RU2585319C1 - Antenna system for navigation receiver of aerological radiosonde - Google Patents
Antenna system for navigation receiver of aerological radiosonde Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585319C1 RU2585319C1 RU2015108227/28A RU2015108227A RU2585319C1 RU 2585319 C1 RU2585319 C1 RU 2585319C1 RU 2015108227/28 A RU2015108227/28 A RU 2015108227/28A RU 2015108227 A RU2015108227 A RU 2015108227A RU 2585319 C1 RU2585319 C1 RU 2585319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dipole
- navigation
- antenna
- navigation receiver
- balancing device
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике, к антенным системам и может быть использовано в аэрологических радиозондах (АРЗ) для приема навигационных сигналов спутниковых навигационных систем типа GPS/ГЛОННАС и др.The invention relates to electronic equipment, to antenna systems and can be used in aerological radiosondes (ARZ) for receiving navigation signals from satellite navigation systems such as GPS / GLONNAS, etc.
Известен приемник навигационных сигналов GPS, который имеет антенну с круговой поляризацией, см. Ю.А. Соловьев "Спутниковая навигация и ее приложения" ЭКО-ТРЕНДЗ, М., 2003 г., стр. 116.A known receiver of GPS navigation signals, which has an antenna with circular polarization, see Yu.A. Soloviev, "Satellite Navigation and Its Applications," ECO-TRENDS, Moscow, 2003, p. 116.
Этот приемник предназначен для работы в жестких динамических условиях движения артиллерийских снарядов и ракет высокоточного оружия. Фирмы Rockwell-Collins. Приемник работает в условиях после перегрузки 15000д при вращении с частотой до 260 Гц.This receiver is designed to work in harsh dynamic conditions of movement of artillery shells and missiles of high-precision weapons. Rockwell-Collins Firms. The receiver operates in conditions after an overload of 15000 d when rotating with a frequency of up to 260 Hz.
Недостатки приемника (следовательно и антенны):The disadvantages of the receiver (and therefore the antenna):
- применим для тяжелых снарядов калибра 12-15* дюймов (вес несколько сотен кг) и управляемых авиабомб, а также ракет средней дальности (все они весом не одну тонну). Отсюда этот приемник с антенной весит до 10 кг. Видно, что для АРЗ это, конечно, не подходит;- applicable to heavy shells of caliber 12-15 * inches (weight several hundred kg) and guided bombs, as well as medium-range missiles (all of them weighing more than one ton). From here, this receiver with antenna weighs up to 10 kg. It is evident that for ARZ this, of course, is not suitable;
- стоимость такого приемника составляет порядка 10000$, а стоимость одного АРЗ составляет порядка 25-30$, в год же только в России АРЗ запускается ~500000 шт.- the cost of such a receiver is about $ 10,000, and the cost of one ARZ is about $ 25-30, per year, only in Russia ~ 500,000 are launched.
Также проблемой приема навигационных сигналов является "болтанка" АРЗ при сильных порывах ветра в верхних слоях атмосферы (до ±360°) и при турбулентности ветровых потоков, что может привести к ошибкам определения координат АРЗ. Поэтому предъявляются повышенные требования к антеннам приемников навигационных сигналов.Also, the problem of receiving navigation signals is the “chatter” of the ARZ with strong gusts of wind in the upper atmosphere (up to ± 360 °) and with turbulence of wind flows, which can lead to errors in determining the coordinates of the ARZ. Therefore, increased demands are placed on the antennas of the receivers of navigation signals.
Обычно в навигационных приемниках используются либо внешние, либо внутренние керамические пластины. Эти антенны хорошо проявили себя при установке на автомобилях, судах по крену, но в условиях применения в АРЗ их технические характеристики оставляют желать лучшего.Typically, navigation receivers use either external or internal ceramic plates. These antennas showed themselves well when installed on cars, roll vessels, but in the conditions of use in the ARZ their technical characteristics leave much to be desired.
Из существующего уровня техники известна Circularly polarized dipole antenna US 3196443 А, представляющая антенну, содержащую две пары взаимно перпендикулярных диполей из цилиндрических проводников, лежащих в одной плоскости, симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого стакана, которая способна излучать и принимать поле круговой поляризации.Circularly polarized dipole antenna US 3196443 A is known from the state of the art, which represents an antenna containing two pairs of mutually perpendicular dipoles from cylindrical conductors lying in one plane, a balancing device in the form of a short-circuited glass, which is capable of emitting and receiving a circular polarized field.
Недостатками описанного устройства являются:The disadvantages of the described device are:
- сложность конструкции;- design complexity;
- высокий коэффициент эллиптичности поляризации излучаемого поля на малых углах места.- a high coefficient of ellipticity of polarization of the radiated field at small elevation angles.
Известна Circularly polarized cross dipole antenna US 6163306 А. Антенна содержит два L-образных элемента и двухпроводную линию питания, выполненные на печатной плате, расположенной над проводящим экраном. L-образные элементы расположены так, что образуют два перекрещенных диполя, линия питания соединяет диполи и симметрирующее устройство, выполненное на другой печатной плате. Антенна, которая способна излучать и принимать поле круговой поляризации.Known Circularly polarized cross dipole antenna US 6163306 A. The antenna contains two L-shaped elements and a two-wire power line made on a printed circuit board located above the conductive screen. L-shaped elements are arranged so that they form two crossed dipoles, a power line connects the dipoles and a balancing device made on another printed circuit board. An antenna that is capable of emitting and receiving a circular polarization field.
Недостатком описанной антенны является:The disadvantage of the described antenna is:
- высокий коэффициент эллиптичности поляризации излучаемого поля на малых углах места.- a high coefficient of ellipticity of polarization of the radiated field at small elevation angles.
В качестве прототипа рассмотрим Circularly polarized cross dipole antenna US 6271800 B1, которая содержит рефлектор в виде пластины, два перекрещенных диполя на основе четырех V-образных цилиндрических проводников, коаксиальную линию питания, симметрирующее устройство. V-элементы образуют две пары, каждая пара лежит в одной плоскости, перпендикулярной плоскости другой пары, плоскости пар при этом перпендикулярны рефлектору. Внутри пар V-элементы расположены так, что одно плечо каждого V-элемента параллельно одному плечу другого V-элемента, и свободный конец этого плеча соединен с рефлектором. Два параллельных плеча одной пары образуют симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого мостика, в одном из плеч которого проложена коаксиальная линия, питающая диполь, образованный этой парой. Недостатком описанного устройства является:As a prototype, consider the Circularly polarized cross dipole antenna US 6271800 B1, which contains a plate-shaped reflector, two crossed dipoles based on four V-shaped cylindrical conductors, a coaxial power line, and a balancing device. V-elements form two pairs, each pair lies in one plane perpendicular to the plane of the other pair, while the plane of the pairs is perpendicular to the reflector. Inside the pairs, the V-elements are arranged so that one arm of each V-element is parallel to one arm of the other V-element, and the free end of this arm is connected to the reflector. Two parallel shoulders of one pair form a balancing device in the form of a short-circuited bridge, in one of the shoulders of which a coaxial line is laid that feeds the dipole formed by this pair. The disadvantage of the described device is:
- сложность конструкции;- design complexity;
- низкая технологичность.- low manufacturability.
Технической задачей изобретения является повышение точности измерения навигационных параметров АРЗ в жестких динамических условиях полета: болтанка, турбулентность, большие ветровые порывы разного знака и пр., а также повышение помехоустойчивости при подъеме АРЗ из-за излучения различных наземных источников.An object of the invention is to increase the accuracy of measuring the navigation parameters of the ARZ in severe dynamic flight conditions: turbulence, turbulence, large wind gusts of different signs, etc., as well as improving noise immunity when lifting the ARZ due to radiation from various ground sources.
Технический результат достигается за счет применения однокального приемника навигационных сигналов GPS/ГЛОНАСС и применения оригинальной вибраторной антенны с круговой поляризацией, т.е. по X и Y ординатам.The technical result is achieved through the use of a single receiver of GPS / GLONASS navigation signals and the use of an original circular polarized vibrator antenna, i.e. in X and Y ordinates.
Для решения поставленной задачи предлагается антенная система навигационного приемника аэрологического радиозонда, содержащая дипольную систему, образованную из двух пар перевернутых V-образных дипольных элементов, лежащих в перпендикулярных плоскостях, причем каждый диполь выполнен в виде двух вибраторов, симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого мостика, линия питания - микрополосковая, а все элементы выполнены на двух печатных платах, которые расположены на общем основании с фильтром, собственно навигационным приемником GPS/ГЛОНАСС и драйвером с USB-интерфейсом.To solve this problem, an antenna system for a navigation receiver of an aerological radio probe is proposed, containing a dipole system formed of two pairs of inverted V-shaped dipole elements lying in perpendicular planes, each dipole made in the form of two vibrators, a balancing device in the form of a short-circuited bridge, a power line - microstrip, and all elements are made on two printed circuit boards, which are located on a common base with a filter, the actual navigation receiver GPS / GLONASS and the driver with the USB-interface.
На фиг. 1 предоставлены два общих вида антенны в изометрии, гдеIn FIG. 1, two general views of an isometric antenna are provided, where
1, 2, 5, 7 - плечи диполей;1, 2, 5, 7 - shoulders of dipoles;
3, 4, 14 - точки электрического контакта;3, 4, 14 - points of electrical contact;
6 - Г-образный проводник;6 - L-shaped conductor;
8, 9, 16, 17 - проводники симметрирующего устройства;8, 9, 16, 17 - conductors of a balancing device;
10, 11, 12, 13 - плечи рефлекторов;10, 11, 12, 13 - shoulders of reflectors;
15 - выход антенны.15 - antenna output.
На фиг. 2 предоставлена антенна в сборе на общей печатной плате с навигационным приемником. Антенна состоит из двух диэлектрических пластин (на фигуре условно не показаны), которые лежат в плоскости XOZ и YOZ и пересекают друг друга. На первой пластине, в плоскости XOZ, расположены диполь, образованный плечами 2 и 5, проводники 8 и 16 симметрирующего устройства (на фигуре условно не выделено), рефлектор, образованный плечами 11 и 12, соединенными между собой в точке 14, при этом рефлектор перпендикулярен проводникам 8 и 16 и имеет с ними электрический контакт примерно в собственном центре. Плечи диполя 2 и 5 ортогональны друг другу и расположены под углом к проводникам 8 и 16, при этом плечо 2 и проводник 8 контактируют в точке 3, а плечо 5 и проводник 16 контактируют в точке 4. На второй пластине, в плоскости, параллельной YOZ, расположены диполь, образованный плечами 1 и 7, Г-образный проводник 6, проводники 9 и 17 симметрирующего устройства (на фигуре условно не выделено), рефлектор, образованный плечами 10 и 13, соединенными между собой в точке 14, при этом рефлектор перпендикулярен проводникам 9 и 17 и имеет с ними электрический контакт примерно в собственном центре. Плечи диполя 1 и 7 ортогональны друг другу и расположены под углом к проводникам 9 и 17, при этом плечо 1 и проводник 17 контактируют в точке 3, а плечо 7 и проводник 9 контактируют в точке 4. Г-образный проводник 6 расположен в районе проводника 9, на противоположной стороне второй пластины, так что образует с проводником 9 и частью проводника 13 несимметричную полосковую линию передачи, один конец которой является выходом антенны 15. Конец Г-образного проводника, противоположный входу 15, подключен к точке 3.In FIG. 2, an antenna assembly is provided on a common circuit board with a navigation receiver. The antenna consists of two dielectric plates (not conventionally shown in the figure), which lie in the XOZ and YOZ planes and intersect each other. On the first plate, in the XOZ plane, there are a dipole formed by
Размеры обоих рефлекторов составляют (0,52÷0,55)*λср без учета коэффициента укорочения за счет торцевого эффекта и влияния диэлектрической проницаемости материала пластин. Сумма длин плеч диполей такова, что резонансная частота одного диполя выше средней частоты рабочего диапазона, а резонансная частота другого ниже. Длина проводников 8, 9, 16, 17 составляет не более 0,25*λср.The dimensions of both reflectors are (0.52 ÷ 0.55) * λ cf without taking into account the shortening coefficient due to the end effect and the influence of the dielectric constant of the plate material. The sum of the dipole arm lengths is such that the resonance frequency of one dipole is higher than the average frequency of the operating range, and the resonance frequency of the other is lower. The length of the
Антенна в середине рабочего диапазона работает следующим образом.The antenna in the middle of the operating range works as follows.
Электромагнитная волна с круговой поляризацией, которую можно представить как сумму двух волн с линейными поляризациями, ортогональными друг другу и сдвинутыми по фазе на 90°, падает на антенну, при этом каждый диполь принимает соответствующую линейно поляризованную составляющую падающей волны, а каждый рефлектор отражает. Применение рефлекторов позволяет получить преимущественно односторонний прием поля антенной. Благодаря тому что один из диполей имеет резонансную частоту, большую, чем средняя частота работы антенны, а другой меньшую, задержка по фазе между токами, наведенными на плечи диполей, нивелируется в точках 3 и 4, и электромагнитная энергия от ортогональных диполей складывается синфазно. Через полосковую линию передачи симметрирующего устройства, представляющего собой короткозамкнутый мостик, от контактов 3-4 энергия попадает на выход антенны 15. Расположение плеч диполей под острым углом к соответствующим проводникам симметрирующего устройства позволяет улучшить коэффициент эллиптичности антенны на низких углах места.An electromagnetic wave with circular polarization, which can be represented as the sum of two waves with linear polarizations orthogonal to each other and 90 ° out of phase, is incident on the antenna, with each dipole receiving the corresponding linearly polarized component of the incident wave, and each reflector reflecting. The use of reflectors makes it possible to obtain predominantly one-sided reception of the field by the antenna. Due to the fact that one of the dipoles has a resonant frequency that is higher than the average frequency of the antenna, and the other is smaller, the phase delay between the currents induced on the shoulders of the dipoles is leveled at
С целью повышения технологичности антенны плечи диполей, проводники симметрирующего устройства, Г-образный проводник, рефлекторы выполнены по технологии печатных плат. Антенна конструктивно состоит из двух печатных плат, соединенных между собой пазами с последующей пайкой в точках 3, 4, 14.In order to increase the manufacturability of the antenna, the shoulders of the dipoles, the conductors of the balancing device, the L-shaped conductor, and reflectors are made using printed circuit board technology. The antenna structurally consists of two printed circuit boards, interconnected by grooves with subsequent soldering at
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015108227/28A RU2585319C1 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Antenna system for navigation receiver of aerological radiosonde |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015108227/28A RU2585319C1 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Antenna system for navigation receiver of aerological radiosonde |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2585319C1 true RU2585319C1 (en) | 2016-05-27 |
Family
ID=56096043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015108227/28A RU2585319C1 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Antenna system for navigation receiver of aerological radiosonde |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2585319C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108281757A (en) * | 2017-01-06 | 2018-07-13 | 罗森伯格技术(昆山)有限公司 | Antenna for base station for high frequency decoupling |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6163306A (en) * | 1998-05-12 | 2000-12-19 | Harada Industry Co., Ltd. | Circularly polarized cross dipole antenna |
US6271800B1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-08-07 | Takashi Nakamura | Circularly polarized cross dipole antenna |
RU2195056C2 (en) * | 2000-12-15 | 2002-12-20 | Открытое акционерное общество "МЕТЕО" | Circularly and linearly polarized antenna system of weather radar |
RU2265261C2 (en) * | 2003-07-08 | 2005-11-27 | Оао "Метео" | Aerological radioprobe mechanical design |
RU131241U1 (en) * | 2013-03-22 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | ANTENNA ELEMENT OF A LOW PROFILE PHASED ANTENNA ARRAY |
-
2015
- 2015-03-10 RU RU2015108227/28A patent/RU2585319C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6163306A (en) * | 1998-05-12 | 2000-12-19 | Harada Industry Co., Ltd. | Circularly polarized cross dipole antenna |
US6271800B1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-08-07 | Takashi Nakamura | Circularly polarized cross dipole antenna |
RU2195056C2 (en) * | 2000-12-15 | 2002-12-20 | Открытое акционерное общество "МЕТЕО" | Circularly and linearly polarized antenna system of weather radar |
RU2265261C2 (en) * | 2003-07-08 | 2005-11-27 | Оао "Метео" | Aerological radioprobe mechanical design |
RU131241U1 (en) * | 2013-03-22 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | ANTENNA ELEMENT OF A LOW PROFILE PHASED ANTENNA ARRAY |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108281757A (en) * | 2017-01-06 | 2018-07-13 | 罗森伯格技术(昆山)有限公司 | Antenna for base station for high frequency decoupling |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3739392A (en) | Base-band radiation and reception system | |
US3813674A (en) | Cavity backed dipole-slot antenna for circular polarization | |
CN105576353B (en) | A kind of helical antenna | |
Palazzi et al. | Highly integrable paper-based harmonic transponder for low-power and long-range IoT applications | |
US20160181690A1 (en) | Pentaband antenna | |
Li et al. | Design and analysis of chipless RFID tags based on retro-radiators | |
RU2585319C1 (en) | Antenna system for navigation receiver of aerological radiosonde | |
Abedi et al. | Low-cost 3D printed dielectric hyperbolic lens antenna for beam focusing and steering of a 79GHz MIMO radar | |
US20150116185A1 (en) | Circularly polarized antenna | |
Sidhu et al. | Slotted rook shaped novel wide-band microstrip patch antenna for radar altimeter, IMT, WiMAX and C-band satellite downlink applications | |
Zomorrodi et al. | Chipless RFID Reader: Low-cost wideband printed dipole array antenna | |
US20100315195A1 (en) | Methods and apparatus for a dual polarization antenna system | |
CN103682651B (en) | A kind of miniaturization broad beam microstrip antenna | |
RU2620195C1 (en) | Resonant antenna | |
US2831187A (en) | Radio direction finding system | |
US9293805B2 (en) | Tapered slot antenna hemispherical array | |
US2995749A (en) | Roll indication system | |
Zhang et al. | Research on the measurement of antennas radiation characteristics based on small unmanned aerial vehicle platform | |
Mello et al. | Polarization diversity on ESM systems | |
RU131241U1 (en) | ANTENNA ELEMENT OF A LOW PROFILE PHASED ANTENNA ARRAY | |
Le et al. | A circularly polarized passive RFID tag on wall | |
RU2638082C1 (en) | Fractal radiator | |
US9231300B1 (en) | Grounded mast clamp current probe electrostatic shield counterpoise | |
CN210576424U (en) | Satellite navigation positioning antenna | |
EP4258007A1 (en) | High isolation between transmit and receive antenna in fmcw radars |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180311 |