ИЗЛУЧАТЕЛЬ ДЛЯ РАСКРЫВАЕМОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
RADIATOR FOR DEPLOYABLE ANTENNA ARRAY

Данное изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может быть использовано в подвижных системах радиосвязи, радиолокации и радионавигации.
При базировании антенных решеток (АР) радиотехнических систем, в том числе систем связи, радиолокации и радионавигации на подвижных объектах немаловажным требованием к АР становится наличие двух состояний - раскрытого (рабочего) и сложенного (транспортировочного). Это подразумевает изменение взаимного положения излучающего элемента относительно несущей конструкции, заключающееся в его повороте относительно центра. При этом в линии питания излучающего элемента при складывании и раскладывании АР не должно возникать механических нагрузок, которые могут приводить к разрушению или изменению характеристик излучателя. Таким образом, излучатель раскрываемой АР, состоящий из излучающего элемента, линии питания и несущей конструкции должен обеспечивать не только требуемые значения электрических характеристик, но и допускать возможность поворота излучающего элемента относительно несущей конструкции без возникновения механических нагрузок в линии питания.
Одним из вариантов построения излучателя раскрываемой АР является использование в качестве излучающего элемента электрического вибратора, установленного на несущей штанге.
Излучатель на основе электрического вибратора относится к широко распространенному классу линейных антенн, которые в большинстве случаев выполняются в виде печатных электрических вибраторов соответствующих размеров [1 - Б. Панченко, Е. Нефёдов. Микрополосковые антенны. - М.: Радио и связь, 1986 г. - 144 с.; 2 - Патент №2158993 (RU). Симметричный полосковый вибратор. МПК H01Q 1/38. Коновалов А.Г., Нефедьев В.Н. Опубликовано 10.11.2000 г.; 3 - Патент №2020665 (RU). Антенна. МПК H01Q 1/38. Тарасов Н.П. Опубликовано 30.09.1994 г.] или из полых металлических труб или пластин длиной около половины длины волны [4 - С. Щелкунов, Г. Фриис. Антенны (Теория и практика). Пер. с англ. под ред. Л.Д. Бахраха. - М.: Сов. радио, 1955. - 603 с.; 5 - Патент №2110120 (RU). Симметричный вибратор с шунтом и коаксиальным фидером. МПК H01Q 9/16. Яковлев А.Ф., Анисимов С.П., Миротворский О.Б. Опубликовано 27.04.1998 г.; 6 - Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ - М.: Высшая школа, 1988 г. - 432 с.; 7 - Овсянников В.В. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками. М.: Радио и связь, 1985 г.].
В излучателях, в которых электрический вибратор выполнен с применением только печатной технологии, поворот плеч электрического вибратора относительно линии питания невозможен. В случае применения в излучателях электрических вибраторов на основе полых металлических труб или пластин, возбуждаемых коаксиальной или двухпроводной линией, при складывании и раскладывании излучателя в месте крепления оплетки и центральной жилы возникают механические нагрузки и деформации, которые могут привести к его разрушению или ухудшению согласования. Таким образом, указанные недостатки не позволяют использовать электрические вибраторы указанных типов для применения в излучателях в составе раскрываемой АР.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является излучатель, приведенный в [8 - П. Чернов. Приемные телевизионные антенны - М.: Государственное энергетическое издательство, 1952. - 41 с.] на с. 21, Фиг. 13а, взятый за прототип. Прототип (фиг. 1) содержит электрический вибратор - 1, несущую металлическую штангу - 2, симметрирующее устройство - 3 в виде короткозамкнутого шлейфа длиной λ/4, где λ - длина волны, линию питания в виде коаксиального кабеля - 4, закрепленного на несущей металлической штанге - 2, оплетка - 5 которого припаяна к одному из плеч электрического вибратора - 1, а центральная жила - 6 припаяна ко второму плечу электрического вибратора - 1. Недостатком прототипа является невозможность осуществлять поворот электрического вибратора относительно несущей металлической штанги, что является необходимым требованием, предъявляемым к излучателям раскрываемой АР.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка излучателя для раскрываемой АР, в котором при складывании и раскладывании не возникают механические нагрузки в линии питания.
Для решения указанной задачи предлагается излучатель для раскрываемой АР, содержащий электрический вибратор и линию питания в виде коаксиального кабеля, закрепленного на несущей металлической штанге.
Согласно изобретению дополнительно введены диэлектрическое основание, на котором установлен электрический вибратор, диэлектрическое основание закреплено на несущей металлической штанге с помощью изолированной от несущей металлической штанги оси, выборка с началом в вершине несущей металлической штанги, на противоположной стороне которой выполнен продольный разрез с началом в вершине несущей металлической штанги, по разные стороны которого распаяны оплетка и центральная жила коаксиального кабеля линии питания.
Технический результат заключается в возможности механического изменения положения электрического вибратора в пространстве относительно несущей металлической штанги без деформации линии питания, что обеспечивает повышение надежности излучателя и постоянство характеристик согласования при складывании и раскладывании АР.
Сочетание отличительных признаков и свойств предложенного излучателя из доступной литературы не известны, поэтому он соответствует критерию изобретения «новизна».
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой и смежной с ней областях позволяет сделать вывод, что введенные элементы в указанной совокупности не известны, и их введение в излучатель указанным образом и с указанными связями позволяет обеспечить ему такое новое свойство, заключающееся в возможности механического изменения положения электрического вибратора относительно несущей металлической штанги без деформации линии питания. В целом это обеспечивает заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 изображена конструкция излучателя, взятая за прототип, на фиг. 2 и на фиг. 3 представлены виды предлагаемого излучателя со стороны разреза и со стороны выборки в несущей металлической штанге соответственно, на фиг. 4 - вид предлагаемого излучателя с торца несущей металлической штаги, на фиг. 5 показан предлагаемый излучатель в сложенном состоянии.
Заявляемый излучатель для раскрываемой АР содержит (фиг. 2) электрический вибратор - 1, закрепленный на несущей металлической штанге - 2, линию питания в виде коаксиального кабеля - 4 с оплеткой - 5 (фиг. 4) и центральной жилой - 6 (фиг. 4), закрепленного на несущей металлической штанге - 2. Диэлектрическое основание - 7 (фиг. 3) устанавливается с помощью изолированной от несущей металлической штанги - 2 оси - 8 (фиг. 4), что обеспечивает возможность поворота электрического вибратора - 1 как единого целого относительно несущей металлической штанги - 2. С началом в вершине несущей металлической штанги - 2 выполнена выборка - 9 (фиг. 3), позволяющая расположить электрический вибратор - 1 в сложенном состоянии наиболее компактным образом (фиг. 5). С противоположной стороны выборки - 9 выполнен продольный разрез - 10 с началом в вершине несущей металлической штанги (фиг. 2), выполняющий роль симметрирующего устройства. Длина и ширина продольного разреза - 10 определяются из условия согласования электрического вибратора - 1. Оплетка - 5 и центральная жила - 6 коаксиального кабеля - 4 распаяны по разные стороны продольного разреза - 10.
Устройство работает следующим образом. При подведении энергии по линии питания на частоте, совпадающей с резонансной частотой электрического вибратора - 1, происходит возбуждение последнего. С целью устранения искажения диаграммы направленности излучателя и его рассогласования присоединение линии питания к электрическому вибратору - 1 производится с использованием симметрирующего устройства в виде продольного разреза - 10 путем распаивания центральной жилы - 6 и оплетки - 5 по разные стороны продольного разреза - 10. Складывание и раскладывание излучателя, которое может выполняться, например, вручную, не приводит к возникновению деформаций линии питания.
Выполнение составных элементов излучателя не имеет принципиальных сложностей. Сказанное выше подтверждает соответствие критерию «промышленная применимость» предложенного технического решения.
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что предложенный излучатель отличается наличием новых элементов и их взаимным расположением:
- с началом в вершине несущей металлической штанги выполнена выборка, позволяющая расположить электрический вибратор в сложенном состоянии наиболее компактным образом без деформации линии питания;
- изменена конструкция симметрирующего устройства путем замены короткозамкнутого шлейфа на продольный разрез с началом в вершине несущей металлической штанги, выполненный с противоположной стороны выборки.
Дополнительно введены:
- диэлектрическое основание для крепления электрического вибратора;
- изолированная от несущей металлической штанги ось.
Таким образом, введение диэлектрического основания с установленным на нем электрическим вибратором, которое закреплено на несущей металлической штанге с помощью изолированной от несущей металлической штанги оси, выборки с началом в вершине металлической штанги, позволяющей расположить электрический вибратор в сложенном состоянии наиболее компактным образом, продольного разреза с началом в вершине металлической штанги на противоположной стороне выборки, выполняющего роль симметрирующего устройства, позволяет обеспечить возможность механического изменения положения электрического вибратора относительно несущей металлической штанги без деформации линии питания.
Технический результат заключается в возможности поворота электрического вибратора в пространстве относительно несущей металлической штанги без деформации линии питания, что обеспечивает повышение надежности излучателя и постоянство характеристик согласования при складывании и раскладывании АР.