ШТЫРЕВАЯ АНТЕННА

ШТЫРЕВАЯ АНТЕННА


RU (11) 2121199 (13) C1

(51) 6 H01Q1/40 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97115051/09 
(22) Дата подачи заявки: 1997.09.10 
(45) Опубликовано: 1998.10.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. RU 94028410 A1, 20.05.97. 2. US 4435713 A, 06.03.84. 3. US 4134120 A, 09.01.79. 
(71) Заявитель(и): Черноусов Василий Васильевич 
(72) Автор(ы): Черноусов В.В.; Гольтер А.Э. 
(73) Патентообладатель(и): Черноусов Василий Васильевич 

(54) ШТЫРЕВАЯ АНТЕННА 

Изобретение относится к промышленности средств связи и может быть использовано в носимых и мобильных устройствах радиосвязи. Штыревая антенна выполнена на основе монокристалла никель-алюминиевой бронзы в псевдоупругом состоянии. Монокристалл бронзы для защиты от атмосферных воздействий и для повышения надежности и травмобезопасности опрессован резиной. Материал антенны выдерживает деформацию изгибом, сопоставимую с резиной или спиральной пружиной, но имеет прочность стали. Антенна обеспечивает большую дальность связи по сравнению с аналогами. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство относится к промышленности средств связи и может быть использовано в носимых и мобильных устройствах радиосвязи.

Штыревые антенны известны со времени разработки средств радиосвязи в КВ и УКВ-диапазонах. При установке штыревых антенн на мобильных и особенно носимых средствах радиосвязи возникла необходимость разработки гибких штыревых антенн, как травмобезопасных и механически более надежных в эксплуатации. Развитие штыревых антенн пошло по двум направлениям: включение в антенну спиральной пружинной вставки (например: заявка Франции N 2252666, 1975 г.) и изготовлению самого штыря в виде гибкого конструктивного элемента (заявка ФРГ N 3919884; заявки Франции N 2711277 и N 2604631; патент США N 4435713). Наличие в конфигурации антенны пружины приводит к уменьшению излучающей длины антенны, что снижает ее эффективность. Кроме того, при механическом движении (колебании) антенны происходит изменение ее резонансной частоты. В этом плане антенны, имеющие гибкий излучающий штырь являются предпочтительнее. Среди антенн, имеющих гибкий излучающий штырь по конструктивным особенностям и решаемым задачам ближе всего к предлагаемой антенне подходит штыревая антенная по патенту США N 4435713 МКИ H 01 Q 1/36, принятая за прототип.

Эта штыревая антенна (прототип) состоит (фиг.1) из электропроводника 1, выполненного в виде спирали, литого нижнего основания 2, выполненного совместно с электрическим соединителем 3, имеющим резьбу 4 (элемент крепления). На втором конце электропроводника установлена головка 5. Вся конструкция залита полиуретаном, который со стороны литого нижнего основания 2 образует корпус 6 с опорной поверхностью 7, на электропроводнике 1 и головке 5 - защитную оболочку 8.

Штыревая антенна работает следующим образом:

При вращении корпуса 6 литое нижнее основание 2 посредством резьбы 4 на электрическом соединителе 3 накручивается на выход связного устройства (на фиг. 1 отсутствует) до тех пор пока не коснется опорной поверхности 7. При случайном изгибе электрический проводник 1 изгибается вместе с защитной оболочкой 8. При освобождении антенны электрический проводник 1 за счет своих упругих свойств возвращается в исходное состояние.

Это устройство обладает следующими недостатками.

1. Прочность, а следовательно и надежность антенны определяются прочностью защитной оболочки и при длительной эксплуатации антенна выходит из строя.

2. Витая конструкция электрического проводника вносит дополнительную индуктивность, что, во-первых, приводит к укорачиванию эффективной длины антенны (для получения согласованной нагрузки) и, во-вторых, из-за низкой добротности этой индуктивности, увеличиваются потери в антенне. Все это приводит к снижению эффективности антенны и к уменьшению дальности связи.

С целью повышения надежности и эффективности в штыревой антенне, содержащей излучающий проводник, на одном конце которого расположен электрический соединитель, элемент крепления (резьба или байнет) и опорную поверхность, электропроводник выполнен из монокристалла никель-аллюминиевой бронзы в псевдоупругом состоянии, а защитная оболочка выполнена из резины, причем резина сцепляется с монокристаллом без возможности взаимного перемещения.

На фиг. 2 изображено предлагаемое устройство. Один из вариантов предлагаемой штыревой антенны (фиг.2) состоит из стрежня 1, выполненного из монокристалла сплава системы Cu-Al-Ni в псевдоупругим состоянии; поверхность монокристалла обработана раствором азотной кислотой концентрации 50%, затем покрыта слоем клея типа "Момент" и опрессована резиной 2 (в интервале времени от 2 до 6 часов после нанесения клея). Один конец стержня впаян в переходной элемент 3, а последний установлен неподвижно (вклеян) в электроизоляционный корпус 4, имеющий опорную поверхность 5. Переходной элемент 3 заканчивается электрическим соединителем 6, концентрично которому в корпусе 4 запрессована резьбовая втулка 7. На другом конце стержня установлен колпачок 8.

Предлагаемая штыревая антенна работает следующим образом.

Вращение корпуса 4 посредством резьбы втулки 7 накручивает антенну на выход связного устройства (на фиг.2 отсутствует) до упора на опорную поверхность 5. При этом электрический соединитель 6 обеспечивает электрический контакт. При соприкосновении антенны с препятствием монокристаллический стержень изгибается, причем изгиб с деформацией до 8% происходит практически без наращивания усилий. Резина 2 повторяет все изменения положения монокристаллического штыря 1, благодаря жесткой фиксации на его поверхности, что обеспечивает беспрепятственное возвращение штыря в исходное состояние за счет обратимости фазового превращения в монокристалле.

Большая эффективность предлагаемой штыревой антенны по отношению к прототипу в части повышения надежности определяется соотношением прочностей полиуретана (материал из которого сделан прототип) и монокристалла никель-алюминиевой бронзы (60 кг/мм2 - см напр.: "Сплавы с эффектом памяти формы"/К. Ооцука, К. Симудзу, Ю. Судзуки и др. /Под ред. Фунакубо Х.: пер. с японск. - М. : Металлургия, 1990. - 224 с.), так как хорошо известно, что металл имеет прочность на два порядка большую, чем пластмасса. В части увеличения дальности связи за счет увеличения эффективной длины излучателя теоретический расчет очень сложен, но судя по антеннам, устанавливаемым на аппаратуре с торговой маркой STANDARD (Япония) и ERICSSON (Дания), имеющим спиральные штыри, длина антенны уменьшается почти в 2 раза. Увеличение дальности связи за счет увеличения добротности предложенной антенны также не вызывает сомнения, т.к. максимальной добротностью обладают индуктивности, имеющее соотношение диаметра катушки к ее длине в интервале 0.7-1, а в случае прототипа при диаметре намотки 3-4 мм и длине 100-120 мм, для частоты 400 МГц, такое соотношение составит величину 1/30.

В настоящее время изготовлены образцы таких штыревых антенн и проведены сравнительные испытания фирмой SOLLYNA - A.T.K. (г. Москва). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Штыревая антенна, содержащая электропроводник, на одном конце которого расположены электрический соединитель, элемент крепления и опорная поверхность, и защитную оболочку, отличающаяся тем, что электропроводник выполнен из монокристалла никель-алюминиевой бронзы в псевдоупругом состоянии, а защитная оболочка выполнена из резины, причем резина контактирует с монокристаллом без взаимного перемещения.