З»; восьмая компланарная линия правого плеча представляется углом α=10° между соединенными отрезками линий: первой длиной 27 мм между клеммами «И»-«З» и второй длиной 50 мм между клеммами «З»-«Ж»; девятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=30° между соединенными отрезками линий: первой длиной 50 мм между клеммами «З»-«Ж» и второй длиной 30 мм между клеммами «Ж»-«Е»; десятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 30 мм между клеммами «Ж»-«Е» и второй длиной 40 мм между клеммами «Е»-«Д»; одиннадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=100° между соединенными отрезками линий: первой длиной 40 мм между клеммами «Е»-«Д» и второй длиной 20 мм между клеммами «Д»-«Г»; двенадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=100° между соединенными отрезками линий: первой длиной 20 мм между клеммами «Д»-«Г» и второй длиной 22 мм между клеммами «Г»-«В»; тринадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=60° между соединенными отрезками линий: первой длиной 22 мм между клеммами «Г»-«В» и второй длиной 30 мм между клеммами «В»-«Б»; четырнадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=130° между соединенными отрезками линий: первой длиной 30 мм между клеммами «В»-«Б» и второй длиной 20 мм между клеммами «Б»-«А»; клемма «А» правого плеча антенны соединена с клеммой «С» центральной жилы коаксиального кабеля 2, а клемма «А» левого плеча антенны соединена с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля 2.
На фиг. 17 представлено пределы изменения входного сопротивления активного - R и реактивного - jX в диапазоне частот от 100 МГц до 10000 МГц для симметричных вибраторов изображенных на фиг. 15 и фиг. 16. Активное сопротивление R изменяется в пределах от 25 Ом до 60 Ом для диапазона указанных частот. Реактивное сопротивление jX изменяется в пределах от - 100 Ом на частотах от 100 МГц до 500МГц и - 20 Ом в остальной высокочастотной части диапазона указанных частот.
0
На фиг. 18 представлены направленные свойства симметричного вибратора представленного на фиг. 15, который имеет плечи с противофазными токами: в правой -  и в левой - плечах, при этом максимум направления излучения θ зависит от высоты установки антенны
На фиг. 19 представлены направленные свойства симметричного вибратора представленного на фиг. 16, который имеет плечи с синфазными токами: в правой -  и в левой - плечах, при этом максимум направления излучения вертикальное.
П
Л
Л
Л
На фиг. 20 представлен антенный модуль, содержащий совместно используемые два симметричных вибратора с их ортогональным расположением в пространстве относительно друг друга, причем первый симметричный вибратор с синфазными токами в плечах , а второй симметричный вибратор с противофазными токами в плечах, при этом левое плечо первого симметричного вибратора, в верхней его части, соединено клеммой  с центральной жилой 1 коаксиального кабеля питания антенны 2, а правое плечо первого симметричного вибратора, в верхней его части, соединено клеммой  с экранной оболочкой коаксиального кабеля питания антенны 2; левое плечо второго симметричного вибратора, в верхней его части, соединено клеммой  с центральной жилой 1 коаксиального кабеля питания антенны 2, кроме того, правое плечо второго симметричного вибратора, в верхней его части, соединено клеммой  с центральной жилой 1 коаксиального кабеля питания антенны 2; правое плечо первого симметричного вибратора, в нижней его части, соединено клеммой  с клеммой «С» центральной жилы 1 коаксиального кабеля питания антенны 2, а левое плечо первого симметричного вибратора, в нижней его части, соединено клеммой  с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля питания антенны 2; правое плечо второго симметричного вибратора, в нижней его части, соединено клеммой  с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля питания антенны 2, а левое плечо второго симметричного вибратора, в нижней его части, соединено клеммой  с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля питания антенны.
На фиг. 21 представлено основание антенного модуля с ортогональным размещение симметричных вибраторов отображенных на фиг. 20.
На фиг. 22 представлена диаграмма направленности антенного модуля с ортогональным размещение двух симметричных вибраторов отображенных на фиг. 20, при этом видно, что антенный модуль имеют практически равномерное усиление в пространстве, причем коэффициент усиления в любом направлении превышает 10, что делает антенный модуль приемлимым для работы в диапазоне от 100 МГц до 10000 МГц с совершенно разными по назначению объектами.
На фиг. 23 представлено основание антенного модуля с одновременным размещением четырех симметричных вибраторов по форме вибраторов фиг. 20, при этом коэффициент усиления антенного модуля может быть увеличен до 100 в направлении излучения спутниковых радиолиний, что позволит уменьшить число антенных модулей работающих по схеме, представленной на фиг. 10.
На фиг. 24 представлена диаграмма направленности антенного модуля с одновременным размещением четырех симметричных вибраторов отображенных на фиг. 23, при этом видно, антенный модуль имеют практически равномерное усиление в пространстве, причем коэффициент усиления в любом направлении превышает 20, что делает антенный модуль приемлимым для работы в диапазоне от 100 МГц до 10000 МГц с совершенно разными по назначению объектами.
1
N
На фиг. 25 представлены конструктивные особенности размещения антенного модуля, от первого 1 до последнего (N) - 1, при этом антенный модуль размещается в корпусе 1 на плоской поверхности корабля, судна, причем корпус антенного модуля изолирован от плоской поверхности корабля, судна изолятором 3.
Принцип работы устройства.
12
Вопросы разработки малогабаритных антенных устройств остаются актуальными всех диапазонов радиочастот, так как эффективность излучения любой антенны зависит от соотношения между физическими размерами антенны и длиной волны. Оптимальный размер антенн всегда стремится к равенству четверти длины волны. Это размер, при котором возможен резонанс антенны, как колебательного контура, что дает чисто активное входное сопротивление и облегчает согласование антенны с фидером. При уменьшении физических размеров вибратора возрастает емкостная реактивная составляющая входного сопротивления антенны, что не позволяет эффективно передавать энергию из фидера в антенну. При уменьшении одновременно уменьшается мощность излучения и потому приходится прибегать к совместной работе нескольких антенн в режиме фазированных антенных решеток (ФАР). Учитывая, что в режиме сложения мощности в пространстве от элементов ФАР мощность увеличивается в четыре раза. Поэтому наиболее перспективным направлением являются элементы ФАР имеющие высокие массогабаритные характеристики и чисто активное входное сопротивление элемента в широкой необходимой полосе частот. Для этого необходимо найти способ или устройство, позволяющее осуществить согласование входного сопротивления в заданных пределах пределах независимо от рабочей частоты генератора. В качестве такого устройства можно использовать и широко используются длинные короткозамкнутые линии с переменными погонными параметрами. Входное сопротивление такой линии можно использовать для выравнивания входного сопротивления разрабатываемый антенны. Обще известно в этом случае, взаимное сопротивление компланарных линий, расположенных под углом друг к другу. При этом взаимное сопротивление R комланарной линии рассчитано по известной следующей формуле:
где:  коэффициент распространения;  длина волны.
12
На фиг. 14 представлены расчеты взаимного сопротивления R комланарной линии в диапазоне частот от 100 МГц до 10000 МГц для линии с параметрами: , позволило построить совершенно новый по конструкции симметричный вибратор с высокими частотными и массогабаритными характеристиками. Вариантом такой антенны в сиде двух плеч симметричного вибратора являются антенны представленные на фиг. 15 и фиг. 16. Антенны идентичны по конструктивному построению левой и правой плеч из компланарных линий. Отличие антенн на фиг. 15 и фиг. 16 состоит в различном подключении к питающему коаксиальному кабелю. Это подключение позволяет получать совершенно разные направленные свойства для одинаковых по коструктивным особенностям антенн.
П
П
П
П
П
П
Л
Л
Л
Л
Л
Л
П
Л
П
П
Л
Л
П
Л
Антенна на фиг. 15 представляет собой симметричный вибратор имеющий два плеча: правое плечо содержащие отрезки линий включенных между клеммами: «Р», «П», «О», «Н», …, «Б», «А» и левое плечо содержащие отрезки линий включенных между клеммами: «Р», «П», «О», «Н», …, «Б», «А»; при этом в своей верхней части правое плечо клеммой «Р» и левое плечо клеммой «Р» подключены к центральной жиле коаксиального кабеля, а в нижней части правое плечо клеммой «А» соединено с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля 2, в тоже время левое плечо клеммой «А» соединено также к экранной жиле к клемме «С» коаксиального кабеля 2, Такое параллельное соединение правого плеча и левого плеча приводит к протеканию противофазных токов в них, или I≠I. Эти противофазные токи каждого плеча создают собственное поле, и диаграмма направленности имеет вид представленный на фиг. 18. Это случай, когда поле излучения антенны обеспечивает ближнюю связь, например, направления корабль-корабль. Поэтому данное включение правой и левой плеч становится необходимым для организации связи в указанном направлении.
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
Конструктивно симметричный вибратор на фиг. 15 представляет собой два совершенно идентичных плеча, причем каждое плечо представляет собой последовательное соединение компланарных линий различных параметров, как по углу α, так и по длине линий . Для понимания работы достаточно иметь описание одного плеча, например правого. Правое плечо симметричного вибратора содержит последовательное соединение компланарных линий: первая компланарная линия правого плеча представляется углом α=50° между соединенными отрезками линий: первой длиной 16 мм между клеммами «Р»-«П» и второй длиной 23 мм между клеммами «П»-«О»; вторая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 23 мм между клеммами «П»-«О» и второй длиной 47 мм между клеммами «О»-«Н»; третья компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 47 мм между клеммами «О»-«Н» и второй длиной 22 мм между клеммами «Н»-«М»; четвертая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 22 мм между клеммами «Н»-«М» и второй длиной 54 мм между клеммами «М»-«Л»; пятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 54 мм между клеммами «М»-«Л» и второй длиной 23 мм между клеммами «Л»-«К»; шестая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 23 мм между клеммами «Л»-«К» и второй длиной 52 мм между клеммами «К»-«И»; седьмая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 52 мм между клеммами «К»-«И» и второй длиной 27 мм между клеммами «И»-«З»; восьмая компланарная линия правого плеча представляется углом α=10° между соединенными отрезками линий: первой длиной 27 мм между клеммами «И»-«З» и второй длиной 50 мм между клеммами «З»-«Ж»; девятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=30° между соединенными отрезками линий: первой длиной 50 мм между клеммами «З»-«Ж» и второй длиной 30 мм между клеммами «Ж»-«Е»; десятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 30 мм между клеммами «Ж»-«Е» и второй длиной 40 мм между клеммами «Е»-«Д»; одиннадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=100° между соединенными отрезками линий: первой длиной 40 мм между клеммами «Е»-«Д» и второй длиной 20 мм между клеммами «Д»-«Г»; двенадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=100° между соединенными отрезками линий: первой длиной 20 мм между клеммами «Д»-«Г» и второй длиной 22 мм между клеммами «Г»-«В»; тринадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=60° между соединенными отрезками линий: первой длиной 22 мм между клеммами «Г»-«В» и второй длиной 30 мм между клеммами «В»-«Б»; четырнадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=130° между соединенными отрезками линий: первой длиной 30 мм между клеммами «В»-«Б» и второй длиной 20 мм между клеммами «Б»-«А»; клемма «А» соединена с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля 2. Таким образом, дано полное описание правого плеча, таково по конструкции левое плечо.
П
П
П
П
П
П
Л
Л
Л
Л
Л
Л
П
Л
П
П
Л
Л
П
Л
Антенна на фиг. 16 представляет собой симметричный вибратор имеющий два плеча: правое плечо содержащие отрезки линий включенных между клеммами: «Р», «П», «О», «Н», …, «Б», «А» и левое плечо содержащие отрезки линий включенных между клеммами: «Р», «П», «О», «Н», …, «Б», «А»; при этом в своей верхней части правое плечо клеммой «Р» соединено к экранной оболочке коаксиального кабеля 2, а левое плечо клеммой «Р» соединено с центральной жилой коаксиального кабеля 2; а в нижней части правое плечо клеммой «А» соединено с клеммой «С» центральной жилы коаксиального кабеля 2, в тоже время левое плечо клеммой «А» соединено к экранной оболочке к клемме «С» коаксиального кабеля 2, Такое параллельное соединение правого плеча и левого плеча приводит к протеканию синфазных или однонаправленных токов в обоих плечах, или I=I. Эти синфазные токи в плечах создают собственное поле, которое имеет максимум излучения в направлении перпендикулярном к оси излучателей, и диаграмма направленности имеет вид представленный на фиг. 19. Это случай, когда поле излучения антенны обеспечивает связь, например, в направлении корабль-самолет или корабль-спутник. Поэтому данное включение правой и левой плеч становится необходимым для организации связи в указанных направлениях.
П
П
Л
Л
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
Л
Конструктивно симметричный вибратор на фиг. 16 представляет собой два совершенно идентичных плеча, причем каждое плечо представляет собой последовательное соединение компланарных линий различных параметров, как по углу α, так и по длине линий . Для понимания работы достаточно иметь описание одного плеча, например правого. На фиг. 16 представлен симметричный вибратор, содержащий симметрично расположенные вибраторы высотой 154 мм каждый: правое плечо 1 клеммой «Р» соединено к экрану коаксиального кабеля 2, а левое плечо 1 в верхней части соединено клеммой «Р» к центральной жиле коаксиального кабеля 2, длиной 140 мм, для питания плеч антенны, образуя синфазность токов в плечах или , каждое плечо представляет собой последовательное соединение компланарных линий различных параметров, как по углу α, так и по длине линий , при этом правое плечо симметричного вибратора содержит последовательное соединение компланарных линий: первая компланарная линия правого плеча представляется углом α=50° между соединенными отрезками линий: первой длиной 16 мм между клеммами «Р»-«П» и второй длиной 23 мм между клеммами «П»-«О»; вторая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 23 мм между клеммами «П»-«О» и второй длиной 47 мм между клеммами «О»-«Н»; третья компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 47 мм между клеммами «О»-«Н» и второй длиной 22 мм между клеммами «Н»-«М»; четвертая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 22 мм между клеммами «Н»-«М» и второй длиной 54 мм между клеммами «М»-«Л»; пятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 54 мм между клеммами «М»-«Л» и второй длиной 23 мм между клеммами «Л»-«К»; шестая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 23 мм между клеммами «Л»-«К» и второй длиной 52 мм между клеммами «К»-«И»; седьмая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 52 мм между клеммами «К»-«И» и второй длиной 27 мм между клеммами «И»-«З»; восьмая компланарная линия правого плеча представляется углом α=10° между соединенными отрезками линий: первой длиной 27 мм между клеммами «И»-«З» и второй длиной 50 мм между клеммами «З»-«Ж»; девятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=30° между соединенными отрезками линий: первой длиной 50 мм между клеммами «З»-«Ж» и второй длиной 30 мм между клеммами «Ж»-«Е»; десятая компланарная линия правого плеча представляется углом α=17° между соединенными отрезками линий: первой длиной 30 мм между клеммами «Ж»-«Е» и второй длиной 40 мм между клеммами «Е»-«Д»; одиннадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=100° между соединенными отрезками линий: первой длиной 40 мм между клеммами «Е»-«Д» и второй длиной 20 мм между клеммами «Д»-«Г»; двенадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=100° между соединенными отрезками линий: первой длиной 20 мм между клеммами «Д»-«Г» и второй длиной 22 мм между клеммами «Г»-«В»; тринадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=60° между соединенными отрезками линий: первой длиной 22 мм между клеммами «Г»-«В» и второй длиной 30 мм между клеммами «В»-«Б»; четырнадцатая компланарная линия правого плеча представляется углом α=130° между соединенными отрезками линий: первой длиной 30 мм между клеммами «В»-«Б» и второй длиной 20 мм между клеммами «Б»-«А»; клемма «А» правого плеча антенны соединена с клеммой «С» центральной жилы коаксиального кабеля 2, а клемма «А» левого плеча антенны соединена с клеммой «Сл» экранной оболочки коаксиального кабеля 2.
П
Л
Л
Л
В процессе разработки конструктивных особенностей антенны выполнено большое количество исследований по параметрам компланарных линий. В результате найдены соотношения параметров линий и получено входное сопротивление антенн представленных на фиг. 15 и фиг. 16 одинаковое и отображенное на фиг. 17 в виде пределов изменения входного сопротивления активного - R и реактивного - jX в диапазоне частот от 100 МГц до 10000 МГц. Причем активное сопротивление R изменяется в пределах от 25 Ом до 60 Ом для диапазона указанных частот, а реактивное сопротивление jX изменяется в пределах от - 100 Ом на частотах от 100 МГц до 500МГц и - 20 Ом в остальной высокочастотной части диапазона указанных частот. Учитывая широкую полосу частот рабочих от 100 МГц до 10000 МГц появилась возможность работы одной антенной в направлениях как ближней связи, так и через искусственные спутники земли для этого необходимо сформировать требуемую диаграмму направленности. Для этого следует объединить антенну с противофазным питанием, представленную на на фиг. 15, с направленными свойствами на фиг.18 и антенну с синфазным питанием, представленную на на фиг. 16, с направленными свойствами на фиг. 19 в единый антенный модуль. Такой антенный модуль аредставлен на фиг. 20. Представленный на фиг. 20 антенный модуль, содержит совместно используемые два симметричных вибратора с их ортогональным расположением в пространстве относительно друг друга, причем первый симметричный вибратор с синфазными токами в плечах , а второй симметричный вибратор с противофазными токами  в плечах, при этом левое плечо первого симметричного вибратора, в верхней его части, соединено клеммой  с центральной жилой 1 коаксиального кабеля питания антенны 2, а правое плечо первого симметричного вибратора, в верхней его части, соединено клеммой  с экранной оболочкой коаксиального кабеля питания антенны 2; левое плечо второго симметричного вибратора, в верхней его части, соединено клеммой  с центральной жилой 1 коаксиального кабеля питания антенны 2, кроме того, правое плечо второго симметричного вибратора, в верхней его части, соединено клеммой  с центральной жилой 1 коаксиального кабеля питания антенны 2; правое плечо первого симметричного вибратора, в нижней его части, соединено клеммой  с клеммой «С» центральной жилы 1 коаксиального кабеля питания антенны 2, а левое плечо первого симметричного вибратора, в нижней его части, соединено клеммой  с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля питания антенны 2; правое плечо второго симметричного вибратора, в нижней его части, соединено клеммой  с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля питания антенны 2, а левое плечо второго симметричного вибратора, в нижней его части, соединено клеммой  с клеммой «С» экранной оболочки коаксиального кабеля питания антенны. Понимание пространственного расположения модуля на фиг. 20 хорошо отображает фиг. 21, где представлено основание антенного модуля с ортогональным размещение симметричных вибраторов отображенных. А на фиг. 22 представлена диаграмма направленности антенного модуля с ортогональным размещение двух симметричных вибраторов отображенных на фиг. 20, при этом видно, что антенный модуль имеют практически равномерное усиление в пространстве, причем коэффициент усиления в любом направлении превышает 10, что делает антенный модуль приемлимым для работы в диапазоне от 100 МГц до 10000 МГц с совершенно разными по назначению объектами.
1
N
На фиг. 23 представлено основание антенного модуля с одновременным размещением четырех симметричных вибраторов, при этом коэффициент усиления антенного модуля может быть увеличен до 20 в направлении излучения спутниковых радиолиний, что позволит уменьшить число антенных модулей работающих по схеме, представленной на фиг. 10. А на фиг. 24 представлена диаграмма направленности антенного модуля с одновременным размещением четырех симметричных вибраторов, при этом видно, антенный модуль имеют практически равномерное усиление в пространстве, причем коэффициент усиления в любом направлении превышает 20, что делает антенный модуль приемлимым для радиосвязи в диапазоне от 100 МГц до 10000 МГц с совершенно разными по назначению объектами. С целью размещения антенных модулей в защищенных элементах на фиг. 25 представлены конструктивные особенности размещения антенного модуля, от первого 1 до последнего (N) - 1, при этом антенный модуль размещается в корпусе 1 на плоской поверхности корабля, судна, причем корпус антенного модуля изолирован от плоской поверхности корабля, судна изолятором 3.
1
N
1
N
Известно, что для спутниковой связи требуемый коэффициент усиления антенны должен быть от 1000 до 10000. Это значение можно получить используя несколько совместно работающих модулей в системе ФАР. С это целью разработаны блоки для совместной работы модулей. Поставленная цель достигается введением антенной системы, представленной фиг. 10 и состоящей из N приемопередающих модулей начиная с первого модуля - 1 по N - 1, согласующего устройства - 2, блока фильтров - 3, первый радиоприемник 4 на рабочий диапазон от 100 МГц по 200 МГц и первый радиопередатчик 5 на рабочий диапазон 100 МГц по 200 МГц; второй радиоприемник 6 на рабочий диапазон от 200 МГц по 400 МГц и второй радиопередатчик 7 на рабочий диапазон 200 МГц по 400 МГц; третий радиоприемник 8 на рабочий диапазон от 400 МГц по 800 МГц и третий радиопередатчик 9 на рабочий диапазон 400 МГц по 800 МГц; четвертый радиоприемник 10 на рабочий диапазон от 800 МГц по 1000 МГц и четвертый радиопередатчик 11 на рабочий диапазон 800 МГц по 1000 МГц; пятый радиоприемник 12 на рабочий диапазон от 1000 МГц по 2000 МГц и пятый радиопередатчик 13 на рабочий диапазон 1000 МГц по 2000 МГц; шестой радиоприемник 14 на рабочий диапазон от 2000 МГц по 5000 МГц и шестой радиопередатчик 15 на рабочий диапазон 3000 МГц по 5000 МГц; седьмой радиоприемник 16 на рабочий диапазон от 5000 МГц по 8000 МГц и седьмой радиопередатчик 17 на рабочий диапазон 5000 МГц по 8000 МГц; восьмой радиоприемник 18 на рабочий диапазон от 8000 МГц по 9000 МГц и седьмой радиопередатчик 19 на рабочий диапазон 8000 МГц по 9000 МГц; девятый радиоприемник 20 на рабочий диапазон от 9000 МГц по 10000 МГц и девятый радиопередатчик 21 на рабочий диапазон 9000 МГц по 10000 МГц; 22 - корпус корабля, судна; при этом N приемопередающих модулей, начиная с первого модуля - 1 по N - 1, соединены коаксиальным кабелем через согласующее устройство 2 с блоком фильтров 3; первый выход блока фильтров соединен с входом первого радиоприемного устройства 4 на рабочий диапазон от 100 МГц по 200 МГц, а первый вход блока фильтров 3 соединен с выходом первого радиопередатчика 5 на рабочий диапазон 100 МГц по 200 МГц; второй выход блока фильтров 3 соединен с входом второго радиоприемника 6 на рабочий диапазон от 200 МГц по 400 МГц, а второй вход блока фильтров 3 соединен с выходом второго радиопередатчика 7 на рабочий диапазон 200 МГц по 400 МГц; третий выход блока фильтров 3 соединен с входом третьего радиоприемника 8 на рабочий диапазон от 400 МГц по 800 МГц, а третий вход блока фильтров 3 соединен с выходом третьего радиопередатчика 9 на рабочий диапазон 400 МГц по 800 МГц; четвертый выход блока фильтров 3 соединен с входом четвертого радиоприемника 10 на рабочий диапазон от 800 МГц по 1000 МГц и четвертый вход блока фильтров 3 соединен с выходом четвертого радиопередатчика 11 на рабочий диапазон 800 МГц по 1000 МГц; пятый выход блока фильтров 3 соединен с входом пятого радиоприемника 12 на рабочий диапазон от 1000 МГц по 2000 МГц и пятый вход блока фильтров 3 соединен с выходом пятого радиопередатчика 13 на рабочий диапазон 1000 МГц по 2000 МГц; шестой выход блока фильтров 3 соединен с входом шестого радиоприемника 14 на рабочий диапазон от 2000 МГц по 5000 МГц и шестой вход блока фильтров 3 соединен с выходом шестого радиопередатчика 15 на рабочий диапазон 3000 МГц по 5000 МГц; седьмой выход блока фильтров 3 соединен с входом седьмого радиоприемника 16 на рабочий диапазон от 5000 МГц по 8000 МГц и седьмой вход блока фильтров 3 соединен с выходом седьмого радиопередатчика 17 на рабочий диапазон 5000 МГц по 8000 МГц; восьмой выход блока фильтров 3 соединен с входом восьмого радиоприемника 18 на рабочий диапазон от 8000 МГц по 9000 МГц и восьмой вход блока фильтров 3 соединен с выходом восьмого радиопередатчика 19 на рабочий диапазон 8000 МГц по 9000 МГц; девятый выход блока фильтров 3 соединен с входом девятого радиоприемника 20 на рабочий диапазон от 9000 МГц по 10000 МГц и девятый вход блока фильтров 3 соединен с выходом девятого радиопередатчика 21 на рабочий диапазон 9000 МГц по 10000 МГц.
1
2
3
4
N-1
N
На фиг. 11 согласующее устройство 2 содержащее согласующий трансформатор Тр.1, представленный одной первичной обмотки I и вторичной обмотки II из N обмоток, при этом первый приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» первой вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой первой вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; второй приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» второй вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой второй вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; третий приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» третьей вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой третьей вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; четвертый приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» четвертой вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой четвертой вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; N-1 приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» N-1 вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой N-1 вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; N приемопередающий модуль 1 коаксиальным кабелем К соединен с клеммой «с» N вторичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «д» этой N вторичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; клемма «а» первичной обмотки I трансформатора Тр.1 соединена с коаксиальным кабелем К входа-выхода «О» согласующего устройства 2, а клемма «б» первичной обмотки I трансформатора Тр.1 заземлена.
1
9
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
6
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
8
9
9
9
9
На фиг. 12 представлен блок фильтров 3, содержащий согласующий трансформатор Тр.1 с одной первичной обмоткой и девятью вторичными обмотками, а также девять фильтров, с первого Ф по девятый Ф, при этом коаксиальный кабель К входа-выхода «о» соединен с клеммой «б» первичной обмотки трансформатора Тр.1, а клемма «а», этой первичной обмотки трансформатора Тр.1, заземлена; первая вторичная обмотка 1 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» первая вторичная обмотка 1 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход первого фильтра Ф с первым выходом блока фильтров 3, а второй вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом первого фильтра Ф,; вторая вторичная обмотка 2 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» вторая вторичная обмотка 2 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход второго фильтра Ф с третьим выходом блока фильтров 3, а четвертый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом второго фильтра Ф; третья вторичная обмотка 3 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» третья вторичная обмотка 3 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход третьего фильтра Ф с пятым выходом блока фильтров 3, а шестой вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом третьего фильтра Ф; четвертая вторичная обмотка 4 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» четвертая вторичная обмотка 4 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход четвертого фильтра Ф с седьмым выходом блока фильтров 3, а восьмой вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом четвертого фильтра Ф; пятая вторичная обмотка 5 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» пятая вторичная обмотка 5 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход пятого фильтра Ф с девятым выходом блока фильтров 3, а десятый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом пятого фильтра Ф; шестая вторичная обмотка 6 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» шестая вторичная обмотка 6 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход шестого фильтра Ф с одиннадцатым выходом блока фильтров 3, а двенадцатый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом шестого фильтра Ф; седьмая вторичная обмотка 7 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» седьмая вторичная обмотка 7 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход седьмого фильтра Ф с тринадцатым выходом блока фильтров 3, а четырнадцатый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом седьмого фильтра Ф; восьмая вторичная обмотка 8 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» восьмая вторичная обмотка 8 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход восьмого фильтра Ф с пятнадцатым выходом блока фильтров 3, а шестнадцатый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом восьмого фильтра Ф; девятая вторичная обмотка 9 трансформатора Тр.1 клеммой «и» заземлена, а клеммой «в» девятая вторичная обмотка 9 трансформатора Тр.1 соединена через первый выход девятого фильтра Ф с семнадцатым выходом блока фильтров 3, а восемнадцатый вход блока фильтров 3 соединен со вторым входом девятого фильтра Ф. В настоящее время работа радиосистем происходит с использованием дуплексного режима обмена между корреспонтентами. Дуплексный режим организован на основе частотного разноса. Для этого назначены частоты приема и передачи. Поэтому девять фильтров работают каждый в своем диапазоне, обеспечивая выделение частот приема и передачи с последующим разделением частот приема на приемный вход и частот передачи к антенне.
1
4
7
Например, фильтр Ф обеспечивает выделение частот от 100 МГц до 200 МГц и разделение этих частот на прием и передачу. Таким образом, работают все фильтры. Известна работа сотовой системы связи третьего стандарта, в которой прием и передача образуют общий спектр от 800 МГц до 1000МГц Фильтр Ф обеспечивает выделение этого спектра из общей смеси и его разделение на полосы: первая полоса - от 875МГц до 900 МГц и вторая полоса - от 925 МГц до 950 МГц. Геостационарный спутник, работающий в системе спасения судов на море в диапазоне на прием 1535-1543 МГц и на передачу 1636-1645 МГц фильтр Ф обеспечивает работу. Поэтому принцип работы фильтров не вызывает затруднений в исполнении при частотном дуплексном режиме работы.
Совокупность существенных признаков заявляемого устройства обеспечит достижение поставленной цели. Авторам неизвестны технические решения из области радиосвязи, антенной техники, содержащие признаки, эквивалентные отличительным признакам заявляемого устройства. Авторам неизвестны технические решения из других областей техники, обладающие свойствами заявляемого технического решения. Таким образом, заявляемое техническое решение, по мнению авторов, обладает критерием существенных признаков.