Широкополосная коротковолновая антенна, интегрированная в надстройку корабля
BROADBAND SHORT-WAVE ANTENNA INTEGRATED INTO SHIP SUPERSTRUCTURE

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве передающей либо приемной корабельной антенны коротковолнового диапазона.
Известны антенны, использующие элементы конструкции корабля, для излучения либо приема электромагнитных полей.
Transmission coupler antenna. US 5014068, 05.07.1991.
A broadband HF antenna fully integrated on naval ship. EP 2278659, 26.01.2011.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является изобретение ЕР 2278659, 26.01.2011.
Антенна для передачи или приема радиочастотных волн на корабле, включающая излучающий и возбуждающий элементы, соединенный с излучающим элементом.
Недостатком прототипа является то, что в качестве антенны используется металлическая надстройка корабля. В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция к замене металла материалами прозрачными для электромагнитных полей либо поглощающими его энергию. Это связано с необходимостью снижения уровня отраженного сигнала радиолокационных станций вероятного противника с целью затруднения обнаружения корабля и его идентификации по отраженному сигналу.
Целью изобретения является повышения действующий длины излучателя за счет противофазного возбуждения в излучающем элементе.
Поставленная цель достигается тем что, широкополосная коротковолновая антенна, интегрированная в надстройку корабля, включающая излучающий элемент и возбуждающий элемент, соединенный с излучающим элементом, при этом излучающий элемент представляет собой вертикальный проводник, длина которого не превышает половину длины волны максимальной частоты коротковолнового (KB) диапазона 30 МГц, вмонтирован в поверхность конструкции надстройки корабля, выполненной из материала, прозрачного для электромагнитных волн, а возбуждающий элемент представляет собой согласующий трансформатор для согласования несимметричного выхода коротковолнового передатчика с симметричным входом излучающего элемента, два высокочастотных кабеля, каждый из которых одним концом подключен к одному из двух симметричных выходов согласующего трансформатора, а вторым концом подключен к одному из двух входов излучающего элемента, возбуждающих в противофазе снизу и сверху высокочастотными сигналами KB диапазона излучающий элемент -вертикальный проводник.
На чертеже представлена блок-схема предложенной антенны. Обозначения, принятые на чертеже, следующие:
1. согласующий трансформатор с симметричным выходом;
2. высокочастотные кабели;
3. излучающий элемент;
4. элемент конструкции корабля из материала, прозрачного для электромагнитных полей.
B
m
H
m
m
При передаче информации по радиоканалу в KB диапазоне, сигнал от передатчика подается на вход согласующего трансформатора с симметричным выходом. С выхода согласующего трансформатора высокочастотный (в.ч.) сигнал по двум в.ч. фидерам в противофазе подается на противоположные концы излучающего элемента, вмонтированного в элемент конструкции корабля прозрачный для электромагнитного поля. В этом случае напряжение в верхней точке излучающего элемента будет изменяться в соответствии с выражением u=Ucos(wt), а в нижней точке - u=-Ucos(wt). Разность потенциалов между этими точками равна 2Ucos(wt).
В результате противофазного возбуждения в излучающем элементе возникают в.ч. колебания тока с круговой частотой w, энергия которого преобразуется в энергию электромагнитных волн. При этом действующая длина антенны, - «излучающего элемента», будет равна длине, излучающего элемента в отличие от антенны прототипа, который возбуждается несимметрично в одной точке и на крайней верхней точке возбуждаемой металлической конструкции корабля ток будет равен нулю, как и у всех антенн штыревого типа, что снижает действующую длину излучателя. (Справочник по радиоэлектронике. Т. 1. Под ред. А.А. Куликовского. - М.: Энергия, 1967, стр. 281, 287.)
При работе на прием к входной клемме согласующего трансформатора подключается радиоприемное устройство. В этом случае, в соответствии с принципом дуальности (Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Ю.Л. Мазора, Е.А. Мачусского, В.И. Правды. - М.: ДМК Пресс. 2016), наведенная переменным электромагнитным полем на антенне - «излучающем элементе» ЭДС передается на вход радиоприемного устройства, настроенного на одну из частот KB диапазона, поскольку геометрический размер антенны выбран из условия обеспечения работы в KB диапазоне.