RU175333U1 - Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности - Google Patents
Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности Download PDFInfo
- Publication number
- RU175333U1 RU175333U1 RU2017131971U RU2017131971U RU175333U1 RU 175333 U1 RU175333 U1 RU 175333U1 RU 2017131971 U RU2017131971 U RU 2017131971U RU 2017131971 U RU2017131971 U RU 2017131971U RU 175333 U1 RU175333 U1 RU 175333U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- input
- frames
- radiation pattern
- adder
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к антенной технике. Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности состоит из двух взаимно перпендикулярных рамок, подключенных через последовательно соединенные устройство вращения диаграммы направленности и дополнительный антенный коммутатор к первому входу сумматора, а к его второму входу через управляемый антенный коммутатор и согласующее устройство, имеющее три входа, подключены две взаимно перпендикулярные рамочные антенны, каждая из которых состоит из двух разнесенных по горизонтали противофазных компланарных рамок, а также рамочная антенна, состоящая из двух разнесенных по горизонтали коаксиальных рамок. С выхода сумматора сигналы поступают на вход радиоприемного устройства. Все проводники антенны, контактирующие с внешней средой, изолированы. Техническим результатом является повышение функциональных возможностей приемной антенны в части ненаправленного приема и подавления помех, приходящих с направлений, близких к направлению прихода сигнала, что достигается изменением диаграммы направленности приемной антенны за счет коммутации рамочных антенн различных типов в определенных сочетаниях. 4 ил.
Description
Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в качестве приемной антенны радиосвязи на подвижных объектах в диапазоне очень низких частот (ОНЧ) - 3-30 кГц и длинноволновой части диапазона низких частот (НЧ) - 30-100 кГц под водой, а также на частотах от 3 кГц до 100 МГц в воздушной среде, при действии сосредоточенных помех.
В таких условиях для приема электромагнитных колебаний используют рамочные антенны с восьмеричной: G1(ϕ, ϕ')=cos(ϕ-ϕ') или кардиоидной: G2(ϕ, ϕ')=1+cos(ϕ-ϕ') диаграммами направленности в горизонтальной плоскости (ДН), где ϕ - угол падения электромагнитной волны в воздухе на плоскость рамки; ϕ' - фазовый угол, вносимый устройством вращения ДН. С помощью поворотного устройства, гониометрической системы или электронного устройства вращения ДН минимум диаграммы направленности ориентируют на направление прихода помехи, в результате чего происходит ее существенное ослабление. Полезный сигнал принимается с другого направления и ослабляется в меньшей степени.
На подвижных объектах, как правило, к одной антенне подключают несколько радиоприемников, работающих на разных приемных частотах, поэтому в условиях радиоэлектронного противодействия весьма вероятна ситуация появления двух и более помех, приходящих с нескольких направлений, что не позволяет отстроиться должным образом от мешающих приему воздействий. В таких условиях поступают следующим образом: максимум ДН приемной антенны ориентируют на передающую радиостанцию, обеспечивая тем самым максимальный коэффициент передачи сигнала; помехи, приходящие с других направлений, при этом ослабляются, за счет чего получается выигрыш в отношении сигнал/помеха. Использование вышеупомянутых диаграмм направленности в данном случае не всегда оказывается эффективным. Необходимо иметь возможность формировать ряд ДН, каждая из которых могла бы применяться в определенном диапазоне направлений прихода сигналов и помех в точку приема.
Известны антенны [1, 4-6], которые имеют восьмеричные и кардиоидные ДН, а также антенна [7], обеспечивающая, наряду с вышеупомянутыми, ДН вида: G3(ϕ)=cosϕ+cos2ϕ. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является приемная рамочная антенна [7], содержащая две взаимно перпендикулярные рамочные антенны, каждая из которых состоит из двух разнесенных по горизонтали противофазных компланарных рамок (далее по тексту - компланарные рамочные антенны), а также две взаимно перпендикулярные рамки, подключенные через устройство вращения диаграммы направленности к первому входу сумматора, выход которого является выходом устройства, а ко второму его входу подключено согласующее устройство, к первому и второму входам которого подключены через управляемый антенный коммутатор компланарные рамочные антенны, причем все проводники антенны, контактирующие с внешней средой, изолированы. Это устройство принято заявителем за прототип.
Недостатками прототипа являются:
- отсутствие возможности обеспечения ненаправленного приема, когда неизвестны направления и время приема сигналов;
- малая эффективность приемной антенны по пространственной селекции помех, приходящих с направлений, близких к направлению прихода сигнала.
Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей приемной антенны по подавлению помех.
Поставленная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, в состав устройства включена рамочная антенна, состоящая из двух разнесенных по горизонтали противофазных коаксиальных рамок (далее по тексту - коаксиальная рамочная антенна), имеющая ДН при вертикальной поляризации принимаемой электромагнитной волны вида: G4(ϕ)=sinϕ cosϕ [3, с. 260, рис. 6-6б], и дополнительный антенный коммутатор. При этом компланарные рамки подключены к первому и второму входам, а коаксиальная рамочная антенна - к третьему входу согласующего устройства (СУ) через управляемый антенный коммутатор, который, в зависимости от выбранного режима работы, либо отключает оба входа СУ, либо подключает к первому входу первую или вторую компланарные рамки (второй вход при этом отключен), либо подключает ко второму входу СУ (при отключенном первом входе) последовательно соединенные взаимно перпендикулярные компланарные рамки, либо подключает к третьему входу СУ коаксиальную рамочную антенну при отключенных первом и втором входах.
Дополнительный антенный коммутатор служит для подключения к сумматору и отключения от него устройства вращения диаграммы направленности с подсоединенными двумя взаимно перпендикулярными рамками.
Заявляемое устройство (см. фиг. 1) содержит рамки 1 и 2, компланарные рамочные антенны 3 и 4, устройство вращения диаграммы направленности - УВДН 5, согласующее устройство 6, сумматор 7, управляемый антенный коммутатор 8, дополнительный антенный коммутатор 9 и коаксиальную рамочную антенну 10. При этом рамки 1 и 2 подключены к первому и второму входам УВДН 5, выход которого соединен через дополнительный антенный коммутатор 9 с первым входом сумматора 7. Компланарные рамочные антенны 3 и 4 подключены к первому и второму входам, а коаксиальная рамочная антенна 10 - к третьему входу управляемого антенного коммутатора 10, соответствующие выходы которого соединены с первым, вторым и третьим входами согласующего устройства 6, выход которого подключен ко второму входу сумматора 7, выход которого является выходом устройства. Все входы и выходы заявляемой полезной модели симметричны.
Согласующее устройство выполнено, как в прототипе, в виде согласующего трансформатора, но с тремя первичными обмотками, первая из которых (вход 1) служит для подключения одиночных компланарных рамочных антенн, вторая (вход 2) - для подключения последовательно соединенных компланарных рамочных антенн, а третья (вход 3) - для подключения коаксиальной рамочной антенны, причем в выходную обмотку СУ включен фазовращатель на 90°. Таким образом, сигналы на первом и втором входах сумматора всегда одинаковы по амплитуде и фазе.
Управляемый антенный коммутатор 8 может быть выполнен в виде совокупности механических или электронных ключей 8.1-8.11 (фиг. 2), а дополнительный антенный коммутатор - в виде пары аналогичных ключей 9.1-9.2 (фиг. 3). При этом реализуются следующие режимы работы:
1. Ключи 8.1-8.11 разомкнуты, ключи 9.1-9.2 замкнуты - компланарные 1, 2 и коаксиальная 10 рамочные антенны отключены от входов СУ 6, а УВДН 5 с рамками 1 и 2 соединен с первым входом сумматора 7.
2. Ключи 8.1, 8.2, 8.5, 8.8, 8.9, 9.1, 9.2 замкнуты, ключи 8.3, 8.4, 8.6, 8.7, 8.10, 8.11 разомкнуты - компланарные рамочные антенны 3 и 4 соединяются последовательно и подключаются ко второму входу СУ 6, выход которого соединяется со вторым входом сумматора 7, на первый вход которого через дополнительный коммутатор 9 подключен УВДН 5 с рамками 1 и 2.
3. Ключи 8.2, 8.3, 8.6, 8.7, 9.1, 9.2 замкнуты, ключи 8.1, 8.4, 8.5, 8.8-8.11 разомкнуты - компланарная рамочная антенна 3 подключена к первому входу СУ 6, выход которого соединяется со вторым входом сумматора 7, на первый вход которого через дополнительный коммутатор 9 подключен УВДН 5 с рамками 1 и 2.
4. Ключи 8.4-8.7, 9.1, 9.2 замкнуты, ключи 8.1-8.3, 8.8-8.11 разомкнуты - компланарная рамочная антенна 4 подключена к первому входу СУ 6, выход которого соединяется со вторым входом сумматора 7, на первый вход которого через дополнительный коммутатор 10 подключен УВДН 5 с рамками 1 и 2.
5. Ключи 8.1, 8.2, 8.5, 8.8, 8.9 замкнуты, ключи 8.3, 8.4, 8.6, 8.7, 8.10, 8.11, 9.1, 9.2 разомкнуты - компланарные рамочные антенны 3 и 4 соединяются последовательно и подключаются ко второму входу СУ 6, выход которого соединяется со вторым входом сумматора 7, первый вход которого отключен дополнительным антенным коммутатором 9.
6. Ключи 8.10, 8.11 замкнуты, ключи 8.1-8.9, 9.1, 9.2 разомкнуты - коаксиальная рамочная антенна 10 подключена к третьему входу СУ 6, выход которого подключен ко второму входу сумматора 7, первый выход которого отключен.
В первых четырех режимах работа заявляемого устройства аналогична работе прототипа в режимах 1-4.
В режиме 5 на сумматор 7 поступает сигнал только от последовательно соединенных взаимно перпендикулярных компланарных рамочных антенн 3 и 4, в результате чего обеспечивается круговая ДН:
G5(ϕ)=cos2ϕ+sin2ϕ=1,
позволяющая осуществлять ненаправленный прием.
В режиме 6 к сумматору 7 подключена только коаксиальная рамочная антенна 10, результате чего реализуется диаграмма направленности вида G4(ϕ)=sinϕ cosϕ.
Графическое изображение нормированной ДН G4(ϕ) приведено на фиг. 4. Такая четырехлепестковая ДН имеет четыре максимума при ϕ=45°, 135°, 225° и 315°, а также четыре нулевых минимума при ϕ=0°, 90°, 180° и 270°. Ширина каждого лепестка ДН составляет θ=Δϕ0,707=45°.
Для сравнения, восьмеричная ДН G1(ϕ) имеет два главных максимума при ϕ=0° и ϕ=180°, а также два минимума - при ϕ=90° и ϕ=180°. Ширина каждого лепестка ДН составляет θ=Δϕ0,707=90°.
Кардиоидная ДН G2(ϕ) имеет один максимум при ϕ=0° и один минимум при ϕ=180°. Ширина ДН составляет θ=Δϕ0,707=131°.
Диаграмма направленности G3(ϕ)=cosϕ+cos2ϕ имеет максимумы: главный - при ϕ=0° и побочные - при ϕ=120°, 240°, а также три нулевых минимума - при ϕ=90°, 180°, 270° (0,125 от величины главного максимума). Ширина главного лепестка ДН составляет θ=Δϕ0,707=75,6°≈76°.
При ориентировании нуля диаграммы направленности на направление прихода помехи Ап=0° эффективное ее подавление обеспечивается, если направление прихода сигнала Ас таково, что он ослабляется в 0,707 раз, то есть азимут прихода сигнала попадает в ширину ДН главного лепестка.
Это условие выполняется:
- для ДН G1(ϕ) при ΔА=Ac-Ап=45°÷135°;
- для ДН G2(ϕ) при ΔA=Ac-Ап=65,5°÷294,5°;
- для ДН G3(ϕ) при ΔА=Ac-Ап=52°÷128°;
- для ДН G4(ϕ) при ΔА=Ac-Ап=22,5°÷67,5°.
Как видно, новая диаграмма направленности позволяет осуществлять эффективное подавление помехи, когда направления прихода сигнала и помехи отличаются на ΔА=22,5°÷45°, что неспособны обеспечивать другие ДН.
В режиме 6 (так же, как в режимах 3, 4 прототипа и заявляемой полезной модели) плавное вращение диаграммы направленности не обеспечивается. Поэтому сначала выбирают одно из четырех значений азимутов, наиболее близкое к требуемому, а окончательное ориентирование максимума ДН на передающую радиостанцию производится путем изменения курса подвижного объекта.
Использование новых элементов и связей, указанных в отличительной части формулы полезной модели, выгодно отличает предлагаемое техническое решение от прототипа, создает новый положительный эффект, который состоит в повышении функциональных возможностей приемной антенны в части ненаправленного приема и подавления помех, приходящих с направлений, близких к направлению прихода сигнала.
Обозначение блоков
1. Рамка 1.
2. Рамка 2.
3. Компланарная рамочная антенна 1.
4. Компланарная рамочная антенна 2.
5. Устройство вращения диаграммы направленности.
6. Согласующее устройство.
7. Сумматор.
8. Управляемый антенный коммутатор.
9. Дополнительный антенный коммутатор.
10. Коаксиальная рамочная антенна.
Литература
1. Белоцерковский Г.Б. Антенны. - М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1956. - 496 с.
2. Додонов А.В., Михеев А.В. Подводный радиоприем. - М.: Воениздат, 1996. - 190 с.
3. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. - М.: Энергия, 1973. С. 258-259.
4. Патент РФ №2025841, H01Q 3/36, 1994.
5. Патент РФ №2130220, H01Q 21/29, 1996.
6. Патент РФ №2510107, H01Q 7/00, 2009.
7. Патент РФ №159082, H01Q 7/00, 2015.
Claims (1)
- Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности, содержащая две взаимно перпендикулярные рамочные антенны, каждая из которых состоит из двух разнесенных по горизонтали противофазных компланарных рамок, подключенных к первому и второму входам управляемого антенного коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами согласующего устройства, подключенного ко второму входу сумматора, выход которого является выходом устройства, а также две взаимно перпендикулярные рамки, подключенные к устройству вращения диаграммы направленности, причем все проводники антенны, контактирующие с внешней средой, изолированы, отличающаяся тем, что в устройство введены дополнительный антенный коммутатор и рамочная антенна, состоящая из двух разнесенных по горизонтали противофазных коаксиальных рамок, подключенная к третьему входу согласующего устройства через управляемый антенный коммутатор, при этом выход устройства вращения диаграммы направленности соединен с первым входом сумматора через дополнительный антенный коммутатор.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131971U RU175333U1 (ru) | 2017-09-12 | 2017-09-12 | Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131971U RU175333U1 (ru) | 2017-09-12 | 2017-09-12 | Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU175333U1 true RU175333U1 (ru) | 2017-11-30 |
Family
ID=60581783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017131971U RU175333U1 (ru) | 2017-09-12 | 2017-09-12 | Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU175333U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB599135A (en) * | 1944-12-16 | 1948-03-05 | Wilfrid Leonard Shaw | Improvements in or relating to directional radio systems |
| RU2130220C1 (ru) * | 1996-08-13 | 1999-05-10 | Центральное конструкторское бюро "Геофизика" | Кардиоидная антенна |
| RU2490761C2 (ru) * | 2011-08-09 | 2013-08-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Рамочная двухвитковая антенна в защитном корпусе |
| RU2510107C2 (ru) * | 2009-03-16 | 2014-03-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Кардиоидная антенна для подводного радиоприема |
| RU2562401C2 (ru) * | 2013-03-20 | 2015-09-10 | Александр Метталинович Тишин | Низкочастотная антенна |
| RU159082U1 (ru) * | 2015-09-11 | 2016-01-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности |
-
2017
- 2017-09-12 RU RU2017131971U patent/RU175333U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB599135A (en) * | 1944-12-16 | 1948-03-05 | Wilfrid Leonard Shaw | Improvements in or relating to directional radio systems |
| RU2130220C1 (ru) * | 1996-08-13 | 1999-05-10 | Центральное конструкторское бюро "Геофизика" | Кардиоидная антенна |
| RU2510107C2 (ru) * | 2009-03-16 | 2014-03-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Кардиоидная антенна для подводного радиоприема |
| RU2490761C2 (ru) * | 2011-08-09 | 2013-08-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Рамочная двухвитковая антенна в защитном корпусе |
| RU2562401C2 (ru) * | 2013-03-20 | 2015-09-10 | Александр Метталинович Тишин | Низкочастотная антенна |
| RU159082U1 (ru) * | 2015-09-11 | 2016-01-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Compton | On the performance of a polarization sensitive adaptive array | |
| US1892221A (en) | Polarization diversity reception | |
| RU175333U1 (ru) | Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности | |
| US2810906A (en) | Electronic antenna | |
| RU159082U1 (ru) | Приемная рамочная антенна с изменяемой диаграммой направленности | |
| US3144648A (en) | Dual mode spiral antenna | |
| KR102176044B1 (ko) | Uwb 감지기를 위한 광대역 원형 편파 스위칭 교차 다이폴 안테나 | |
| US2174353A (en) | Transmission of waves with rotary polarization | |
| JP6309831B2 (ja) | 無線装置 | |
| US10749556B2 (en) | Antenna apparatus and wireless apparatus | |
| US1855184A (en) | Radio receiving system | |
| US2532428A (en) | Elliptical polarization electromagnetic energy radiation system | |
| JPH05175933A (ja) | 屋内通信方式 | |
| US2311467A (en) | Radio relaying system | |
| RU2346364C1 (ru) | Кольцевая антенна | |
| US11145971B1 (en) | Poynting vector synthesis via coaxially rotating electric and magnetic dipoles | |
| GB773297A (en) | Suppression of vertically polarized radiation from an omni-directional range antenna system | |
| RU2708098C1 (ru) | Антенная система с круговой диаграммой направленности для нескольких передатчиков | |
| US1823794A (en) | Wireless transmission system | |
| Zheksenov et al. | LC circuits designed for excitation of turnstile radiators consisting of three electric and three magnetic dipoles | |
| RU2391751C1 (ru) | Антенная система | |
| Piasecki et al. | Dual polarized circular array antenna for PCL system and possibility of digital beamforming of an antenna pattern | |
| US20190296803A1 (en) | Mimo system and method utilizing interferometric pattern | |
| US2029015A (en) | Antenna | |
| USRE15040E (en) | Station |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20171218 |