RU2608016C1 - Device for generating spatial spiral field - Google Patents
Device for generating spatial spiral field Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608016C1 RU2608016C1 RU2015132415A RU2015132415A RU2608016C1 RU 2608016 C1 RU2608016 C1 RU 2608016C1 RU 2015132415 A RU2015132415 A RU 2015132415A RU 2015132415 A RU2015132415 A RU 2015132415A RU 2608016 C1 RU2608016 C1 RU 2608016C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- axis
- shaft
- field
- spatial spiral
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в источниках излучения, предназначенных для решения задач облучения вещества физическими полями различной природы.The invention relates to the field of antenna technology and can be used in radiation sources designed to solve the problems of irradiation of a substance with physical fields of various nature.
Известны излучатели пространственного поля, снабженные системами позиционирования по углу и азимуту (см. книгу Белоцерковский Г.Б. Основы радиотехники и антенны. В 2-х ч., ч. 2. Антенны. - М.: Радио и связь, 1969 г., с. 310).Known emitters of a spatial field equipped with positioning systems in angle and azimuth (see the book Belotserkovsky GB Fundamentals of radio engineering and antennas. In 2 hours,
Недостатком данной антенны является как невозможность формирования спирального поля, так и обеспечения вращения пространственной спиральной волны, создаваемой антенной, вдоль оси ее распространения.The disadvantage of this antenna is both the impossibility of forming a spiral field and the rotation of the spatial spiral wave generated by the antenna along the axis of its propagation.
Известны излучатели пространственного спирального поля, в которых металлический проводник, в форме спирали, подсоединяют к центральному проводнику коаксиальной линии, а наружную оболочку коаксиальной линии - к плоскому металлическому экрану (см. Большая Советская Энциклопедия. Т. 24, М., изд-во «СЭ», 1976, Г.К. Галимов. Спиральные антенны, с. 960-961 г., рис. 2).Emitters of a spatial spiral field are known in which a metal conductor, in the form of a spiral, is connected to the central conductor of the coaxial line, and the outer shell of the coaxial line is connected to a flat metal screen (see Big Soviet Encyclopedia. T. 24, M., publishing house “ SE ", 1976, GK Galimov. Spiral antennas, pp. 960-961, Fig. 2).
Недостатком данной антенны является невозможность обеспечения вращения пространственной спиральной волны, создаваемой антенной, вдоль оси ее распространения.The disadvantage of this antenna is the inability to ensure rotation of the spatial spiral wave generated by the antenna along the axis of its propagation.
Известно также устройство для формирования пространственного спирального поля, включающее излучатель поля, выполненный с возможностью взаимодействия генерируемого поля с антенной, выполненной в форме тарелки, поверхность которой разрезана по радиусу от ее центральной части до кромки, с отгибом краев разреза в плоскости, проходящей через линию разреза и ось симметрии антенны, проходящую через ее фокус (см. http://www.membrana.ru/particle/17678 или http://www.nature.com/It is also known a device for forming a spatial spiral field, including a field emitter, configured to interact with the generated field with an antenna made in the form of a plate, the surface of which is cut radially from its central part to the edge, with bending of the edges of the cut in a plane passing through the cut line and the axis of symmetry of the antenna passing through its focus (see http://www.membrana.ru/particle/17678 or http://www.nature.com/
ncomms/2014/140916/ncomms5876/full/ncomms5876.html).ncomms / 2014/140916 / ncomms5876 / full / ncomms5876.html).
Недостатком данной антенны является низкая эффективность процесса взаимодействия формируемого устройством излучения с веществом облучаемого объекта, что влечет за собой низкую информативность такого взаимодействия.The disadvantage of this antenna is the low efficiency of the process of interaction of the radiation generated by the device with the substance of the irradiated object, which entails low information content of such an interaction.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности взаимодействия формируемого устройством излучения с облучаемым веществом и информативность такого взаимодействия.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of interaction of the radiation generated by the device with the irradiated substance and the information content of such interaction.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении вращения фронта пространственной спиральной волны вдоль оси его распространения.The technical result obtained when solving the problem is expressed in ensuring the rotation of the front of the spatial spiral wave along the axis of its propagation.
Для решения поставленной задачи устройство для формирования пространственного спирального поля, включающее излучатель поля, выполненный с возможностью взаимодействия генерируемого поля с антенной, выполненной в форме тарелки, поверхность которой разрезана по радиусу от ее центральной части до кромки, с отгибом краев разреза в плоскости, проходящей через линию разреза и ось симметрии антенны, проходящую через ее фокус, отличается тем, что антенна выполнена с возможностью вращения относительно оси распространения фронта пространственной спиральной волны. Кроме того, на задней поверхности антенны жестко закреплен вал, предпочтительно трубчатый, цилиндрический, соосный с осью симметрии антенны, свободный конец которого кинематически связан с приводом вращения вала через муфту, выполненную из диэлектрика. Кроме того, вал с возможностью вращения размещен в полости жесткого цилиндрического корпуса, в подшипниках, зафиксированных в его полости, при этом корпус, предпочтительно посредством шарового шарнира, связан со станиной. Кроме того, вал выполнен из металла и жестко скреплен с диэлектрической втулкой, которая жестко скреплена с антенной.To solve the problem, a device for forming a spatial spiral field, comprising a field emitter, configured to interact with the generated field with an antenna made in the form of a plate, the surface of which is cut radially from its central part to the edge, with bending of the edges of the section in a plane passing through the cut line and the axis of symmetry of the antenna passing through its focus, characterized in that the antenna is made to rotate relative to the axis of propagation of the spatial front th spiral wave. In addition, a shaft is preferably fixed to the rear surface of the antenna, preferably tubular, cylindrical, coaxial with the axis of symmetry of the antenna, the free end of which is kinematically connected to the shaft rotation drive through a coupling made of a dielectric. In addition, the shaft is rotatably placed in the cavity of a rigid cylindrical housing, in bearings fixed in its cavity, while the housing, preferably by means of a ball joint, is connected to the bed. In addition, the shaft is made of metal and is rigidly bonded to a dielectric sleeve, which is rigidly bonded to the antenna.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.The features of the characterizing part of the claims provide a solution to a set of functional tasks.
Признаки, указывающие, что «антенна выполнена с возможностью вращения относительно оси распространения фронта пространственной спиральной волны» позволяет пространственную спиральную волну, создаваемую антенной, вращать вдоль оси ее распространения.Signs indicating that “the antenna is rotatable relative to the axis of propagation of the front of the spatial spiral wave” allows the spatial spiral wave generated by the antenna to rotate along the axis of its propagation.
Признак, указывающий, что «на задней поверхности антенны жестко закреплен вал», обеспечивает возможность придания вращения антенне при вращении вала.A sign indicating that “the shaft is rigidly fixed to the rear surface of the antenna” provides the ability to impart rotation to the antenna when the shaft rotates.
Признаки, указывающие, что вал выполнен предпочтительно трубчатым и цилиндрическим, обеспечивают линейный, а не площадной контакт торца вала с чашей антенны, что позволяет сохранить возможность ее упругого деформирования, снизить материалоемкость устройства и упростить организацию «работы» вала с подшипниками.Signs indicating that the shaft is preferably tubular and cylindrical, provide linear rather than areal contact of the shaft end with the antenna bowl, which allows to maintain the possibility of its elastic deformation, reduce the material consumption of the device and simplify the organization of the "work" of the shaft with bearings.
Признак, указывающий, что вал выполнен соосным «с осью симметрии антенны», исключает неконтролируемые «биения» антенны, т.е. сохранение постоянным положения ее оси симметрии и постоянство положения оси распространения пространственной спиральной волны.A sign indicating that the shaft is made coaxial "with the axis of symmetry of the antenna" eliminates the uncontrolled "beating" of the antenna, i.e. keeping the position of its axis of symmetry constant and the position of the axis of propagation of the spatial spiral wave constant.
Признаки, указывающие, что «свободный конец вала кинематически связан с приводом вращения вала через муфту, выполненную из диэлектрика», позволяют обеспечить возможность передачи вращения на вал и исключить возможность передачи электромагнитного воздействия на узлы устройства, что важно при использовании антенны для излучения электромагнитных волн, а не волн иной физической природы, например, звуковых, биологических или биоинформационных и т.п.Signs indicating that "the free end of the shaft is kinematically connected to the shaft rotation drive through a coupling made of dielectric", allows the rotation to be transmitted to the shaft and to exclude the possibility of electromagnetic transmission to the device nodes, which is important when using an antenna to emit electromagnetic waves, and not waves of a different physical nature, for example, sound, biological or bioinformation, etc.
Признаки, указывающие, что «вал с возможностью вращения размещен в полости жесткого цилиндрического корпуса, в подшипниках, зафиксированных в полости корпуса», обеспечивают возможность вращения антенны с повышенными скоростями.Signs indicating that "the shaft is rotatably located in the cavity of the rigid cylindrical housing, in bearings fixed in the cavity of the housing", provide the ability to rotate the antenna at higher speeds.
Признак, указывающий, что «корпус, предпочтительно посредством шарового шарнира, связан со станиной», обеспечивает возможность произвольного пространственного ориентирования антенны и, соответственно, пространственной спиральной волны.A sign indicating that “the housing, preferably by means of a ball joint, is connected to the bed”, allows the arbitrary spatial orientation of the antenna and, accordingly, the spatial spiral wave.
Признаки, указывающие, что «вал выполнен из металла и жестко скреплен с диэлектрической втулкой, которая жестко скреплена с антенной», как вариант, позволяют исключить возможность передачи электромагнитного воздействия на узлы устройства, что важно при использовании антенны для излучения электромагнитных волн, а не волн иной физической природы, например звуковых, биологических или биоинформационных и т.п.Signs indicating that “the shaft is made of metal and is rigidly bonded to a dielectric sleeve that is rigidly bonded to the antenna”, as an option, exclude the possibility of transmitting electromagnetic interference to the nodes of the device, which is important when using an antenna to emit electromagnetic waves rather than waves other physical nature, for example, sound, biological or bioinformation, etc.
На фиг. 1 схематически показан излучатель вращающегося спирального поля, на фиг. 2 - разрез антенны, на фиг. 3 - крепление антенны к валу, на фиг. 4 - плоская волна, на фиг. 5 - спиральная вращающаяся волна.In FIG. 1 schematically shows a rotary helical field emitter, FIG. 2 is a sectional view of the antenna, in FIG. 3 - mounting the antenna to the shaft, in FIG. 4 is a plane wave, in FIG. 5 - spiral rotating wave.
На чертежах показаны излучатель поля 1, антенна 2, ее разрез 3, отгиб 4 краев 5 разреза 3, ось симметрии 6 антенны 2, фокус 7 антенны 2, задняя поверхность 8 антенны 2, ее кромка 9, вал 10, диэлектрические втулка 11 и муфта 12, подшипник 13, жесткий цилиндрический корпус 14, стойка 15, станина 16, шарнир 17, свободный конец 18 вала 10, привод вращения 19, втулка 20, болты 21.The drawings show the emitter of field 1,
Излучатель поля 1 выполнен с возможностью взаимодействия с антенной 2, выполненной в форме тарелки, поверхность которой разрезана разрезом 3 до кромки 9 антенны 2 с отгибом 4 его краев 5 в плоскости, проходящей через линию разреза 3, ось симметрии 6 антенны 2 и ее фокус 7. Антенна 2 выполнена с возможностью вращения приводом 19, закрепленным на свободном конце 18 вала 10, относительно оси симметрии 6 распространения фронта пространственной спиральной волны. Диэлектрические втулка 11 и муфта 12 исключают электрический контакт антенны 2 с валом 10. В качестве излучателя поля 1 может быть использован, например, электромагнитный или ультразвуковой излучатель или контейнер с каким-либо биообъектом и т.п.The emitter of the field 1 is made with the possibility of interaction with the
В качестве базовой конструкции для антенны 2 используют тарельчатую антенну, выполненную из металла, толщиной, обеспечивающей ее упругое деформирование. Под центральной частью антенны понимаем ее центральную площадь, ограниченную линией контакта с антенной 2 полого вала 10.As the basic design for the
Вал 10 выполнен цилиндрическим, трубчатым и жестко скреплен с задней поверхностью 8 антенны 2. Вал 10 может быть выполнен из металла и скреплен с антенной 2 через диэлектрическую втулку 11, которая непосредственно может быть закреплена на антенне 2 (в этом случае отпадает необходимость использования муфты 12 из диэлектрического материала). Непосредственное соединение антенны 2 и вала 10 обеспечено втулкой 20, с внешней стороной которой жестко, например сваркой, скреплена кромка центрально расположенного отверстия (на чертеже не показано), при этом втулка скреплена с валом болтами 21.The
Вал 10 выполнен соосным с осью симметрии 6 антенны 2, при этом его свободный конец 18 кинематически связан с приводом вращения 19. Кроме того, вал 10, размещенный в полости жесткого цилиндрического корпуса 14, в подшипниках 13, зафиксированных в полости корпуса 14, установленного на стойке 15, которая шарниром 17, предпочтительно шаровым, связана со станиной 16, позволяет осуществить разворот антенны 2, что повышает технологичность практического применения.The
Заявленное устройство работает следующим образом. При включении в работу устройства излучатель поля 1 генерирует плоскую волну (см. фиг 4), которая, попадая на антенну 2, отражается ею в пространство, принимая вследствие «работы» антенны 2 спиральную форму (см. фиг. 5). Вращение тарелки антенны 2 придает сформированной при этом пространственной спиральной волне вращение относительно оси симметрии 6 ее распространения. При этом привод вращения 19, взаимодействуя с валом 10 антенны 2 (либо через муфту 12, либо через диэлектрическую втулку 11, в зависимости от наличия того или иного узлов), обеспечивает вращение вала 10, а с ним и самой антенны 2. Вращением антенны 2 обеспечивается как правое, так и левое вращение поля, причем диэлектрические свойства муфты 12 или втулки 11 исключают возможность передачи электромагнитного воздействия на узлы устройства, что важно при использовании антенны для излучения электромагнитных волн.The claimed device operates as follows. When the device is turned on, the field emitter 1 generates a plane wave (see Fig. 4), which, incident on the
Вращение пространственной спиральной волны относительно оси ее распространения повышает эффективность процесса взаимодействия формируемого устройством излучения с облучаемым веществом и информативность такого взаимодействия, например, в технологиях облучения твердых, жидких и газообразных сред, обработки и обеззараживания семян, сыпучих пищевых продуктов; в медицине и биологии могут использоваться как при исследовании живого вещества, так и в диагностике и терапии: ИК-, УВЧ- и СВЧ-терапии. В ультразвуковом диапазоне - в химии, биотехнологии и металлообработке позволяют повысить эффективность технологических процессов. Специфические особенности распространения и взаимодействия вращающегося пространственного спирального поля в веществе (отражение, поглощение, пропускание, рассеяние) позволяют повысить глубину проникновения излучения в вещество и характер его взаимодействия, что позволит: в геологии и геофизике повысить глубину и разрешающую способность разведки полезных ископаемых и получить более детальную картину о структуре исследуемого вещества; в подводной ультразвукой локации повысить информативность сигналов, помехозащищенность каналов и дальность обнаружения объектов.The rotation of a spatial spiral wave relative to its propagation axis increases the efficiency of the process of interaction of radiation generated by the device with the irradiated substance and the information content of such interaction, for example, in technologies for irradiation of solid, liquid and gaseous media, processing and disinfection of seeds, bulk food products; in medicine and biology can be used both in the study of living matter, and in the diagnosis and therapy: IR, UHF and microwave therapy. In the ultrasonic range - in chemistry, biotechnology and metal processing, they can increase the efficiency of technological processes. The specific features of the propagation and interaction of a rotating spatial spiral field in a substance (reflection, absorption, transmission, scattering) make it possible to increase the depth of radiation penetration into a substance and the nature of its interaction, which will allow: in geology and geophysics to increase the depth and resolution of mineral exploration and obtain more a detailed picture of the structure of the test substance; in underwater ultrasound locations to increase the information content of signals, noise immunity of channels and the detection range of objects.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015132415A RU2608016C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Device for generating spatial spiral field |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015132415A RU2608016C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Device for generating spatial spiral field |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2608016C1 true RU2608016C1 (en) | 2017-01-11 |
Family
ID=58455841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015132415A RU2608016C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Device for generating spatial spiral field |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2608016C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2022426C1 (en) * | 1990-11-19 | 1994-10-30 | Прытков Владимир Ильич | Helical beam antenna |
US5451973A (en) * | 1993-11-02 | 1995-09-19 | Trw Inc. | Multi-mode dual circularly polarized spiral antenna |
WO2005069443A1 (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Roke Manor Research Limited | Parabolic reflector |
RU52269U1 (en) * | 2005-04-04 | 2006-03-10 | Закрытое акционерное общество "ТАМДЕК" | SPIRAL ANTENNA |
US20130235744A1 (en) * | 2012-03-11 | 2013-09-12 | Broadcom Corporation | Communication system using orbital angular momentum |
CN104269610A (en) * | 2014-09-25 | 2015-01-07 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | Satellite data transmission antenna with wide beam and even gain advantages |
CN204375904U (en) * | 2014-12-30 | 2015-06-03 | 航天恒星科技有限公司 | A kind of helical antenna |
-
2015
- 2015-08-03 RU RU2015132415A patent/RU2608016C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2022426C1 (en) * | 1990-11-19 | 1994-10-30 | Прытков Владимир Ильич | Helical beam antenna |
US5451973A (en) * | 1993-11-02 | 1995-09-19 | Trw Inc. | Multi-mode dual circularly polarized spiral antenna |
WO2005069443A1 (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Roke Manor Research Limited | Parabolic reflector |
RU52269U1 (en) * | 2005-04-04 | 2006-03-10 | Закрытое акционерное общество "ТАМДЕК" | SPIRAL ANTENNA |
US20130235744A1 (en) * | 2012-03-11 | 2013-09-12 | Broadcom Corporation | Communication system using orbital angular momentum |
CN104269610A (en) * | 2014-09-25 | 2015-01-07 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | Satellite data transmission antenna with wide beam and even gain advantages |
CN204375904U (en) * | 2014-12-30 | 2015-06-03 | 航天恒星科技有限公司 | A kind of helical antenna |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Fabrizio Tamburini et al. "Encoding many channels on the same frequency through radio vorticity: first experimental test" / New Journal of Physics 14(2012) 033001. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mahmud et al. | Ultra-wideband (UWB) antenna sensor based microwave breast imaging: A review | |
Petrusca et al. | Fast volumetric ultrasound B-mode and Doppler imaging with a new high-channels density platform for advanced 4D cardiac imaging/therapy | |
Lediju Bell et al. | Transurethral light delivery for prostate photoacoustic imaging | |
JP2011172730A5 (en) | ||
JP2012523920A (en) | Universal multi-aperture medical ultrasound probe | |
US4143554A (en) | Ultrasonic scanner | |
Huang et al. | Imaging artifacts of medical instruments in ultrasound‐guided interventions | |
US20140364734A1 (en) | Systems and methods for synthetic aperture ultrasound tomography | |
US9999403B2 (en) | Medical device | |
NZ734823A (en) | Animal health and wellness monitoring using uwb radar | |
EP0095383A2 (en) | Ultrasonic imaging device | |
Liu et al. | The application of an ultrasound tomography algorithm in a novel ring 3D ultrasound imaging system | |
RU2608016C1 (en) | Device for generating spatial spiral field | |
US10859696B2 (en) | Row-column addressed 2-D array with a double curved surface | |
KR20140108181A (en) | Ultrasonic diagnose apparatus and method using the same | |
RU2610289C2 (en) | Device for generating spatial spiral field | |
Stewart et al. | Acoustic sensing and ultrasonic drug delivery in multimodal theranostic capsule endoscopy | |
Amdaouch et al. | A novel approach of a low-cost uwb microwave imaging system with high resolution based on sar and a new fast reconstruction algorithm for early-stage breast cancer detection | |
RU2608059C1 (en) | Device for generating spatial spiral field | |
EP3050514A1 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and method for controlling the same | |
Lucas et al. | High-contrast and-resolution 3-D ultrasonography with a clinical linear transducer array scanned in a rotate-translate geometry | |
US11844650B1 (en) | Thermoacoustic measurement probe | |
US20040254463A1 (en) | Radial reflection diffraction tomography | |
CN210514616U (en) | Security inspection device | |
KR20150090636A (en) | Ultrasonci probe and ultrasonic diagnostic apparatus including the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170804 |