АНТЕННЫЙ ОБТЕКАТЕЛЬ ДЛЯ ПЛОСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована при разработке антенно-фидерных устройств СВЧ с обтекателями.
Из уровня техники известен антенный обтекатель головки самонаведения (патент на изобретение RU №2168814, опубликовано 27.04.2000 г., МПК: Н01Q 1/42). Обтекатель предназначен для головок самонаведения, работающих в миллиметровых диапазонах волн. Техническим результатом является повышение прочности стенки за счет увеличения ее физической толщины при одновременном обеспечении требуемых радиотехнических характеристик обтекателя головки самонаведения. Предлагаемая конструкция антенного обтекателя включает термостойкую стенку и два слоя диэлектрика. Причем средний слой имеет более высокую диэлектрическую проницаемость и толщину, требуемую по прочностным характеристикам. Соотношения электрических толщин слоев являются оптимальными.
К недостаткам данного обтекателя можно отнести сложность его изготовления.
Известен обтекатель для размещения многозаходного антенного элемента (патент на изобретение RU №2152673, МПК: H01Q 11/08, опубликовано 2000.07.10). Обтекатель, укрывающий многозаходный антенный элемент, выполнен из цилиндрической трубки, закрытой на одном конце и открытой на другом конце. Обтекатель содержит, по меньшей мере, две канавки на внутренней поверхности цилиндрической трубки для зацепления с ветвями многозаходного антенного элемента. Техническим результатом является уменьшение размеров антенны при сохранении требуемой характеристики усиления антенны.
Недостатком данного антенного обтекателя является узкая область применения, т.к. он может быть использован только для размещения многозаходного антенного элемента.
Наиболее близким к предлагаемому является антенный обтекатель (патент на изобретение RU №2054763, опубликовано 1996.02.20, МПК: H01Q 1/42), который и выбран в качестве прототипа. Антенный обтекатель содержит однослойную стенку из диэлектрического материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату. В качестве диэлектрического материала использован диэлектрический материал с определенным тангенсом угла диэлектрических потерь и толщиной однослойной стенки.
К недостаткам данного антенного обтекателя можно отнести недостаточно высокую надежность антенного обтекателя.
При конструировании обтекателей, особенно многоразового действия (самолетных), необходимо, чтобы материал, из которого они изготовлены, был устойчивым к длительному воздействию дождя, града, льда, так как кинетическая энергия капель воды и града настолько велика, что может разрушить недостаточно прочный обтекатель. Форма и место установки обтекателя зависят от размещения антенн на летательном аппарате. При этом обтекатели могут сильно искажать диаграммы направленности антенн. Вследствие чего ослабляется мощность сигнала, и возникают ошибки в определении направления на цель. Для устранения указанных выше недостатков была разработана конструкция данного обтекателя и подобраны соответствующие материалы.
Технический результат полезной модели заключается в уменьшении размеров антенны, повышении механической прочности антенного обтекателя и надежности крепления излучателя при одновременном обеспечении требуемых радиотехнических характеристик.
Технический результат достигается за счет того, что антенный обтекатель для плоского излучателя содержит однослойную стенку из диэлектрического материала и узел крепления. При этом стенка обтекателя выполнена в виде замкнутого корпуса. На внутренней поверхности противоположных стенок корпуса размещены ребра жесткости, выполненные с возможностью установки и фиксации излучающего элемента внутри антенного обтекателя между торцами ребер жесткости. Узел крепления антенного обтекателя выполнен в виде основания с отверстиями по периметру.
Сущность полезной модели поясняется рисунками:
Фиг.1 - общий вид антенного обтекателя;
Фиг.2 - вид снизу (вид А Фиг.1);
Фиг.3 - сечение В-В Фиг.1;
Фиг.4 - таблица испытаний.
На рисунке (Фиг.1) представлена конструкция антенного обтекателя для плоского излучателя, где
1 - однослойная стенка;
2 - замкнутый корпус антенного обтекателя;
3 - ребра жесткости;
4 - узел крепления антенного обтекателя;
5 - излучающий элемент.
Антенный обтекатель для плоского излучателя состоит из однослойной стенки 1, образующей замкнутый корпус 2. Корпус 2 антенного обтекателя может иметь различную форму, в зависимости от формы излучателя. На противоположных сторонах внутренней поверхности корпуса 2 выполнены ребра жесткости 3. При этом расстояние между противоположными выступами ребер жесткости 3 выбирают таким, чтобы обеспечить возможность установки и фиксации излучающего элемента 5 между их торцами внутри антенного обтекателя.
Узел крепления антенного обтекателя 4 выполнен в виде основания 6 со сквозными отверстиями 7 по периметру (Фиг.2). Ребра жесткости 3 внутри антенного обтекателя образованы чередующимися выступами 8 и впадинами 9.
Наличие внутренних ребер жесткости 3 позволяет выполнить стенки 1 обтекателя более тонкими, что в целом уменьшает габариты антенны и повышает механическую прочность самого антенного обтекателя. При этом ребра жесткости 3 одновременно являются элементом крепления для излучающего элемента 5, что обеспечивает дополнительную прочность его крепления. Данный антенный обтекатель может быть изготовлен методом литья, за счет чего обеспечивается высокая повторяемость радиотехнических характеристик антенны.
Антенный обтекатель для плоского излучателя функционирует следующим образом. Излучающий элемент 5 антенны жестко устанавливают внутри антенного обтекателя между выступами 8 ребер жесткости 3 (Фиг.3). После чего излучающий элемент 5 и антенный обтекатель посредством отверстий 7 в основании 6 закрепляют на приспособлении, несущем антенну. Антенный обтекатель защищает излучающий элемент 5 антенны от повреждения в результате внешних воздействий, таких как вибрации или толчки в процессе эксплуатации антенны. При этом наличие ребер жесткости 3 исключает необходимость использования дополнительных уплотнительных прокладок между внутренней поверхностью обтекателя и поверхностью излучающего элемента 5.
Для подтверждения промышленной применимости заявляемой полезной модели был изготовлен опытный образец, в котором используется антенный обтекатель для серийной антенны, входящей в состав ответчика Госопознавания.
Известно, что применение в качестве материала для антенного обтекателя диэлектрика с ξ>1, где ξ - диэлектрическая проницаемость, вносит коэффициент укорочения на геометрические размеры излучающего элемента.
При больших скоростях полета вследствие трения о воздух температура обтекателя резко возрастает до 100-150°С и возникают большие силовые нагрузки. Материал обтекателя должен противостоять этим температурам и нагрузкам, не изменяя при этом своих радиотехнических свойств. Одновременно материал обтекателя должен быть водонепроницаемым, так как попадание воды внутрь стенки обтекателя может существенно изменить свойства диэлектрика.
Обтекатели, устанавливаемые на скоростных летательных аппаратах, также должны выдерживать аэродинамические нагрузки, которые на них действуют. Следовательно, материалы, применяемые для обтекателей, должны удовлетворять не только радиотехническим, но и механическим требованиям.
В предлагаемой конструкции антенный обтекатель для плоского излучателя изготовлен из стеклонаполненного полиамида марки армамид ПА СВ 30-3М. При этом были проведены испытания на определение показателей «Диэлектрическая проницаемость» и «Тангенс угла диэлектрических потерь» по методикам ГОСТ 22372-77 и ГОСТ 6422.4-71 образцов армамида ПА СВ 30-3М в исходном состоянии и после термического воздействия при температурах (20±2)°С, (85±2)°С, (185±2)°С и частоте 1 ГГц.
Показатели диэлектрических свойств стеклонаполненного полиамида марки армамид ПА СВ 30-3М в процессе ускоренных термических испытаний на воздухе приведены в таблице (Фиг.4). Диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь армамида в исходном состоянии при нагреве образцов увеличиваются, а после
старения материала в течение десяти суток при температуре (185±2)°С - уменьшаются.
Проведенные испытания позволяют сделать вывод, что использование стеклонаполненного полиамида марки армамид ПА СВ 30-3М в качестве материала для изготовления антенного обтекателя позволяет уменьшить габариты излучающего элемента и антенны в целом, а также выполнить требования, предъявляемые к антенным обтекателям при механических и климатических воздействиях. А также выполнение антенного обтекателя с внутренними ребрами жесткости позволяет повысить механическую прочность антенного обтекателя и надежность крепления излучающего элемента при одновременном обеспечении требуемых радиотехнических характеристик.