RU168941U1

RU168941U1 - Корабельная передающая антенная система - 4

Info

Publication number: RU168941U1
Application number: RU2016114839U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Кужелев; Виктор Ефимович Пониматкин
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2017-02-28

Abstract

Полезная модель относится к элементу радиосвязи - антенной технике, и может быть использована для создания фазированных антенных решеток (ФАР) коротковолнового (КB) и ультракоротковолнового (УКВ) диапазонов в условиях ограниченной поверхности их размещения на плоских поверхностях надводных кораблей, невидимых радиолокационными станциями, а также с целью улучшения электромагнитной обстановки (ЭМО) работы радиоэлектронных средств (РЭС) на кораблях. Система содержит высокочастотный генератор, соединенный с усилителем мощности фидерной линией, согласующее устройство, N плоских излучающих модулей, фидерные линии, выполненные в виде коаксиальных кабелей одинаковой длины. При этом выход высокочастотного генератора соединен фидерной линией через усилитель мощности с входом согласующего устройства. N двоичных выходов «а» и «б» согласующего устройства фидерными линиями одинаковой длины соединены с двоичными входами каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1по 1. Каждый из N выходов согласующего устройства имеет два выхода «а» и «б». Выход «а» согласующего устройства соединен с первым входом каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1по 1, а выход «б» согласующего устройства соединен со вторым входом каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1по 1. Соединительные коаксиальные кабельные линии между согласующим устройством и плоскими излучающими модулями проходят через отверстия в металлической поверхности корпуса корабля. Технический результат заключается в уменьшении влияния излучения системы на ЭМО корабля. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Полезная модель относится к элементу радиосвязи - антенной технике, и может быть использована для создания фазированных антенных решеток (ФАР) коротковолнового (КB) и ультракоротковолнового (УКВ) диапазонов в условиях ограниченной поверхности их размещения на плоских поверхностях надводных кораблей, невидимых радиолокационными станциями, а также с целью улучшения электромагнитной обстановки (ЭМО) работы радиоэлектронных средств (РЭС) на кораблях.

Известно, что несимметричный вибратор (или штырь) широко используется исходя из его высоких массогабаритных характеристик и направленных свойств. Штырь занимает малую площадь при размещении, поэтому повсеместно используется на судах и кораблях, причем на борту кораблей в значительным количестве (несколько десятков). Однако создание надводных кораблей, невидимых радиолокационными станциями изменило построение верхнепалубных устройств. Верхнепалубные устройства ограждены плоскостью, поглощающей радиоволны. Возникли проблемы размещения антенных устройств. Данной проблеме посвящена разработка.

На фиг. 1 представлен классический несимметричный вибратор или штырь, который имеет излучающую часть - 1, в виде проводящего прямолинейного проводника, и заземлитель - 2, при этом выход генератора ЭДС(~U_А) 3 подключен одной клеммой к излучающей части 1, а другой клеммой - к заземлителю 2.

На фиг. 1 приведена физическая модель несимметричного вибратора, расположенного вдоль оси X. При этом

- длина вибратора с диаметром сечения α. Длина вибратора играет важную роль в излучающих качествах штыря. Резонансная частота ƒ₀ или частота настройки ƒ_НАС=ƒ₀ антенны связана с резонансной длиной волны λ₀ и длиной вибратора следующими соотношениями: 4⋅

=λ₀; ƒ₀=С/λ₀, где С - скорость света (3-10⁸, м/с). Режим работы с параметрами 4⋅

=λ₀; ƒ₀=С/λ₀ называется режимом собственной длины волны. Коэффициент перекрытия для штыря равен 1,2. Поэтому антенна несимметричный вибратор работает в узкой полосе частот.

Например, штырь с заданной длиной для работы в режиме собственной длины или в диапазоне, близком к данному режиму, при длине:

=4 метра, - настраивается на частоты от 17 до 24 МГц;

=5 метров - настраивается на частоты от 13 до 17 МГц;

=7 метров - настраивается на частоты от 9 до 12 МГц;

=8 метров - настраивается на частоты от 7,5 до 10 МГц;

=10 метров - настраивается на частоты от 5 до 8 МГц.

Таким образом, для работы в КB диапазоне (от 3 до 30 МГц) необходимо иметь не менее семи штыревых антенн, которые обозначаются: так 4-метровый как Ш4 (штырь четырехметровый); 5-метровый - Ш5; 7-метровый - Ш7; 8-метровый - Ш8; 10-метровый - Ш10.

Однако такое количество штыревых антенн использовать не целесообразно, поэтому создают сложные конструкции штырей с целью расширения рабочего диапазона их использования.

На фиг. 2 приведены типовые варианты совершенствования конструкции антенн для расширения диапазонных свойств антенны. Системы связи, работающие в коротковолновом диапазоне радиочастотного спектра, повсеместно используют вертикальные несимметричные вибраторы практически одинаковой конструкции. Их различие состоит только в том, что используют различное количество включенных сосредоточенно индуктивностей 4 (L_К), а также штырей на конце антенны в качестве емкостной нагрузки - 5.

Вариант фиг. 2(а) представляет конструкцию штыря, работающего в узкой полосе частот, и содержит излучающую часть 1 и заземлитель 2, к клеммам «а» и «б» антенны подключен генератор ~U_A - 3. Для судов разработана такая антенна:

- судовая передающая антенна штырь типа АС-8С, имеющая различные варианты исполнения в зависимости от их размещения, представленные в монографии «Судовые антенны», М.В. Вершкова и О.Б. Миротворского, стр. 271-272, - Л.: изд. «Судостроение», 1990;

- судовая передающая антенна под названием «Антенна-мачта» представляет собой изолированную от палубы мачту (как правило, с верхним питанием при заземленной мачте) высотой 25 метров в качестве излучателя - 1 и палуба судна - заземлитель - 2. Рабочий диапазон антенны от 1,5 МГц до 4,5 МГц. Антенна относится к аналогу «Антенна-мачта», патент №191651 СССР, МКИ H04d; «Антенна-мачта», патент №816355 СССР, МКИ Н01Q 1/34. Недостатками антенны являются очень малый коэффициент перекрытия диапазона рабочих частот и большие массогабаритные характеристики.

Вариант фиг. 2(б) представляет собой несимметричный вибратор с включенными в разрыв провода комплексными сопротивлениями Z=(R+jωL_К). Длина антенны

=10 метров, комплексное сопротивление включено на высоте примерно 7 метров. Рабочий диапазон антенны от 4 до 25 МГц. Устанавливается на всех судах под названием «Широкополосная передающая антенна - 11» - ШПА-11 с RL-включением (представлена в монографии «Судовые антенны», М.В. Вершкова и О.Б. Миротворского, стр. 139-141, - Л.: изд. «Судостроение», 1990). Недостатками антенны являются неравномерность частотной характеристики входного сопротивления антенны и большие массогабаритные характеристики.

Вариант фиг. 2(в) представляет собой несимметричный вибратор, подобный варианту фиг. 2(б), но отличающийся тем, что имеется емкостная нагрузка 5 на конце антенны. Емкостная нагрузка компенсирует в верхней части диапазона индуктивное сопротивление антенны, чем расширяет диапазонные свойства антенны в сравнении с вариантом фиг. 2(б). Таким образом, антенна работает в диапазоне от 4 до 30 МГц. Недостатками антенны являются неравномерность частотной характеристики входного сопротивления антенны и большие массогабаритные характеристики.

Вариант фиг. 2(г) представляет собой несимметричный вибратор, подобный варианту фиг. 2(б), но отличается тем, что сделана попытка удлинить антенну включением третьей индуктивности. Удлинение позволяет использовать частоты от 3 до 25 МГц. Однако дополнительная реактивность снижает величину тока и понижает эффективность антенны. Более трех совместно используемых индуктивностей в антеннах не используют. Недостатками антенны являяются повышенное сопротивление антенны, неравномерность частотной характеристики входного сопротивления антенны и большие массогабаритные характеристики.

Вариант фиг. 2(д) представляет собой несимметричный вибратор с включенными в разрыв провода комплексными сопротивлениями Z=(R+jωL_К). Длина антенны

=10 метров, комплексное сопротивление включено на высоте примерно 7 метров. Рабочий диапазон антенны от 5 до 30 МГц. Устанавливается на всех судах под названием «Импедансная многовибраторная передающая антенна - 11-2» - ШПА-11-2 с RL-включением и четырех вибраторов (патент СССР №285837, МКИ H01q 9/18). Для устранения неравномерности частотной характеристики входного сопротивления установлены дополнительно четыре штыря в качестве емкостной нагрузки 5, которые обеспечивают выравнивание ее частотной характеристики в рабочем диапазоне частот от 5 до 30 МГц. Описание представлено в монографии «Судовые антенны», М.В. Вершкова и О.Б. Миротворского, стр. 142 - 150, - Л.: изд. «Судостроение», 1990. Общим параметром перечисленных антенн является коэффициент бегущей волны, который находится в пределах от 0,3 до 0,4.

На фиг. 3 представлена корабельная передающая антенная система, содержащая высокочастотный генератор - 3, усилитель мощности - 6, согласующее устройство - 7, N плоских излучающих модулей - 1₁, 1₂, 1₃, 1₄, …, 1_N-1, 1_N, фидерные линии - 8, при этом выход высокочастотного генератора 3 соединен фидерной линией 8 через усилитель мощности 6 с входом согласующего устройства 7; N двоичных выходов «а» и «б» согласующего устройства 7 фидерными линиями 8 одинаковой длины соединены с входами каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1₁ по 1_N, фидерные линии 8 соединены через отверстия в металлической поверхности корабля - заземлителе 2, причем каждый из N выходов согласующего устройства 7 имеет два выхода «а» и «б», выход «а» согласующего устройства 7 соединен с первым входом 11 каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1₁ по 1_N, а выход «б» согласующего устройства 7 соединен со вторым входом 12 каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1₁ по 1_N.

На фиг. 4 представлено согласующее устройство 7, содержащее согласующий трансформатор Тр. 1 с одной первичной обмоткой - 13, и N - вторичных обмоток 14 с первой 1 по N, при этом вход согласующего устройства 7 с помощью фидерной линии 8, центральной ее жилой, соединен с клеммой «в» первичной обмотки трансформатора Тр. 1, а экранная оболочка заземлена на корпус согласующего устройства 7, клемма «г» первичной обмотки трансформатора Тр. 1 заземлена; клемма «д» каждой из N вторичных обмоток трансформатора Тр. 1 соединена с собственным выходом «а», начиная с первого 1 по N, с центральной жилой фидерной линии 8, а клемма «е» каждой из N вторичных обмоток трансформатора Тр. 1 соединена с выходом «б», начиная с первого 1 по N, с центральной жилой фидерной линии 8, клемма «ж» в каждой из N вторичных обмоток трансформатора Тр. 1 заземлена.

На фиг. 5 представлено сечение одного из N плоских излучающих модулей - 1_N, где 10 - проволочный излучатель плоского излучающего модуля 1_N, 2 - заземлитель - поверхность корпуса корабля, 9 - плоский металлический (например, алюминиевый) экран, область «Б» - изолятор только над каждым из элементов плоского излучающего модуля 1_N, область «А» занимает поглотитель электромагнитного поля, расположенный за и между проволочными элементами проволочного излучателя 10 плоского излучающего модуля 1_N и применяемый на кораблях для создания их невидимости радиолокационными станциями, нагрузочные первый конденсатор С1 и второй конденсатор С2, I_ИЗЛ - ток плоского излучателя 1_N, I_ЭКР - ток плоского экрана, при этом первый вход 11 плоского излучающего модуля 1_N, выполненный фидерной линией 8, центральной жилой линия соединена через клемму «з» с проволочным излучателем 10 плоского излучающего модуля 1_N, экранная оболочка фидерной линии 8 по первому входу 11 соединена через клемму «и» с корпусом корабля - заземлителем 2; второй вход 12 плоского излучающего модуля 1_N, выполненный фидерной линией 8, центральной жилой линия соединена через клемму «к» с плоским металлическим экраном 9 плоского излучающего модуля 1_N, экранная оболочка фидерной линии 8 по второму входу 12 соединена через клемму «и» с корпусом корабля - заземлителем 2; клеммой «л» плоский металлический экран 9 плоского излучающего модуля 1_N соединен через нагрузочную первую емкость С1, через клемму «и» с корпусом корабля - заземлителем 2; клеммой «м» проволочный излучатель 10 плоского излучающего модуля 1_N соединен через нагрузочную вторую емкость С2, через клемму «и» с корпусом корабля - заземлителем 2.

На фиг. 6 представлен проволочный излучатель 10 плоского излучающего модуля 1_N, где

_ИЗЛ - длина излучателя,

_Ш - ширина излучателя, выполненного в виде сетки из N вертикальных проводников, соединенных в верхней и нижней частях излучателя, «d» - сечение проводника каждого из N вертикальных проводников излучателя, ΔI - значение тока в каждом из N вертикальных проводников, область «А» заполнена между проводниками и за проводниками поглотителем электромагнитного поля, применяемым на кораблях для создания их невидимости радиолокационными станциями, при этом каждый проводник в системе проволочного излучателя 10 с током ΔI в направлении излучения покрывается радиопрозрачным изолятором - область «Б».

Системы связи, работающие в коротковолновом диапазоне радиочастотного спектра, повсеместно используют вертикальные несимметричные вибраторы практически одинаковой конструкции. Их различие состоит только в том, что используют различное количество включенных сосредоточенно индуктивностей L_К, а также емкостных штырей на конце антенны. При этом генератор электродвижущей силы ~U_A возбуждает ток в антенне, где элементами для настройки на заданный диапазон частот могут являться сосредоточенно включенные индуктивность L_К и емкость С. Включение индуктивностей в качестве неоднородностей в электрическую схему вертикального несимметричного вибратора более трех не целесообразно. Обосновано это тем, что суммарная индуктивность увеличивает активное сопротивление провода и, как следствие, уменьшает величину тока в антенне.

На диапазонные свойства оказывает влияние конструкция противовеса (заземлителя). Это связано с тем, что сопротивление заземлителя R₃ (противовеса) входит составной частью в сопротивление антенны

R_A=R_∑+R₃+…

В то же время увеличение добротности антенны снижает рабочий диапазон. Добротность зависит от волнового сопротивления W_A и активного сопротивления вибратора R_A

Q_A=W_A/R_A.

Таким образом, в разделе рассмотрены варианты типовых антенн и показаны особенности их конструктивных решений, позволяющих изменять диапазонные свойства. Эти примеры дают основание для дальнейшего изменения конструкции для совершенствования излучающих возможностей описанных антенн.

Эффективность излучения коротких антенн

Короткую антенну при определенных допусках можно рассматривать в качестве элементарного электрического излучателя. При этом мощность излучения для элементарного излучателя получается

,

но

,

где S_СФ=

_A⋅2π⋅r. E/H=120π.

Приравнивая выражения мощности излучения можно получить

; и

.

На основании анализа выражений для магнитной Н и электрической Е составляющих следует, что

- напряженность поля, создаваемая вибратором, зависит от объема поля, в котором оно сосредоточено;

- значение векторных величин Е и Н уменьшается с увеличением длины волны при неизменности геометрических размеров излучателя;

- геометрические размеры антенны оказывают влияние на напряженность поля, поэтому, уменьшая размеры излучателя, следует для увеличения напряженности поля в объеме необходимо увеличение тока в антенне.

Последний пункт используется в основе разработки полезной модели, при этом возможны два пути.

Первый, укорачивая антенну, необходимо увеличить ток в ней. Данный путь не изменяет электромагнитную обстановку (ЭМО).

Второй путь, который выбран для построения антенной системы, - путь, при котором ток в антенне незначителен, но неизменен во всем диапазоне частотного спектра, причем величина установленного тока не оказывает влияния на ЭМО, а уровень излучаемой мощности достигается сложением мощности в пространстве работой маломощных излучателей. Для решения второго пути должна быть построена антенная система в виде фазированной антенной решетки (ФАР).

Поэтому в качестве прототипа использована модель варианта фиг. 2(д), которая представляет собой несимметричный вибратор с включенными в разрыв провода комплексными сопротивлениями Z=(R+jωL_К) или индуктивной нагрузкой 4 и четырех вибраторов, представляющих емкостную нагрузку излучателя 5. Длина антенны -

=10 метров, комплексное сопротивление включено на высоте примерно 7 метров. Рабочий диапазон антенны от 5 до 30 МГц. Устанавливается на всех судах под названием «Импедансная многовибраторная передающая антенна - 11-2» - ШПА-11-2 с RL-включением и четырех вибраторов (патент СССР №285837, МКИ H01q 9/18). Для устранения неравномерности частотной характеристики входного сопротивления установлены дополнительно четыре штыря, которые обеспечивают выравнивание ее частотной характеристики в рабочем диапазоне частот от 5 до 30 МГц. Описание представлено в монографии «Судовые антенны», М.В. Вершкова и О.Б. Миротворского, стр. 142-150, - Л.: изд. «Судостроение», 1990.

Целью разработки полезной модели является создание условий работы корабельной передающей антенной системы на плоской поверхности надводных кораблей с радиопоглатителями, обеспечивающими невидимость корабля для радиолокации, излучение мощности, уменьшающей или исключающей влияние излучения системы на ЭМО корабля, в которой работает множество РЭС за счет снижения взаимного сопротивления между разрабатываемой антенной системой, представляющей собой ФАР с излучающими элементами в виде частотонезависимых укороченных несимметричных вибраторов, и остальными приемными антеннами корабля. Важным при этом становится вопрос о радиопрозрачности антенных модулей, размещенных на плоской поверхности надводных кораблей с радиопоглатителями, обеспечивающими невидимость корабля для радиолокации.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно введены: антенная система, состоящая из N прозрачных для радиолокации излучателей или плоских антенных модулей, согласующего устройства на N-каналов.

Следует отметить, что вопросы разработки малогабаритных антенных устройств остаются актуальными для всех диапазонов радиочастот, так как эффективность излучения любой антенны во многом зависит от соотношения между физическими размерами антенны и длиной волны. Например, наиболее оптимальный размер несимметричного вибратора равен четверти длины волны. Это наименьший размер, при котором возможен резонанс антенны, как колебательного контура, что дает чисто активное входное сопротивление и облегчает согласование антенны с фидером. При уменьшении физических размеров вибратора возрастает емкостная реактивная составляющая входного сопротивления антенны, что не позволяет эффективно передавать энергию из фидера в антенну. Другими словами, уменьшение физических размеров снижает емкость антенны, что ведет к увеличению ее добротности, а следовательно, и ухудшению диапазонных свойств.

Так как активная часть сопротивления связана с сопротивлением излучения, то оно также будет иметь небольшие значения. Например, при подаче 1 В напряжения на антенну, излученная мощность будет составлять тысячные-десятые доли милливатта. Однако используя ФАР можно получить необходимые параметры излучения, учитывая, что за счет сложения мощности в пространстве от N плоских излучателей мощность излучения значительно увеличивается. В то же время антенна должна состоять из тонких проволок цилиндрической формы на поверхности поглотителя электромагнитных волн, чтобы исключить отражение радиолокационных импульсов от антенны. Построение ФАР с синфазными излучателями обеспечивается применением фидерных линий - 8, одинаковой длины. В то же время использованием нагрузочных сопротивлений в виде емкостных в цепи питания антенны возможно устранение неравномерности входного сопротивления антенны, как активного, так и реактивного.

Принцип работы устройства

Настроенный на заданную частоту ƒ_ген высокочастотный генератор 3 (фиг. 3) возбуждает усилитель мощности 6 на рабочей частоте ƒ_ген. Усилитель 6 усиливает колебания до заданной выходной мощности. Эта мощность поступает на вход согласующего устройства 7. Согласующее устройство 7 (фиг. 4) обеспечивает передачу по N своим выходам, равную мощности, уменьшая общую мощность усилителя мощности на N плоских антенных модулей. Обеспечивается достижение одинаковой мощности на каждом выходе согласующего устройства 7 за счет установленного равного отношения (К) числа витков в каждой вторичной обмотке (n_BT) к виткам первичной обмотки (n_ПР), другими словами постоянства отношения для всех N выходов - К=(n_ВT)/(n_ПР). Каждый из N выходов согласующего устройства 7 подключен к собственному плоскому антенному модулю 1_N с помощью двух фидерных линии 8. Высокочастотный генератор 3, усилитель мощности 6 и согласующее устройство 7 располагаются внутри корпуса корабля в целях обеспечения высокой степени живучести высоковольтных устройств, поэтому для подключения плоских антенных модулей 1_N в корпусе корабля создают отверстия для прохождения питающих фидерных линий 8. Фидерные линии 8 находятся под низким уровнем напряжения, учитывая, что входное сопротивление плоского антенного модуля не превышает 10 Ом. N фидерных линий 8 соединены с входом каждого из N антенных модулей 1_N, таким образом, обеспечивая электрической энергией каждый плоский антенный модуль 1_N частотой ƒ_ген. (фиг. 3). Таким образом, сложение мощности в пространстве от плоских модулей создаст необходимый уровень излучения, причем во всем диапазоне частот.

Принцип формирования ФАР (фиг. 3) из плоских антенных модулей 1_N (одного из N антенных модулей - 1₁, 1₂, 1₃, 1₄, …, 1_N-1, 1_N) на металлической поверхности корпуса корабля - заземлителе 2. Плоский антенный модуль 1_N находится под напряжением, поэтому он изолирован от металлической поверхности корпуса. Размещение модулей произвольное, в удобных для подвижного объекта местах. Количество плоских антенных модулей 1_N определено необходимой мощностью излучения, полученного на основе сложения мощности в пространстве за пределами палубы корабля, где расположены РЭС. Для обеспечения фазирования мощности модулей 1_N используется ФАР, причем фазирование осуществляется установлением одинаковой длины фидерных линий 8 для питания плоских антенных модулей.

Каждый из N выходов согласующего устройства 7 образован двумя выходами: выходом «а» и выходом «б». Таким образом, два выхода для каждого из N выходов согласующего устройства 7 фидерными линиями 8 одинаковой длины соединены с первым 11 и вторым 12 входами для каждого из N плоских антенных модулей, начиная с 1₁ по 1_N, при этом фидерные линии 8 соединены через отверстия в металлической поверхности корабля - заземлителе 2.

Согласующее устройство 7 на фиг. 4, содержащее согласующий трансформатор Тр.1, обеспечивающий согласование выхода усилителя мощности 6 с N плоскими излучающими модулями. Согласование выполнено на основе трансформатора Тр. 1, который содержит одну первичную обмотку - 13, и N - вторичных обмоток 14, с первой 1 по N. При этом вход согласующего устройства 7 с помощью фидерной линии 8, центральной ее жилой, соединен с клеммой «в» первичной обмотки 13 трансформатора Тр. 1, а экранная оболочка заземлена на корпус согласующего устройства 7, клемма «г» первичной обмотки трансформатора Тр. 1 заземлена. Клемма «д» каждой из N вторичных обмоток 14 трансформатора Тр. 1 соединена с собственным выходом «а», начиная с первого 1 по N выходов, через центральную жилу фидерной линии 8, а клемма «е» каждой из N вторичных обмоток трансформатора Тр. 1 соединена с выходом «б», начиная с первого 1 по N, через центральную жилу фидерной линии 8, клемма «ж» в каждой из N вторичных обмоток 14 трансформатора Тр. 1 заземлена. Каждая вторичная обмотка 14 состоит из двух секций: одна секция обмотки расположена между клеммами «д» и «ж», и вторая секция обмотки - между клеммами «е» и «ж». Наведенные токи частот генератора в первой и второй секциях для каждой вторичной обмотки противофазны и отличаются амплитудой. Так фаза тока на выходе «а» противофазна току по выходу «б» и десятки раз превышает по амплитуде, и это применительно к каждому выходу, от первого 1 до N во вторичных обмотках трансформатора Тр. 1. Следовательно, каждый плоский антенный модуль 1_N имеет два входа: первый 11 и второй 12. Причем по выходу «а» согласующего блока 7 (фиг. 3) на первый вход 11 каждого плоского антенного модуля 1_N поступает ток, по амплитуде в десятки раз превышающий ток на входе второго 12 плоского антенного модуля, поступающий через выход «б» блока 7, при этом эти токи противофазны.

Необходимость противофазного питания связана с конструктивными особенностями плоского антенного модуля каждого из N. Конструкции всех плоских антенных модулей идентичны. Сечение одного из N плоских излучающих модулей 1_N показано на фиг. 5, где 10 - проволочный излучатель плоского излучающего модуля 1_N, 2 - заземлитель (поверхность корпуса корабля), 9 - плоский металлический (например, алюминиевый) экран, область «Б» - изолятор, расположенный только над каждым из проволочных излучателей 10, как элемента плоского излучающего модуля 1_N, область «А» занимает поглотитель электромагнитного поля, расположенный за и между проволочными элементами проволочного излучателя 10 плоского излучающего модуля 1_N и применяемый на кораблях для создания их невидимости радиолокационными станциями, нагрузочные сопротивления в виде первого конденсатора С1 и второго конденсатора С2 (конденсатор может быть заменен управляемой нагрузкой), I_ИЗЛ - ток плоского излучателя 1_N, I_ЭКР - ток плоского экрана. При этом первый вход 11 плоского излучающего модуля 1_N, выполненный фидерной линией 8, центральной жилой линия соединена через клемму «з» с проволочным излучателем 10 плоского излучающего модуля 1, экранная оболочка фидерной линии 8 по первому входу 11 соединена через клемму «и» с корпусом корабля - заземлителем 2. Поступающий ток по первому входу 11 протекает по проволочному излучателю 10, возбуждая электромагнитное поле в окружающем его пространстве.

Второй вход 12 плоского излучающего модуля 1_N, выполненный фидерной линией 8, центральной жилой линия соединена через клемму «к» с плоским металлическим экраном 9 плоского излучающего модуля 1_N, экранная оболочка фидерной линии 8 по второму входу 12 соединена через клемму «и» с корпусом корабля - заземлителем 2; клеммой «л» плоский металлический экран 9 плоского излучающего модуля 1_N соединен через первую емкость С1, через клемму «и» с корпусом корабля - заземлителем 2; клеммой «м» проволочный излучатель 10 плоского излучающего модуля 1_N соединен через вторую емкость С2, через клемму «и» с корпусом корабля - заземлителем 2.

Таким образом, согласующее устройство 7 через вторичные обмотки 14, имеющие заземленную точку «ж» в каждой из N вторичных обмоток трансформатора Тр. 1, питают противоположными токами: проволочный излучатель 10 - током I_ИЗЛ, и экран 9 - током I_ЭКР. Причем ток I_ЭКР плоского экрана 9 экранирует и исключает потери тока проволочного излучателя 10 из-за близости металлической поверхности корабля - заземлителя 2, к проволочному излучателю 10. Учитывая, что количество витков во вторичных обмотках 14 трансформатора Тр. 1 согласующего устройства 7 между клеммами «д» и «ж» и клеммами «е» и «ж» различно, то на выход «а» подается значительно большая мощность, чем по выходу «б», причем ток I_ИЗЛ противоположен по фазе с током I_ЭКР. Протекаемый ток I_ЭКР в экране 9 наводит ЭДС синфазную в проволочном излучателе 10, таким образом, увеличивая мощность в проволочном излучателе 10. В то же время, наведенная ЭДС током I_ИЗЛ излучателя в экране оказывается в фазе с током I_ЭКР, чем увеличивается экранирующее действие экрана 9 от влияния близкорасположенной металлической поверхности борта корабля - заземлителя 2. Действительно, если убрать металлическую поверхность экрана 9, то из-за очень малого расстояния, не более 4 сантиметров, от металлической поверхности расположения проволочного излучателя 10 вся его энергия будет поглощаться поверхностью борта корабля.

Чтобы металлическая поверхность экрана 9 не отражала импульс радиолокации, данная поверхность покрыта радиопоглотителем - область «А», в которой размещены тонкие проводники, образующие проволочный излучатель 10.

Проволочный излучатель 10 (фиг. 6) плоского излучающего модуля 1_N, где

_ИЗЛ - длина излучателя,

_Ш - ширина излучателя, выполненного в виде сетки из N вертикальных проводников, соединенных в верхней и нижней частях излучателя, «d» - сечение проводника каждого из N вертикальных проводников излучателя. В каждом вертикальном проводнике протекает ток ΔI, причем суммарное значение тока во всех проводниках проволочного излучателя 10 равно току излучателя, т.е. I_ИЗЛ=∑ΔI. Область «А», или область между проводниками излучателя, заполнена поглотителем электромагнитного поля, применяемым на кораблях для создания их невидимости радиолокационными станциями. В то же время сам излучающий проводник в проволочном излучателе 10 имеет необходимые изолирующие свойства (область Б), учитывая присутствие обслуживающего персонала и возможное покрытие водой при волнении моря. Количество проводников в проволочном излучателе 10 или ширина излучателя

_Ш, их длина

_ИЗЛ устанавливаются в процессе проектирования (расчеты показывают, что размеры, приемлемые и достаточные для плоского излучателя, будут 50 см на 50 см). В качестве нагрузочного реактивного сопротивления для проволочного излучателя 10 используется второй конденсатор С₂, позволяющий обеспечить протекание тока генератора независимо от его рабочей частоты. А в качестве нагрузочного реактивного сопротивления для экрана 9 используется первый конденсатор С₁, позволяющий обеспечить протекание тока генератора независимо от его рабочей частоты.

Совокупность существенных признаков заявляемого устройства обеспечит достижение поставленной цели. Авторам неизвестны технические решения из области радиосвязи, антенной техники, содержащие признаки, эквивалентные отличительным признакам заявляемого устройства. Авторам неизвестны технические решения из других областей техники, обладающие свойствами заявляемого технического решения. Таким образом, заявляемое техническое решение, по мнению авторов, обладает критерием существенных признаков.

Claims

1. Корабельная передающая антенная система, содержащая высокочастотный генератор, соединенный с усилителем мощности фидерной линией, отличающаяся тем, что дополнительно введены согласующее устройство, N плоских излучающих модулей, фидерные линии, выполненные в виде коаксиальных кабелей одинаковой длины, при этом выход высокочастотного генератора соединен фидерной линией через усилитель мощности с входом согласующего устройства; N двоичных выходов «а» и «б» согласующего устройства фидерными линиями одинаковой длины соединены с двоичными входами каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1₁ по 1_N; каждый из N выходов согласующего устройства имеет два выхода «а» и «б»; выход «а» согласующего устройства соединен с первым входом каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1₁ по 1_N, а выход «б» согласующего устройства соединен со вторым входом каждого из N плоских излучающих модулей, начиная с 1₁ по 1_N; соединительные коаксиальные кабельные линии между согласующим устройством и плоскими излучающими модулями проходят через отверстия в металлической поверхности корпуса корабля.

2. Корабельная передающая антенная система по п. 1, отличающаяся тем, что согласующее устройство содержит согласующий трансформатор Тр.1 с одной первичной обмоткой и N-вторичных обмоток с первой по N, при этом вход согласующего устройства центральной жилой фидерной линии соединен с клеммой «в» первичной обмотки трансформатора Тр.1, а экранная оболочка этой фидерной линии заземлена на корпус согласующего устройства, клемма «г» первичной обмотки трансформатора Тр.1 заземлена; клемма «д» каждой из N вторичных обмоток трансформатора Тр.1 соединена с собственным выходом «а», начиная с первого по N выходы, центральной жилой фидерной линии; а клемма «е» каждой из N вторичных обмоток трансформатора Тр.1 соединена с выходом «б», начиная с первого по N, центральной жилой фидерной линии; клемма «ж» в каждой из N вторичных обмоток трансформатора Тр.1 заземлена.

3. Корабельная передающая антенная система по п. 2, отличающаяся тем, что каждый из N плоских излучающих модулей содержит проволочный излучатель плоского излучающего модуля на плоской поверхности корпуса корабля, плоский металлический экран, размещенный в области «А», состоящий из поглотителя электромагнитного поля и применяемый на кораблях для создания их невидимости радиолокационными станциями, область «Б» - изолятор только над каждым из элементов плоского излучающего модуля, первый конденсатор С1 и второй конденсатор С2, I_ИЗЛ - ток плоского излучателя, I_ЭКР - ток плоского экрана, при этом первый вход плоского излучающего модуля, выполненный коаксиальным кабелем, у которого центральная жила соединена через клемму «з» с излучателем плоского излучающего модуля, экранная оболочка этого коаксиального кабеля по первому входу соединена через клемму «и» с корпусом корабля; второй вход плоского излучающего модуля, выполненный коаксиальным кабелем, у которого центральная жила соединена через клемму «к» с плоским металлическим экраном плоского излучающего модуля, экранная оболочка этого коаксиального кабеля по второму входу соединена через клемму «и» с корпусом корабля; клеммой «л» плоский металлический экран плоского излучающего модуля соединен через нагрузочную первую емкость С1, через клемму «и» с корпусом корабля; клеммой «м» проволочный излучатель плоского излучающего модуля соединен через нагрузочную вторую емкость С2, через клемму «и» с корпусом корабля.

4. Корабельная передающая антенная система по п. 3, отличающаяся тем, что излучатель плоского излучающего модуля выполнен в виде сетки из N вертикальных проводников, соединенных в верхней и нижней частях излучателя, излучатели длиной

, ширина излучателя

, сечение проводника каждого из N вертикальных проводников излучателя «d», ΔI - значение тока в каждом из N вертикальных проводников, область «А» заполнена между проводниками и за проводниками поглотителем электромагнитного поля, применяемым на кораблях для создания их невидимости радиолокационными станциями, при этом каждый проводник в системе излучателя с током ΔI в направлении излучения покрывается радиопрозрачным изолятором - область «Б».