СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА С ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТОЙ

СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА С ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТОЙ 


RU (11) 2231876 (13) C1

(51) 7 H01Q9/27 

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

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

(21) Заявка: 2002130162/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.11.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.11.11 
(45) Опубликовано: 2004.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 5955996 А, 21.09.1999. RU 2087057 С1, 10.08.1997. RU 2042991 С1, 27.08.1995. SU 1758726 А, 30.08.1992. ЕР 0516490 А, 02.12.1992. DE 3309405 А1, 27.09.1984. US 5231412 А, 27.07.1993. US 5563615 А, 08.10.1996. US 6011525 А, 04.01.2000. 
(72) Автор(ы): Ершов В.С. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - Дочернее предприятие федерального государственного унитарного предприятия "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (RU) 
Адрес для переписки: 390000, г.Рязань, ул. Каляева, 32, ФГУП ГРПЗ, отд.149 

(54) СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА С ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТОЙ 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах радиосвязи УКВ и ДМВ диапазонов. Техническим результатом является создание спиральной антенны, обладающей оптимальным согласованием при перестройке резонансной частоты в широком диапазоне частот. Технический результат достигается тем, что спиральная антенна с перестраиваемой резонансной частотой содержит элементы, выполняющие функцию излучателя: диэлектрическое основание с расположенной на нем излучающей обмоткой, распределенный конденсатор переменной емкости (воздушный), образованный одним или несколькими металлическими стержнями, расположенными вдоль оси диэлектрического основания, и излучающей обмоткой. Данная антенна также содержит элементы, выполняющие функцию согласующего резонансного трансформатора: первичную и вторичную обмотки на диэлектрическом основании, причем конец первичной обмотки и начало вторичной обмотки соединены между собой, цилиндрический конденсатор переменной емкости, состоящий из подвижной наружной металлической обкладки, соединенной с металлическими стержнями, диэлектрического изолятора, внутренней металлической обкладки, соединенной с началом первичной обмотки. Также имеется металлическая направляющая контактная втулка, жестко закрепленная на диэлектрическом основании между началом излучающей обмотки и концом вторичной обмотки, электрически соединяющая их между собой и через металлические стержни с подвижной наружной металлической обкладкой. Возможность перестройки резонансной частоты спиральной антенны обеспечивается одновременным перемещением металлических стержней распределенного конденсатора переменной емкости и подвижной наружной металлической обкладки цилиндрического конденсатора переменной емкости вдоль вертикальной оси первичной, вторичной обмоток и обмотки излучателя в соответствии с направлением перестройки резонансной частоты спиральной антенны, чем достигается оптимальное согласование в широком диапазоне частот. 2 ил.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемая спиральная антенна с перестраиваемой резонансной частотой относится к антенной технике и может быть использована в системах радиосвязи УКВ и ДМВ диапазонов.

Из уровня техники известна спиральная антенна [1], состоящая из провода, намотанного на эластичное основание из стекловолокна по синусоидальному закону. При такой намотке происходит оптимальное синусоидальное распределение тока по длине спиральной антенны, что дает ей преимущество по сравнению с простой вертикальной антенной. Число витков спиральной антенны, необходимое для резонанса, зависит от длины спирали, шага, диаметра диэлектрического основания и диаметра провода спирали. Изготовление диэлектрического основания конусообразной формы и неравномерность намотки спирали делают невозможным расчет спиральной антенны, а намотка проводника антенны по синусоидальному закону трудновыполнима. Недостатком данной антенны также является невозможность перестройки резонансной частоты.

Наиболее близкой к предлагаемой спиральной антенне с перестраиваемой резонансной частотой является антенна [2], которая и выбрана в качестве прототипа. Она состоит из провода, намотанного вокруг стекловолоконного стержня, а перестройка резонансной частоты обеспечивается за счет конденсатора переменной емкости, включенного в точке питания последовательно с распределенной индуктивностью нижней части излучателя. Конструктивно конденсатор переменной емкости образован внутренней поверхностью металлического цилиндра, являющегося элементом крепления антенны и частью обмотки излучателя, который имеет возможность перемещения и фиксации в вертикальном направлении. В качестве диэлектрической прокладки использована термоусадочная трубка, защищающая излучатель антенны от внешних воздействий. Недостатком данной конструкции является то, что перемещение излучателя в нижнюю часть цилиндра приводит к увеличению емкости цилиндрического конденсатора, то есть к снижению резонансной частоты антенны при одновременном снижении части индуктивности излучателя. Это приводит к уменьшению диапазона перестройки спиральной антенны за счет рассогласования входного сопротивления антенны и приемопередатчика на краях диапазона рабочих частот.

Техническим результатом заявляемой спиральной антенны с перестраиваемой резонансной частотой является создание спиральной антенны, обладающей оптимальным согласованием при перестройке резонансной частоты в широком диапазоне частот.

Технический результат достигается тем, что спиральная антенна с перестраиваемой резонансной частотой содержит элементы, выполняющие функцию излучателя: диэлектрическое основание с расположенной на нем излучающей обмоткой, распределенный конденсатор переменной емкости (воздушный), образованный одним или несколькими металлическими стержнями, расположенными вдоль оси диэлектрического основания, и излучающей обмоткой. Данная антенна также содержит элементы, выполняющие функцию согласующего резонансного трансформатора: первичную и вторичную обмотки на диэлектрическом основании, причем конец первичной обмотки и начало вторичной обмотки соединены между собой, цилиндрический конденсатор переменной емкости, состоящий из подвижной наружной металлической обкладки, соединенной с металлическими стержнями, диэлектрического изолятора, внутренней металлической обкладки, соединенной с началом первичной обмотки. Также имеется металлическая направляющая контактная втулка, жестко закрепленная на диэлектрическом основании между началом излучающей обмотки и концом вторичной обмотки, электрически соединяющая их между собой и через металлические стержни с подвижной наружной металлической обкладкой. Возможность перестройки резонансной частоты спиральной антенны обеспечивается одновременным перемещением металлических стержней распределенного конденсатора переменной емкости и подвижной наружной металлической обкладки цилиндрического конденсатора переменной емкости вдоль вертикальной оси первичной, вторичной обмоток и обмотки излучателя в соответствии с направлением перестройки резонансной частоты спиральной антенны, чем достигается оптимальное согласование в широком диапазоне частот.

На фиг.1 изображена конструкция спиральной антенны с перестраиваемой резонансной частотой, где

1 - диэлектрическое основание;

2 - металлический стержень;

3 - металлическая направляющая контактная втулка;

4 - подвижная наружная металлическая обкладка;

5 - диэлектрический изолятор;

6 - внутренняя металлическая обкладка;

7 - коаксиальный питающий проводник;

8 - первичная обмотка;

9 - вторичная обмотка;

10 - излучающая обмотка.

Спиральная антенна с перестраиваемой резонансной частотой состоит из диэлектрического основания 1, на котором снизу вверх расположены три обмотки из провода: первичная обмотка 8, вторичная обмотка 9, излучающая обмотка 10.

Нижняя часть диэлектрического основания жестко скреплена с внутренней металлической обкладкой 6, окруженной диэлектрическим изолятором 5 и подвижной наружной металлической обкладкой 4. Внутренняя металлическая обкладка, диэлектрический изолятор и подвижная наружная металлическая обкладка образуют цилиндрический конденсатор переменной емкости. В теле подвижной наружной металлической обкладки параллельно оси диэлектрического основания жестко установлены металлические стержни 2, образующие с излучающей обмоткой распределенный конденсатор переменной емкости (воздушный).

Металлическая направляющая контактная втулка 3, жестко закрепленная на диэлектрическом основании между началом излучающей обмотки и концом вторичной обмотки, электрически соединяет их между собой и через металлические стержни с подвижной наружной металлической обкладкой цилиндрического конденсатора переменной емкости. Причем перемещение металлических стержней распределенного конденсатора переменной емкости и подвижной наружной металлической обкладки цилиндрического конденсатора переменной емкости производят одновременно и в соответствии с направлением перестройки резонансной частоты спиральной антенны. При этом начало первичной обмотки соединено с внутренней металлической обкладкой, а конец первичной обмотки и начало вторичной обмотки соединены между собой в одной точке.

Питание антенны осуществляют через коаксиальный проводник 7, подключенный к точке соединения конца первичной обмотки и начала вторичной обмотки согласующего трансформатора.

На фиг.2 изображена схема электрическая принципиальная спиральной антенны с перестраиваемой резонансной частотой, где

1 - излучатель;

2 - согласующий трансформатор;

L1 - излучающая обмотка;

L2 - вторичная обмотка;

L3 - первичная обмотка;

С1 - цилиндрический конденсатор переменной емкости;

С2 - распределенный конденсатор переменной емкости.

Принцип работы спиральной антенны с перестраиваемой резонансной частотой заключается в следующем.

Сигнал несущей частоты приемопередатчика поступает на первичную обмотку L3 согласующего трансформатора 2, где производится согласование активного сопротивления приемопередатчика и спиральной антенны. Роль согласующего трансформатора в данном случае выполняют расположенные на диэлектрическом основании первичная L3 и вторичная L2 обмотки из провода с параллельно подключенным цилиндрическим конденсатором переменной емкости С1, позволяющим осуществлять резонанс согласующего трансформатора 2.

Далее резонансный сигнал несущей частоты поступает на излучающую обмотку L1 излучателя 1. При этом функцию излучателя 1 выполняют расположенная на диэлектрическом основании излучающая обмотка L1 с параллельно подключенным распределенным конденсатором переменной емкости С2. Резонанс излучателя достигают за счет применения распределенного конденсатора переменной емкости С2, включенного параллельно части обмотки излучателя L1.

Изменение резонансной частоты спиральной антенны в сторону ее увеличения или уменьшения производят за счет одновременного уменьшения или увеличения емкости цилиндрического конденсатора переменной емкости С1 и распределенного конденсатора переменной емкости С2. Конструктивно это условие выполняется путем одновременного перемещения подвижной наружной металлической обкладки цилиндрического конденсатора переменной емкости и стержней распределенного конденсатора переменной емкости параллельно вертикальной оси первичной, вторичной и излучающей обмоток любым из известных способов. Для защиты антенны от воздействия внешних факторов может применяться чехол из изоляционной трубки.

Источники информации

1. "Антенны" /Под ред. К.Ротхаммеля. - Санкт-Петербург, "Бояныч", 1998 г., стр. 508, 509.

2. Патент на изобретение, США №5, 955, 996, 1999 г. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Спиральная антенна с перестраиваемой резонансной частотой, содержащая первичную обмотку, вторичную обмотку и излучающую обмотку, расположенные снизу вверх на диэлектрическом основании, нижняя часть которого жестко скреплена с внутренней металлической обкладкой, окруженной диэлектрическим изолятором и подвижной наружной металлической обкладкой с установленными в ней параллельно оси диэлектрического основания металлическими стержнями, а также металлическую направляющую контактную втулку, жестко закрепленную на диэлектрическом основании между началом излучающей обмотки и концом вторичной обмотки, электрически соединяющую их между собой и через металлические стержни с подвижной наружной обкладкой, причем начало первичной обмотки соединено с внутренней обкладкой, а конец первичной обмотки и начало вторичной обмотки соединены между собой в точке питания.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru