RU2534947C1

RU2534947C1 - Stub antenna

Info

Publication number: RU2534947C1
Application number: RU2013115857/08A
Authority: RU
Inventors: Алексей Иннокентьевич Филиппов; Сергей Александрович Сливко; Владимир Константинович Шило; Марина Юрьевна Жукова; Наталья Владимировна Грекова; Денис Викторович Алешкин; Алексей Владимирович Серяпин
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-12-10
Also published as: RU2013115857A

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: stub antenna contains radiating unit of ultrashort wave radio frequency range in the shape of stub, isolator, placed in the base of the stub, power supply unit and cover on stands. Distance between the cover and side surface of the stub is within (0.006÷0.014)λ_max, where λ_max is maximum wavelength for the frequency range of antenna. The cover is made from flexible laminated material, transparent for ultrashort waves, but absorbing millimetre and centimetre range waves. The stands are located alongside the stub with step of h, equal to (0.25±0.05)λ_min, where λ_min is minimum wavelength of the ultrashort range for this antenna. Each of the stands is designed in the shape of two orthogonal flat plates, rounded at the butt ends in the plane perpendicular to stub longitudinal axis, with holes in the centre to put through the stub, dielectric capacity within ε 1.15-2.5 and tg of dielectric loss angle within x 0.05-0.001. Upper stand is at the stub upper side, and the lower one is at stub base, above the isolator.

EFFECT: lower reflection of antenna in centimetre and millimetre range, which enhances EMC of radio devices and efficiency of countermeasures to detection facilities, with the same radio characteristics in ultrashort range, functionality enhancement of stub antenna.

1 dwg

Description

Изобретение относится к сильно отражающим радиоволны конструкциям объектов с целью придания им свойств слабо отражающих, в частности к конструкциям устройств цилиндрической формы (А.Г.Алексеев, Е.А.Штагер, С. В.Козырев «Физические основы технологии «STELTH» С.-П. ВВМ 2007 г.).The invention relates to highly reflective radio wave structures of objects in order to give them weakly reflective properties, in particular to structures of cylindrical devices (A.G. Alekseev, E.A. Stager, S. V. Kozyrev "Physical basis of the technology" STELTH "C. -P. VVM 2007).

К сильно отражающим устройствам относятся штыревые антенны ультрокоротковолнового диапазона (УКВ) радиоволн, которые расположены на подвижных и стационарных объектах (И.Н.Гвоздев, Ю.К.Муравьев, В.П.Серков, В.П.Чернолес «Характеристики антенн радиосистем связи» ВАС, Л., 1978 г.).Highly reflective devices include ultrashort-wave (VHF) whip antennas located on mobile and stationary objects (I.N. Gvozdev, Yu.K. Muravyev, V.P. Serkov, V.P. Chernolas “Characteristics of communication radio antennas” "YOU, L., 1978).

Эти антенны обладают всенаправленной диаграммой рассеяния падающих на них электромагнитных волн в плоскости ортогональной продольной оси штыря. Антенны в некоторых условиях эксплуатации должны обладать слабоотражающими свойствами в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн.These antennas have an omnidirectional scattering diagram of the electromagnetic waves incident on them in the plane of the orthogonal longitudinal axis of the pin. Antennas in some operating conditions should have poorly reflecting properties in the centimeter and millimeter ranges of radio waves.

Целью данного изобретения является придание штыревым антеннам УКВ диапазона свойств слабоотражающих конструкций для обеспечения электромагнитной совместимости радиотехнических устройств и противодействия техническим средствам обнаружения при сохранении антеннами радиотехнических характеристик в диапазоне УКВ.The aim of this invention is to give the VHF whip antennas a range of properties of low reflective structures to ensure electromagnetic compatibility of radio devices and to counter detection means while maintaining the radio technical characteristics in the VHF range by antennas.

Вопросы снижения отражательных характеристик решаются в известном «Антенном устройстве» по а.с. №633411 от 27.06.1975 г., H01Q 21/00, содержащем непрозрачное для электромагнитного излучения опорное тело, многолучевую цилиндрическую антенную решетку, охватывающую опорное тело, и матричную диаграммообразующую схему из n входов, в котором для уменьшения эффекта затенения от опорного тела, что эквивалентно снижению отражений от него электромагнитного излучения, независимо от поляризации и направления распространения излучения, каждый вход матричной диаграммообразующей схемы соединен с противоположным входом фидером заданной длины, а каждый элемент антенной решетки выполнен в виде пары излучателей с взаимно перпендикулярной поляризацией.Issues of reducing reflective characteristics are solved in the well-known "Antenna device" by A. with. No. 633411 dated 06/27/1975, H01Q 21/00, containing a support body opaque to electromagnetic radiation, a multi-beam cylindrical antenna array covering the support body, and a matrix diagram-forming circuit of n inputs, in which to reduce the shadowing effect from the support body, which equivalent to reducing the reflection of electromagnetic radiation from it, regardless of the polarization and direction of radiation propagation, each input of the matrix diagram-forming circuit is connected to the opposite input by a feeder of a given length, and each electric ment of the antenna array configured as a pair of emitters with mutually perpendicular polarization.

Анализ известных, приведенных выше устройств, показал, что в первом из приведенных устройств перевод цилиндрической конструкции из сильноотражающей в слабоотражающую достигается приданием этому цилиндрическому устройству такой формы, которая бы формировала главный лепесток диаграммы отражения вне сектора углов, в котором необходимо снижение его отражения, например выполнение цилиндрической конструкции в виде ряда последовательно соединенных цилиндров, наклоненных под заданными углами относительно продольной оси цилиндрической конструкции, при которых отраженные от отдельных цилиндров электромагнитные волны были бы вне сектора углов, при которых необходимо снижение отражение от этой конструкции. Однако это реализовать применительно к штыревым антеннам, не снижая их радиотехнические параметры, весьма сложно.An analysis of the known above devices showed that in the first of the above devices, the transfer of a cylindrical structure from highly reflective to weakly reflective is achieved by giving this cylindrical device such a shape that would form the main lobe of the reflection diagram outside the sector of angles in which it is necessary to reduce its reflection, for example, cylindrical structure in the form of a series of series-connected cylinders inclined at predetermined angles relative to the longitudinal axis of the cylindrical For instructions, which when reflected from the individual cylinders electromagnetic waves would be out of angular sectors, where the need to decrease the reflection from the structure. However, it is very difficult to implement this with respect to whip antennas without reducing their radio technical parameters.

В «Антенном устройстве» по а.с. №633411 диаграммообразующая схема требует существенных по сравнению с длиной волны, на которой необходимо снизить отражение, поперечных размеров опорного тела, которым в заявляемом устройстве является штырь антенны. Диаметр штыря соизмерим с длиной волны в высокочастотной части сантиметрового диапазона, в котором необходимо снизить отражение, а в низкочастотной части сантиметрового диапазона он меньше длины волны. В силу этого, такая диаграммообразующая схема не может быть реализована для снижения отражений от штыря применительно к вибраторной антенне УКВ.In the "Antenna device" by as No. 633411 diagram-forming circuit requires significant compared with the wavelength at which it is necessary to reduce reflection, the transverse dimensions of the reference body, which in the inventive device is the antenna pin. The diameter of the pin is commensurate with the wavelength in the high-frequency part of the centimeter range, in which it is necessary to reduce reflection, and in the low-frequency part of the centimeter range, it is less than the wavelength. Due to this, such a diagram-forming circuit cannot be implemented to reduce reflections from the pin as applied to the VHF vibrator antenna.

В качестве прототипа принимается штыревая антенна УКВ (И.Н. Гвоздев, Ю.К. Муравьев, В.П. Серков, В.П. Чернолес «Характеристики антенн радиосистем связи» ВАС, Л., 1978 г.), которая содержит излучатель ультрокоротковолного диапазона, выполненный в виде штыря, изолятор, размещенный на основании штыря, и узел запитки антенны, к которому через изолятор присоединен штырь, а узел запитки является также элементом крепления антенны.The VHF whip antenna (I.N. Gvozdev, Yu.K. Muravyov, V.P. Serkov, V.P. Chernoles “Characteristics of communication radio antennas” (YOU, L., 1978), which contains a radiator, is adopted as a prototype. ultra-short-wave range, made in the form of a pin, an insulator located on the base of the pin, and the antenna washing unit, to which the pin is connected through the insulator, and the washing node is also an antenna mount.

Для снижения отражений от штыря антенны в сантиметровом и миллиметровом диапазонах предлагается снабдить его съемным чехлом, выполненным из гибкого слоистого радиопоглощающего в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн, который является радиопрозрачным для электромагнитного излучения в УКВ диапазоне. Экспериментально установлено, что при размещении чехла из этого материала вокруг боковой поверхности штыря антенны при его плотном прилегании к штырю, отражение штыря антенны в сантиметровом и миллиметровом диапазонах снижается, однако при этом его резонансная частота в УКВ диапазоне смещается в сторону более низких частот, что приводит к существенной расстройке штыревой антенны.To reduce reflections from the antenna pin in the centimeter and millimeter ranges, it is proposed to provide it with a removable cover made of a flexible layered radio-absorbing in the centimeter and millimeter ranges of radio waves, which is radio-transparent for electromagnetic radiation in the VHF range. It was experimentally established that when a cover made of this material is placed around the side surface of the antenna pin when it is snug against the pin, the reflection of the antenna pin in the centimeter and millimeter ranges decreases, however, its resonant frequency in the VHF range shifts toward lower frequencies, which leads to significant detuning of the whip antenna.

Для снижения влияния чехла на радиотехнические параметры штыревой антенны в УКВ диапазоне предлагается размещать чехол с зазором относительно боковой поверхности штыря антенны на величину L в пределах (0,006÷0,014)λ_max, где λ_max - максимальная длина волны рабочего диапазона УКВ, на которой используется антенна. Чехол закрепляется на опорах, которые устанавливаются по длине штыря. Каждая из опор выполнена, например, в виде двух ортогональных плоских скругленных в торцах пластин в плоскости, перпендикулярной к продольной оси штыря с отверстиями по центру для прохода штыря антенны, из материала с диэлектрической проницаемостью ε в пределах (1,15-2,5) и tg угла диэлектрических потерь в пределах 0,05-0,001. Опоры располагаются по длине штыря антенны с шагом h, равным (0,25±0,05)λ_min, где λ_min - минимальная длина волны диапазона УКВ, на которой работает антенна. При этом верхняя опора размещена в вершине штыря, а нижняя опора размещена у основания штыря над изолятором, который закреплен в узле запитки антенны. Узел запитки антенны является также крепежным основанием штыревой антенны к изделию, на котором она устанавливается. Наличие чехла обеспечивает снижение ее отражательных характеристик в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн на 4-14 дБ.To reduce the influence of the cover on the radio parameters of the whip antenna in the VHF range, it is proposed to place the cover with a gap relative to the side surface of the antenna pin by the value L within (0.006 ÷ 0.014) λ _max , where λ _max is the maximum wavelength of the operating range of the VHF on which the antenna is used . The cover is fixed on supports that are installed along the length of the pin. Each of the supports is made, for example, in the form of two orthogonal flat rounded plates at the ends in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the pin with holes in the center for the passage of the antenna pin, from a material with a dielectric constant ε in the range (1.15-2.5) and tg of the dielectric loss angle in the range of 0.05-0.001. The supports are located along the length of the antenna pin with a step h equal to (0.25 ± 0.05) λ _min , where λ _min is the minimum wavelength of the VHF band at which the antenna operates. In this case, the upper support is located at the top of the pin, and the lower support is located at the base of the pin above the insulator, which is fixed in the antenna power supply unit. The antenna feed assembly is also the mounting base of the whip antenna to the product on which it is mounted. The presence of the cover provides a decrease in its reflective characteristics in the centimeter and millimeter ranges of radio waves by 4-14 dB.

На фиг.1 изображен общий вид штыревой антенны.Figure 1 shows a General view of a whip antenna.

Штыревая антенна, изображенная на фиг.1, содержит штырь 1, чехол 2, выполненный из радиопрозрачного в УКВ и радиопоглощающего в сантиметровом и миллиметровом диапазонах материала, который размещен вокруг штыря с зазором L и крепится к штырю опорами 3, выполненными из диэлектрического материала и расположенными по длине штыря с шагом h. Штырь 1 при помощи изолятора 4 крепится к узлу запитки антенны 5, который является крепежным основанием штыревой антенны.The pin antenna shown in Fig. 1 contains a pin 1, a cover 2 made of radio-transparent in the VHF and absorbing material in the centimeter and millimeter bands, which is placed around the pin with a gap L and is attached to the pin with supports 3 made of dielectric material and located along the length of the pin in increments of h. The pin 1 by means of an insulator 4 is attached to the power node of the antenna 5, which is the mounting base of the pin antenna.

Claims

A whip antenna comprising an ultrashort-wave emitter made in the form of a pin, an insulator located on the base of the pin, and an antenna feed assembly, to which a pin is connected through the isolator, where the washing station is also a fastening element of the rod antenna, characterized in that it is provided with a cover made of a flexible laminate radiolucent in the ultra-short wavelength range of the radio wave and radio absorbing in the centimeter and millimeter wave bands mounted around the side surface of the pin with a gap L between the cover and the lateral surface of the pin within (0.006 ÷ 0.014) λ _max , where λ _max is the maximum wavelength of the ultra-short wavelength range on which the pin antenna is used, while the cover contains supports on which it is mounted on the pin, and supports made of a material with a dielectric constant ε in the range of 1.15-2.5 and tg dielectric loss angle in the range of 0.05-0.001, each of the supports consists of two orthogonal flat rounded at the ends in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the pin axis of the holes in the center for the passage of the pin, and the supports are placed along the length of the pin with a step h equal to (0.25 ± 0.05) λ _min , where λ _min is the minimum wavelength of the ultra-short wavelength range of the radio waves of this antenna device, with the upper support located at the top of the pin, and lower - at the base of the pin above the insulator.