RU2589858C1 - Aircraft ultra-short wave antenna - Google Patents
Aircraft ultra-short wave antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2589858C1 RU2589858C1 RU2014151042/08A RU2014151042A RU2589858C1 RU 2589858 C1 RU2589858 C1 RU 2589858C1 RU 2014151042/08 A RU2014151042/08 A RU 2014151042/08A RU 2014151042 A RU2014151042 A RU 2014151042A RU 2589858 C1 RU2589858 C1 RU 2589858C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- aircraft
- conductor
- feeder
- adder
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике и, в частности, заявленная антенна предназначена для работы в режиме приема и/или передачи совместно с ультракоротковолновыми (УКВ) радиостанциями, устанавливаемыми на борту подвижных объектов: самолетах, автомобилях и т.п. транспортных средствах.The invention relates to radio engineering, in particular to antenna technology, and, in particular, the claimed antenna is designed to operate in the mode of reception and / or transmission together with ultra-short-wave (VHF) radio stations installed on board moving objects: airplanes, cars, etc. vehicles.
Известны УКВ антенны воздушных летательных аппаратов: АМС-1, АШС-1, АШС-УД, описанные в книге: Гвоздев И.Н. и др. Характеристики антенн радиосвязи. - Л.: ВАС, 1978, с.211-212.Known VHF antennas of airborne aircraft: AMS-1, ASHS-1, ASHS-UD, described in the book: Gvozdev I.N. and other characteristics of radio communication antennas. - L .: YOU, 1978, p. 211-212.
АМС-1 - антенна мачтовая самолетная выполнена в виде несимметричного вибратора с аэродинамическим профилем поперечного сечения. Для снижения аэродинамической нагрузки продольная ось вибратора выполнена с наклоном к поверхности корпуса объекта и закреплен на нем с изолятором у основания.AMS-1 - aircraft mast antenna made in the form of an asymmetric vibrator with an aerodynamic cross-sectional profile. To reduce the aerodynamic load, the longitudinal axis of the vibrator is made with an inclination to the surface of the body of the object and mounted on it with an insulator at the base.
Недостатком аналога является полная изоляция излучателя от корпуса объекта, что снижает его электрическую прочность и повышает вероятность электрического пробоя.The disadvantage of the analogue is the complete isolation of the emitter from the body of the object, which reduces its electrical strength and increases the likelihood of electrical breakdown.
Известна самолетная антенна по пат. США №3774220 от 30.06.72, опубл. 20.11.73. Антенна представляет собой изогнутый вибратор, в котором в качестве излучающих элементов служат части конструкции самолета. Элементы, возбуждающие кромки крыльев самолета, разнесены друг от друга и имеют обтекаемую форму.Known aircraft antenna pat. US No. 3774220 dated 06/30/72, publ. 11/20/73. The antenna is a curved vibrator in which parts of the aircraft structure serve as radiating elements. Elements exciting the edges of the wings of an airplane are spaced from each other and have a streamlined shape.
Недостатком такой антенны является сложность ее конструкции, требующей значительной доработки корпуса летательного аппарата (ЛА).The disadvantage of such an antenna is the complexity of its design, requiring significant refinement of the hull of the aircraft (LA).
Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявленной антенне является известная антенна широкополосная самолетная изогнутая (АШС-И), описанная в книге: Власенко В.И. и др. Антенны военной техники связи. - Л.: ВАС, 1986, с. 116, рис. 5.5.The closest analogue (prototype) to the claimed antenna is the well-known wideband airplane curved antenna (ASHS-I), described in the book: Vlasenko V.I. and other antennas of military communications technology. - L .: YOU, 1986, p. 116, fig. 5.5.
Антенна-прототип представляет собой несимметричный вибратор с вынесенной точкой питания. Нижняя трубчатая часть вибратора закреплена непосредственно на корпусе объекта без изолятора. В полости нижней части вибратора установлен коаксиальный фидер, экранная оболочка которого подключена к его верхней кромке, а центральный проводник фидера через изоляционную вставку подключен к верхней части вибратора, имеющей наклон относительно набегающего потока воздуха при полете самолета.The prototype antenna is an asymmetric vibrator with a remote supply point. The lower tubular part of the vibrator is mounted directly on the object body without an insulator. A coaxial feeder is installed in the cavity of the lower part of the vibrator, the screen shell of which is connected to its upper edge, and the central conductor of the feeder is connected through the insulating insert to the upper part of the vibrator, which has an inclination relative to the incoming air flow during the flight of the aircraft.
Антенна-прототип более устойчива к электрическому пробою, т.к. закреплена на корпусе объекта без изолятора.The prototype antenna is more resistant to electrical breakdown, as fixed on the body of the object without an insulator.
Недостатком ближайшего аналога является относительно узкая полоса рабочих частот по согласованию из-за значительного изменения реактивной составляющей его входного сопротивления.The disadvantage of the closest analogue is the relatively narrow band of operating frequencies by agreement due to a significant change in the reactive component of its input resistance.
Целью изобретения является разработка самолетной УКВ антенны, обеспечивающей более широкодиапазонную работу по согласованию.The aim of the invention is the development of an aircraft VHF antenna, providing a wider range of work as agreed.
Поставленная цель достигается тем, что в известной самолетной УКВ антенне, содержащей нижнюю и верхнюю части, разделенные диэлектрической вставкой, нижняя часть выполнена в виде полого проводника, основание которого закреплено на металлическом корпусе самолета и имеет с ним кондуктивную связь, в полости проводника нижней части размещен первый отрезок коаксиального фидера, экранная оболочка которого подключена к верхней кромке полого проводника, а центральный проводник к основанию верхней части, дополнительно в полость проводника нижней части установлен второй отрезок коаксиального фидера. Центральный проводник второго отрезка коаксиального фидера подключен к основанию верхней части антенны, а экранная оболочка к верхней кромке полого проводника и экранной оболочке первого отрезка коаксиального фидера. Нижние концы первого и второго отрезков коаксиального фидера, выполняющих роль трансформирующих элементов, подключены соответственно к первому и второму входам дополнительно введенного сумматора, обеспечивающего согласование их суммарного сопротивления с волновым сопротивлением фидера от радиостанции. При этом выход/вход упомянутого сумматора является выходом/входом антенны. Сумматор выполнен по трансформаторной схеме. Для снижения аэродинамического сопротивления антенны при полете самолета продольные оси верхней и нижней частей антенны установлены друг относительно друга под углом в интервале 100°-120°, а поперечные сечения проводников нижней и верхней частей антенны выполнены с аэродинамическим профилем.This goal is achieved by the fact that in the known aircraft VHF antenna containing the lower and upper parts separated by a dielectric insert, the lower part is made in the form of a hollow conductor, the base of which is fixed to the metal body of the aircraft and has conductive coupling with it, in the cavity of the conductor of the lower part is placed the first segment of the coaxial feeder, the screen shell of which is connected to the upper edge of the hollow conductor, and the central conductor to the base of the upper part, in addition to the lower conductor cavity s part of the set of the second segment of the coaxial feeder. The central conductor of the second segment of the coaxial feeder is connected to the base of the upper part of the antenna, and the screen sheath to the upper edge of the hollow conductor and the screen sheath of the first segment of the coaxial feeder. The lower ends of the first and second segments of the coaxial feeder, which play the role of transforming elements, are connected respectively to the first and second inputs of an additionally introduced adder, which ensures the matching of their total resistance with the wave resistance of the feeder from the radio station. In this case, the output / input of the said adder is the output / input of the antenna. The adder is made according to a transformer circuit. To reduce the aerodynamic drag of the antenna during flight, the longitudinal axes of the upper and lower parts of the antenna are mounted relative to each other at an angle in the range of 100 ° -120 °, and the cross sections of the conductors of the lower and upper parts of the antenna are made with an aerodynamic profile.
Указанная новая совокупность существенных признаков заявленной антенны благодаря использованию двух параллельно включенных отрезков коаксиального фидера, выполняющих роль трансформирующих элементов, и сумматора обеспечивающего сложение сигналов на выходах отрезков коаксиального фидера и трансформацию (согласование) их суммарного сопротивления с волновым сопротивлением фидера от радиостанции, достигается возможность расширения диапазона рабочих частот по согласованию сопротивления, т.е. реализуется возможность достижения указанного технического результата.The specified new set of essential features of the claimed antenna through the use of two parallel-connected segments of the coaxial feeder, acting as transforming elements, and an adder that provides the addition of signals at the outputs of the segments of the coaxial feeder and the transformation (matching) of their total resistance with the wave resistance of the feeder from the radio station, the possibility of expanding the range operating frequencies to match the resistance, i.e. the ability to achieve the specified technical result is realized.
Заявленная самолетная УКВ антенна поясняется чертежами, на которых показано:The claimed aircraft VHF antenna is illustrated by drawings, which show:
на фиг. 1 общий вид антенны;in FIG. 1 general view of the antenna;
на фиг. 2 электрическая схема сумматора трансформаторного типа;in FIG. 2 electric circuit of the transformer type adder;
на фиг. 3 эквивалентная электрическая схема антенны;in FIG. 3 equivalent circuit diagram of the antenna;
на фиг. 4 варианты конструктивного построения антенны;in FIG. 4 options for constructing the antenna;
на фиг. 5 результаты сравнительных измерений диапазонных свойств по согласованию.in FIG. 5 results of comparative measurements of range properties as agreed.
Заявленная самолетная УКВ антенна, показанная на фиг. 1, состоит из нижней части 1, высотой hH, верхней части 2 высотой hB. Нижняя 1 и верхняя 2 части разделены диэлектрической вставкой 3, толщиной Δ.The claimed aircraft VHF antenna shown in FIG. 1 consists of a
Нижняя часть 1 выполнена в виде полого проводника, поперечное сечение (А-А) которого на фиг. 1 показано, в частности, в виде прямоугольного полого проводника, основание которого имеет гальваническую связь с металлическим корпусом объекта. Верхняя часть 2 может быть выполнена в виде обычного проводника, например в виде пластины. В полости 4 проводника нижней части 1 размещены первый 5 и второй 6 отрезки коаксиального фидера. Длины отрезков 5 и 6 равны высоте нижней части hH. Экранные оболочки отрезков 5 и 6 коаксиального фидера вверху подключены (точки «а») к верхней кромке полого проводника 1 и также электрически соединены друг с другом (точки «б»). Центральные проводники отрезков 5 и 6 коаксиального фидера подключены (точки «с») к верхней части 2 антенны. Общая высота антенны Н и ширина В. У основания нижней части 1 антенны размещен сумматор 7, к первому 8 и второму 9 входам/выходам которого подключены нижними концами соответственно первый 5 и второй 6 отрезки коаксиального фидера. Так как заявленная антенна может использоваться как приемная, передающая или приемо-передающая, то входы 8 и 9 сумматора одновременно рассматриваются и как выходы. По этой же причине выход 10 сумматора 7 рассматривается и как его вход, который с помощью фидера 11 подключают к входу/выходу бортовой радиостанции (на фиг. 1 не показана). Антенна совместно с сумматором 7, размещенном в металлическом корпусе, закреплена непосредственно (т.е. без изолятора) на металлической поверхности 12 объекта, в частности на корпусе самолета.The
В зависимости от требований по аэродинамическому сопротивлению, которые тем жестче, чем более скоростной летательный аппарат, на который планируется установка антенны, она может быть реализована различным образом. Например, при использовании на малоскоростных летательных аппаратах (вертолетах, беспилотниках и т.п.) или наземных подвижных объектах (автомобилях, железнодорожных вагонах и т.п.) особых требований по аэродинамике конструкции не предъявляют и она может быть выполнена как показано на фиг. 1. На более скоростных летательных аппаратах для снижения аэродинамических нагрузок сечение антенны выполняют аэродинамической формы (фиг. 4), придают ей наклон относительно нормали к поверхности самолета (фиг. 4a) и устанавливают продольные оси нижней и верхней частей под углом друг к другу (фиг. 4б).Depending on the aerodynamic drag requirements, which are the tougher the faster the aircraft on which the antenna is planned to be installed, it can be implemented in various ways. For example, when used on low-speed aircraft (helicopters, drones, etc.) or ground moving objects (cars, railway cars, etc.), there are no special aerodynamic requirements for the structure and it can be performed as shown in FIG. 1. On higher-speed aircraft, in order to reduce aerodynamic loads, the antenna cross section is aerodynamically shaped (Fig. 4), it is tilted relative to the normal to the surface of the aircraft (Fig. 4a), and the longitudinal axes of the lower and upper parts are set at an angle to each other (Fig. 4b).
Сумматор 7 предназначен для сложения ЕДС на выходах отрезков 5 и 6 коаксиального фидера и согласования их суммарного сопротивления с волновым сопротивлением фидера 11 от радиостанции.The
Сумматор 7 может, в частности, быть выполнен по известной трансформаторной схеме, приведенной на фиг. 3. Входы 8 и 9 сумматора являются первыми выводами первой 13 и второй 14 первичных обмоток, вторые выводы которых подключены к корпусу сумматора 7, который в свою очередь гальванически подключен к металлическому корпусу самолета. Первый вывод вторичной (суммирующей) обмотки 15 является входом/выходом сумматора, а ее второй вывод подключен к корпусу сумматора 7.The
Интервал d между точками подключения «с» центральных проводников отрезков 5, 6 коаксиального кабеля (см. фиг. 1) к верхней части 2 антенны выбирают в пределах (0,3-0,4) ширины «В» антенны.The interval d between the connection points "c" of the Central conductors of the
Заявленная антенна работает следующим образом. Рассматриваемая антенна относится к классу излучателей с вынесенной точкой питания и заземленным основанием (фиг. 3а). Общее комплексное сопротивление ZA=RA+jXA, где RA, XA - активная и реактивная составляющие сопротивление антенны на входе фидера 11 (см. также фиг. 1, 2) будет складываться из сопротивлений последовательно соединенных разомкнутой линии длиной hB с волновым сопротивлением ρB, короткозамкнутой линии длиной hH с волновым сопротивлением ρH (фиг. 3б). Далее сопротивление ZA через шестиполюсник, образованный параллельным включением первого 5 и второго 6 отрезков коаксиального фидера, с волновыми сопротивлениями соответственно ρ1, ρ2 (фиг. 3в) и сумматор 7 трансформируются на вход фидера 11 с волновым сопротивлением ρф. Выполнение условия RA=ρф и ХА=0 обеспечивает наибольший диапазон рабочих частот согласования по сопротивлению при hH=hB и Н=0,25 λс, где λс - средняя длина волны рабочего диапазона волн.The claimed antenna operates as follows. The antenna under consideration belongs to the class of emitters with an external power point and a grounded base (Fig. 3a). The total complex resistance Z A = R A + jX A , where R A , X A are the active and reactive components of the antenna resistance at the input of the feeder 11 (see also Fig. 1, 2) will consist of the resistances of a series-connected open line of length h B with wave impedance ρ B , a short-circuited line of length h H with wave impedance ρ H (Fig. 3b). Next, the resistance Z A through the six-terminal network, formed by parallel switching on of the first 5 and second 6 segments of the coaxial feeder, with wave resistances respectively ρ 1 , ρ 2 (Fig. 3c) and the
Учитывая, что на летательных аппаратах используют преимущественно фидеры с ρф=50 Ом, за счет описанной схемы заявленной антенны, подключения к точкам питания антенны двух отрезков фидера, выполняющих совместно с сумматором функцию «сглаживания» активной RA и реактивной ХА составляющих сопротивления ZA, обеспечивается более широкополосная по согласованию работа антенны.Considering that aircraft mainly use feeders with ρ f = 50 Ohm, due to the described antenna circuit described above, connecting two segments of the feeder to the antenna power points, which together with the adder perform the function of “smoothing” the active R A and reactive X A resistance components Z A , more broadband, as agreed upon, operation of the antenna is provided.
Возможность достижения технического результата была подтверждена путем проведения сравнительных экспериментальных измерений качества согласования (коэффициента стоячей волны - КСВ) заявленной антенны и прототипа.The ability to achieve a technical result was confirmed by conducting comparative experimental measurements of the quality of coordination (standing wave coefficient - SWR) of the claimed antenna and prototype.
Измерения проводились в диапазоне 50-250 МГц при следующих конструктивных размерах сравниваемых антенн.The measurements were carried out in the range of 50-250 MHz with the following design dimensions of the compared antennas.
Заявленная антенна: Н=750 мм, hH=hB, В=200 мм, ρ1=ρ2=50 Ом, 9=15 мм, d=70 мм, ρф=50 Ом.The claimed antenna: H = 750 mm, h H = h B , B = 200 mm, ρ 1 = ρ 2 = 50 Ohms, 9 = 15 mm, d = 70 mm, ρ f = 50 Ohms.
Конструкция прототипа имела такие же параметры, при одном отрезке коаксиального фидера, подключенном к точкам возбуждения вибратора.The design of the prototype had the same parameters, with one piece of coaxial feeder connected to the excitation points of the vibrator.
Результаты измерений КСВ, показанные на фиг. 5, дают основания для вывода о том, что по уровню КСВ≤2 диапазон ΔF рабочих частот заявленной антенны составляет 96-205 МГц; у прототипа 100-160 МГц, т.е. достигнуто увеличение диапазона рабочих частот примерно в 2 раза. Полученные результаты указывают на возможность достижения указанного технического результата при использовании заявленной антенны.The SWR measurements shown in FIG. 5, give reason to conclude that according to the level of SWR ≤2, the range ΔF of the operating frequencies of the claimed antenna is 96-205 MHz; the prototype 100-160 MHz, i.e. an increase in the range of operating frequencies by about 2 times was achieved. The results indicate the ability to achieve the specified technical result when using the claimed antenna.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151042/08A RU2589858C1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Aircraft ultra-short wave antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151042/08A RU2589858C1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Aircraft ultra-short wave antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2589858C1 true RU2589858C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56371360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014151042/08A RU2589858C1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Aircraft ultra-short wave antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2589858C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2313046A (en) * | 1942-03-26 | 1943-03-09 | Bruce Malcolm | Radio antenna system |
US2593474A (en) * | 1944-10-03 | 1952-04-22 | Us Sec War | Antenna matching section |
US2701307A (en) * | 1948-07-02 | 1955-02-01 | Nat Res Dev | Radio antenna for aircraft |
US3184745A (en) * | 1962-07-11 | 1965-05-18 | Dayton Aircraft Prod Inc | Antenna mast means having elastomeric seal between antenna and transmission line feed |
RU2042237C1 (en) * | 1992-05-08 | 1995-08-20 | Аке Хискович Пятси | Non-protruding antenna on conductive surface of frame of object |
RU6090U1 (en) * | 1996-10-21 | 1998-02-16 | Инженерно-радиофизический центр Сибирского физико-технического института | ACTIVE BROADBAND LOOP ANTENNA |
RU8839U1 (en) * | 1998-05-25 | 1998-12-16 | Егоров Евгений Николаевич | ANTENNA FOR MOBILE RADIO SYSTEM OF COMMUNICATION |
-
2014
- 2014-12-16 RU RU2014151042/08A patent/RU2589858C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2313046A (en) * | 1942-03-26 | 1943-03-09 | Bruce Malcolm | Radio antenna system |
US2593474A (en) * | 1944-10-03 | 1952-04-22 | Us Sec War | Antenna matching section |
US2701307A (en) * | 1948-07-02 | 1955-02-01 | Nat Res Dev | Radio antenna for aircraft |
US3184745A (en) * | 1962-07-11 | 1965-05-18 | Dayton Aircraft Prod Inc | Antenna mast means having elastomeric seal between antenna and transmission line feed |
RU2042237C1 (en) * | 1992-05-08 | 1995-08-20 | Аке Хискович Пятси | Non-protruding antenna on conductive surface of frame of object |
RU6090U1 (en) * | 1996-10-21 | 1998-02-16 | Инженерно-радиофизический центр Сибирского физико-технического института | ACTIVE BROADBAND LOOP ANTENNA |
RU8839U1 (en) * | 1998-05-25 | 1998-12-16 | Егоров Евгений Николаевич | ANTENNA FOR MOBILE RADIO SYSTEM OF COMMUNICATION |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107221745B (en) | A kind of airborne ultra-short wave broadband blade antenna | |
CN106921034B (en) | Antenna module and electronic equipment | |
WO2014015127A1 (en) | Broadband aircraft wingtip antenna system | |
CN103700932B (en) | A kind of miniaturized very high frequency(VHF) monopole type antenna | |
US8378903B2 (en) | Antenna apparatus and methods of use therefor | |
Gopikrishna et al. | Design of a microstip fed step slot antenna for UWB communication | |
CN110931965A (en) | Dual-band antenna and aircraft | |
US9991585B2 (en) | Antenna apparatus and terminal | |
Bah et al. | An extremely wideband tapered balun for application in tightly coupled arrays | |
US3220006A (en) | Ground plane vhf antenna comprising blade - type dipole configuration obtained by reflecting monopole in ground plane | |
RU2589858C1 (en) | Aircraft ultra-short wave antenna | |
US2704811A (en) | Cylindrical antenna | |
Costa et al. | Design of UAV and ground station antennas for communications link budget improvement | |
RU2440648C1 (en) | Transceiving antenna for installation on aircrafts | |
CN206610907U (en) | Radio signal conversion equipment | |
US10020584B2 (en) | Hourglass-coupler for wide pattern-bandwidth sector | |
CN211320305U (en) | Airborne miniaturized sword type antenna | |
US2483240A (en) | Antenna system | |
Fukushima et al. | Planar sleeve antenna with left-handed choke structure | |
Munir et al. | Conformal printed traveling wave antenna composed of interdigital capacitor structure | |
Chen et al. | Spiral-type monopole antennas for WLAN MIMO systems | |
Fukushima et al. | Sleeve antenna composed of two coaxial composite right/left-handed transmission lines | |
RU2400878C1 (en) | Ultra-high frequency dipole for aircrafts | |
Cheng et al. | Design of a compact and broadband conical monopole antenna | |
US9531065B2 (en) | Tunable serpentine antenna assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161217 |