НЕНАПРАВЛЕННАЯ ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА КОМБИНИРОВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована на мобильных радиопередающих объектах при создании систем радионавигации летательных аппаратов в качестве дальних и ближних приводных радиомаяков.
Достаточно широко известны передающие Т-образные или зонтичные антенны маркерных радиомаяков, входящих в состав приводных радиостанций, предназначенных для обеспечения маневра при заходе самолетов на посадку с отметкой фиксированных точек на местности. Ставшие традиционными в условиях стационарных аэродромов эти антенны в мобильных условиях, например при чрезвычайных ситуациях, недостаточно удобны из-за своей громоздкости, их установка трудоемка и требует много времени. Кроме того, для их надежной работы необходимо использовать изолированные противовесы.
Известна антенна маркерного радиомаяка (Свидетельство на полезную модель №35924, опубл. 10.02.2004), функциональными элементами которой являются два вертикально ориентированных вибратора, обеспечивающие также как и Т-образная антенна, излучение с применяемой в радионавигационных системах вертикальной поляризацией и диаграммой направленности в виде тора. Вибраторы этой антенны имеют разную длину, что определяет широкополосность излучения. По причине того, что все помехи обладают преимущественно линейной поляризацией, которая при отражении меняется на ортогональную, а интерференция из-за фазовых сдвигов в неоднородных по плотности областях атмосферы искажает сигнал, более устойчивое качество связи обеспечивается антенной тройной поляризации с диполями наподобие клеверного листа (Патент РФ №2359377, опубл. 20.06.2009). Излучение этой антенны имеет, в общем случае, эллиптическую поляризацию с диаграммой направленности, представляющей собой сочетание трех торов с ортогонально ориентированными осями. Благодаря перекрытию излучения во всех направлениях у пилотов имеется возможность более надежно определять местоположение самолета и вовремя принимать решение о посадке. Однако, все варианты этой антенны имеют достаточно сложную конструкцию, требуют предварительного изготовления составных частей со сложной коммутацией и не отвечают требованию быстрого развертывания в мобильных условиях.
Известна также компактная ненаправленная антенна линейной или эллиптической поляризации (Заявка на изобретение №95103225, опубл. 27.12.1996), которая для передачи излучения с эллиптической поляризацией содержит ортогонально установленные дипольные антенны в виде решеток. Фидерные проводники дипольных антенн подключены к выходам генераторов передатчика с отличным от нуля сдвигом фазы выходных сигналов. Недостатком этого устройства является необходимость предварительного изготовления дипольных антенных решеток по планарной технологии и сложность ее конструкции.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели и выбранной в качестве прототипа является турникетная антенна (Патент РФ №2188485, опубл. 27.08.2002), включающая два перпендикулярных симметричных активных вибратора, питаемых с выходов генераторов по фидерным проводникам током со сдвигом фазы в четверть периода излучаемых электромагнитных волн. Над и под активными полуволновыми вибраторами и параллельно им на расстоянии (0,5-0,6)λ расположены четыре пассивных вибратора длиной (0,51-0,53) λ, где λ - рабочая длина волны. Особенностью прототипа является выраженная горизонтальная направленность излучения и горизонтальная поляризация. Низкая интенсивность излучения прототипа в вертикальном направлении и отсутствие вертикальной составляющей поляризации обуславливает основной недостаток прототипа -низкую надежность распознавания передаваемого сигнала и, как следствие, невозможность использования такой антенны в радионавигации летательных аппаратов в качестве ближнего приводного радиомаяка.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение надежности распознавания передаваемого радиомаяком сигнала.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в оптимизации конструкции антенны, обеспечивающей улучшение пространственных характеристик излучения и формирование преимущественно круговой его поляризации.
Данный технический результат достигается тем, что в ненаправленной передающей антенне комбинированной поляризации, включающей два ортогонально установленных симметричных вибратора, фидерные проводники каждого из которых подключены к выходам генератора сигналов со сдвигом фазы в четверть периода излучаемых электромагнитных волн, плечи вибраторов наклонены к поверхности земли на угол α, удовлетворяющий условию 0°<α<45°, a центры вибраторов расположены на вершине опорной мачты, высота которой Н удовлетворяет условию H>Lsinα, где L - длина плеча вибратора.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 изображена антенна-прототип, где пунктирной линией показана плоскость, в которой расположены перпендикулярно друг другу и параллельно земле два симметричных активных вибратора, закрепленных на антенной мачте совместно с двумя парами пассивных вибраторов, установленных на антенной мачте сверху и снизу от активных вибраторов. На фиг.2 схематично представлен общий вид предлагаемой антенны. Она состоит из ортогонально установленных двух симметричных вибраторов, плечи 1 которых наклонены к поверхности земли под углом α. Центры вибраторов 2 расположены на вершине опорной мачты 3. В точках 4 плечи 1 вибраторов 2 соединены с фидерными проводниками 5, с помощью которых каждый из двух вибраторов 2 подключен к соответствующему выходу 6 и 7 двухвыходного передатчика 8. Между выходами 6 и 7 передатчика 8 включена фазосдвигающая цепь 9, обеспечивающая функцию генерирования выходных сигналов со сдвигом фазы в четверть периода излучаемых электромагнитных волн. Длина плеч 1 каждого из вибраторов 2 может быть разной или одинаковой, и, поэтому, концы их из-за симметричности располагаются в точках, соответствующих вершинам ромба или квадрата.
Устройство работает следующим образом. По фидерным проводникам 5 через точки 4 соединения с плечами 1 от выходов 6 и 7 передатчика 8 осуществляют электропитание вибраторов, которые излучают электромагнитные волны. Диаграмма направленности излучения такого излучателя не имеет провала по углу возвышения, и благодаря сдвигу фазы сигналов в четверть периода с выходов 6 и 7 передатчика 8, ортогональной ориентации вибраторов и наклону их плеч 1 к поверхности земли излучение антенны обладает преимущественно круговой поляризацией. Высота опорной мачты Н при этом должна удовлетворять условию H>Lsinα, где L - длина плеча вибратора. Это условие вытекает из требования отсутствия соприкосновения плеч вибраторов с землей.
Моделирование работы предлагаемого устройства показало, что при угле наклона плеч вибраторов к земле в пределах от 0° до 45° обеспечивается сферичность диаграммы направленности излучения с вертикальной и горизонтальной поляризациями.
Натурные испытания проводились с передатчиком мощностью 100 Вт на частоте 1484 кГц, подвешенными на десятиметровой опорной мачте диполями и наклоненными к земле под углом примерно 12°, а также измерительным оборудованием, состоящим из авиационного радиокомпаса АРК-40 и микровольтметра В6-10 с измерительной антенной, установленным на автомобиле УАЗ. Радиокомпасом проверялось направление на приводную радиостанцию с проверяемой предлагаемой антенной, а микровольтметром измерялась напряженность электромагнитного поля с вертикальной поляризацией. При перемещении автомобиля на расстояние 50 км радиокомпас уверенно показывал направление по азимуту, а напряженность поля в конечной точке маршрута составила 19 мкВ/м. Результаты сравнительных испытаний заявляемой антенны и прототипа показали, что повышение надежности распознавания передаваемого радиомаяком сигнала может быть существенно (до 20%) повышена за счет достижения заявленного технического результата, а именно за счет оптимизации конструкции антенны с одновременным улучшением пространственных и поляризационных характеристик ее излучения.