RU2786762C1

RU2786762C1 - Plasma antenna with controlled parameters

Info

Publication number: RU2786762C1
Application number: RU2022113926A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Поляков
Original assignee: Сергей Викторович Поляков
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2022-12-26

Abstract

FIELD: antenna technology.

SUBSTANCE: invention relates to antenna technology, in particular to plasma antennas, and is intended for receiving and transmitting radio signals. The effecy is achieved by the fact that the plasma antenna with controlled parameters contains a housing formed by side walls, a base and a cover, inside the antenna housing, along its length, a reflector is mounted parallel to the base, made in the form of a plate of a magnetically permeable material with a coating of a semiconductor layer, to the base behind the reflector a light source is mounted, made in the form of a matrix of LEDs of a narrowly directed light beam, each of the LEDs is connected to the microcontroller, the microcontrollers are connected to individual Ethernet modules connected by a common bus, pressure difference pipes equipped with pressure sensors are mounted on one of the side walls of the antenna housing, to On the side wall of the housing opposite the housing cover, a slot-hole emitter made in the form of a waveguide is mounted using a bracket.

EFFECT: improving the reliability of the antenna.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для приема и передачи радиосигналов [H01Q 1/38, H01Q 3/00, H01Q 9/00, H01Q 13/00, H01Q 15/06]. The invention relates to the field of antenna technology and is intended for receiving and transmitting radio signals [H01Q 1/38, H01Q 3/00, H01Q 9/00, H01Q 13/00, H01Q 15/06].

Из уровня техники известна ЛАЗЕРНАЯ ПЛАЗМЕННАЯ АНТЕННА [RU2742380, опубл. 05.02.2021], содержащая излучающий элемент в виде плазменного образования, формируемого в наборе твердотельных волноводных полупроводниковых структур, имеющих электрический контакт с приемо-передающим устройством электромагнитных сигналов, а также дополнительно связанных по волоконно-оптическим каналам через оптическое распределительное устройство с источником света, энергия кванта которого достаточна для создания фотоплазмы за счет внутреннего фотоэффекта в полупроводниковой структуре. Техническим результатом изобретения является улучшение параметров электромагнитной совместимости, упрощение конструкции и добавление новых функциональных возможностей. Технический результат достигается за счет того, что в лазерной плазменной антенне вместо газоразрядной плазмы используется полупроводниковая плазма, формируемая в специальной волноводной полупроводниковой структуре с помощью лазерного или светодиодного источника излучения, за счет регулировки мощности которого исходно высокое сопротивление полупроводниковой структуры может быть снижено на несколько порядков и, наоборот, при выключении источника света перейдет в слабо проводящее состояние (кОм и выше), а за счет подключения источника света к волноводным структурам через оптическое распределительное устройство можно осуществлять переключение между волноводными полупроводниковыми антеннами с различной конфигурацией.The prior art LASER PLASMA ANTENNA [RU2742380, publ. 02/05/2021], containing a radiating element in the form of a plasma formation formed in a set of solid-state waveguide semiconductor structures that have electrical contact with the receiving and transmitting device of electromagnetic signals, and also additionally connected via fiber optic channels through an optical distribution device with a light source, energy the quantum of which is sufficient to create photoplasma due to the internal photoelectric effect in the semiconductor structure. The technical result of the invention is to improve the parameters of electromagnetic compatibility, simplify the design and add new functionality. The technical result is achieved due to the fact that in the laser plasma antenna, instead of gas-discharge plasma, semiconductor plasma is used, which is formed in a special waveguide semiconductor structure using a laser or LED radiation source, by adjusting the power of which the initially high resistance of the semiconductor structure can be reduced by several orders of magnitude and , on the contrary, when the light source is turned off, it will go into a weakly conducting state (kΩ and higher), and by connecting the light source to waveguide structures through an optical switchgear, it is possible to switch between waveguide semiconductor antennas with different configurations.

Недостатком аналога является стационарность, то есть для обеспечения работы в необходимом диапазоне частот необходим целый набор соответствующих длин участков полупроводниковых структур, что не позволяет динамически управлять изменением параметров антенны.The disadvantage of the analog is stationarity, that is, to ensure operation in the required frequency range, a whole set of corresponding lengths of sections of semiconductor structures is required, which does not allow dynamically controlling the change in antenna parameters.

Также известна ПЛАЗМЕННАЯ АНТЕННА [RU2736811, опубл. 20.11.2020], содержащая трубку, металлический контактный элемент для соединения конца трубки с приемо-передающим устройством, а также источник излучения, размещенный у конца трубки с возможностью направленной передачи светового излучения внутрь трубки, которая выполнена в сечении ∩-образной в виде диэлектрического капилляра, внутренние стенки которого покрыты полупроводником, при этом источник излучения выполнен с возможностью формирования излучения с энергией квантов, превышающей энергию запрещенной зоны в полупроводнике, в качестве источника излучения используют лазерный или светодиодный источник или оптической волновод, соединенный с таким внешним источником, а металлический контактный элемент выполнен с возможностью соединения с концами дополнительных трубок, размещенных с возможностью направленной передачи излучения от источника излучения внутрь этих трубок.Also known PLASMA ANTENNA [RU2736811, publ. November 20, 2020], containing a tube, a metal contact element for connecting the end of the tube with a transceiver, as well as a radiation source placed at the end of the tube with the possibility of directed transmission of light radiation inside the tube, which is made in a ∩-shaped cross section in the form of a dielectric capillary , the inner walls of which are covered with a semiconductor, while the radiation source is configured to generate radiation with a photon energy exceeding the band gap energy in the semiconductor, a laser or LED source or an optical waveguide connected to such an external source is used as a radiation source, and a metal contact element made with the possibility of connection with the ends of additional tubes placed with the possibility of directional transmission of radiation from the radiation source inside these tubes.

Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, используемых в качестве приемо-передающих антенн.The technical result consists in expanding the arsenal of technical means used as transmitting and receiving antennas.

Недостатком аналога является невозможность в текущей конфигурации антенны осуществлять облучение источником излучения различных участков полупроводника, то есть невозможность динамического изменения параметров антенны.The disadvantage of the analogue is the impossibility in the current configuration of the antenna to carry out irradiation by the radiation source of various sections of the semiconductor, that is, the impossibility of dynamically changing the parameters of the antenna.

Наиболее близкой по технической сущности является РЕКОНФИГУРИРУЕМАЯ АНТЕННА [US2002039083, опубл. 04.04.2002], содержащая множество поверхностных PIN-устройств, расположенных в виде сетки, каждое из устройств SPIN может быть индивидуально активировано или деактивировано. Когда SPIN-устройство активировано, на его поверхность вводят носители таким образом, что плазма образуется внутри внутренней области устройства. Плазма может иметь достаточную проводимость, чтобы создавать проводящие или металлические характеристики на поверхности устройства. Различные устройства SPIN могут быть активированы для электронного рисования проводящего рисунка на подложке, поддерживающей устройства PIN. Технический результат: благодаря избирательной активации устройств SPIN на подложке можно создавать различные диаграммы направленности поверхностных антенн, включая диполи, перекрестные диполи, рамочные антенны, антенны типа Яги-Уда, логопериодические антенны и т.п. Кроме того, сетка устройства SPIN может быть выборочно активирована для создания голографических антенн.The closest in technical essence is RECONFIGURABLE ANTENNA [US2002039083, publ. 04.04.2002], containing a plurality of surface PIN devices arranged in a grid, each of the SPIN devices can be individually activated or deactivated. When the SPIN device is activated, carriers are introduced onto its surface in such a way that a plasma is formed within the interior of the device. The plasma may be sufficiently conductive to produce conductive or metallic characteristics on the surface of the device. Various SPIN devices can be activated to electronically draw a conductive pattern onto a substrate that supports PIN devices. EFFECT: due to the selective activation of SPIN devices on the substrate, it is possible to create various radiation patterns of surface antennas, including dipoles, crossed dipoles, loop antennas, Yagi-Uda antennas, log-periodic antennas, etc. In addition, the grid of the SPIN device can be selectively activated to create holographic antennas.

Основными техническими проблемами прототипа являются:The main technical problems of the prototype are:

- невысокая эффективность использования поверхности антенны по причине малой площади создаваемых на ней областей плазмы по сравнению с лазерными светодиодами;- low efficiency of using the antenna surface due to the small area of the plasma regions created on it compared to laser light-emitting diodes;

- невысокая ремонтопригодность по причине повышенной сложности изготовления схемы сопряжения печатной платы, подложки и штырей смещения, что также снижает надежность конструкции;- low maintainability due to the increased complexity of manufacturing the PCB mating circuit, substrate and bias pins, which also reduces the reliability of the design;

- отсутствие системы самодиагностики штырей смещения и подводящих электродов, что не позволяет своевременно выявлять возникающие неисправности и, таким образом, снижает надежность конструкции антенны. - the absence of a self-diagnosis system for bias pins and lead-in electrodes, which does not allow timely detection of emerging faults and, thus, reduces the reliability of the antenna design.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа. The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности антенны.The technical result of the invention is to increase the reliability of the antenna.

Указанный технический результат достигается за счет того, что плазменная антенна с управляемыми параметрами содержит корпус, образованный боковыми стенками, основанием и крышкой, внутри корпуса антенны на протяжении его длины параллельно основанию смонтирован рефлектор, выполненный в виде пластины из магнитопроницаемого материала с напылением слоя из полупроводника, к основанию за рефлектором смонтирован источник светового излучения, выполненный в виде матрицы светодиодов узконаправленного светового пучка, каждый из светодиодов подключен к микроконтроллеру, микроконтроллеры подключены к индивидуальным Ethernet-модулям, объединенным общей шиной, на одной из боковых стенок корпуса антенны смонтированы патрубки разности давлений, снабженные датчиками давлений, к боковой стенке корпуса напротив крышки корпуса смонтирован с помощью кронштейна щелевой излучатель, выполненный в виде волновода, при этом упомянутый кронштейн снабжен приводами изменения угла наклона щелевого излучателя относительно плоскости рефлектора, щелевой излучатель содержит матрицу светодиодов узконаправленного светового пучка, каждый из светодиодов подключен к микроконтроллеру, смонтированному внутри волновода в экранированном коробе, микроконтроллеры подключены к индивидуальным Ethernet-модулям, объединенным общей шиной, в окончании щелевого излучателя, обращенном к корпусу антенны, смонтирован рефлектор щелевого излучателя, выполненный в виде пластины из полупроводника.The specified technical result is achieved due to the fact that the plasma antenna with controlled parameters contains a housing formed by side walls, a base and a cover, inside the antenna housing, along its length, a reflector is mounted parallel to the base, made in the form of a plate of a magnetically permeable material with a coating of a semiconductor layer, a light source is mounted to the base behind the reflector, made in the form of a matrix of LEDs of a narrowly directed light beam, each of the LEDs is connected to the microcontroller, the microcontrollers are connected to individual Ethernet modules connected by a common bus, pressure difference pipes are mounted on one of the side walls of the antenna housing, equipped with pressure sensors, to the side wall of the housing opposite the housing cover, a slot-hole emitter is mounted using a bracket, made in the form of a waveguide, while the mentioned bracket is equipped with drives for changing the angle of inclination of the slot-type emitter relative to along the plane of the reflector, the slot emitter contains a matrix of LEDs of a narrowly directed light beam, each of the LEDs is connected to a microcontroller mounted inside the waveguide in a shielded box, the microcontrollers are connected to individual Ethernet modules connected by a common bus, at the end of the slot emitter, facing the antenna housing, is mounted slit emitter reflector made in the form of a semiconductor plate.

В частности, приводы изменения угла наклона щелевого излучателя относительно плоскости рефлектора выполнены в виде шаговых электродвигателей.In particular, the drives for changing the angle of inclination of the slot radiator relative to the plane of the reflector are made in the form of stepper motors.

В частности, светодиоды выполнены лазерными.In particular, the LEDs are made by laser.

Краткое описание чертежей. Brief description of the drawings.

На фиг. 1 показан вид сбоку в разрезе участка плазменной антенны.In FIG. 1 shows a sectional side view of a section of a plasma antenna.

На фиг. 2 показан вид спереди в разрезе плазменной антенны.In FIG. 2 shows a front sectional view of a plasma antenna.

На фиг. 3 показан вариант осуществления изобретения в виде рефлекторной антенны.In FIG. 3 shows an embodiment of the invention in the form of a reflector antenna.

На фиг. 4а показан вид сбоку в разрезе щелевого излучателя.In FIG. 4a shows a side view in section of a slot radiator.

На фиг. 4б показан вид спереди в разрезе щелевого излучателя.In FIG. 4b shows a front view in section of the slot radiator.

На фиг. 5 показана схема подключения и работы лазерных светодиодов.In FIG. 5 shows the connection and operation of laser LEDs.

На фигурах обозначено: 1 – боковые стенки, 2 – основание, 3 – крышка, 4 – рефлектор,
5 – матрица светодиодов, 6 – патрубки разности давлений, 7 – шаговый двигатель наклона офсетного кронштейна, 8 – шаговый двигатель наклона щелевого излучателя, 9 – офсетный кронштейн, 10 – щелевой излучатель, 11 – корпус волновода,
12 – экранированный короб, 13 – держатели экранированного короба, 14 – фидер,
15 – блок питания, 16 – светодиод, 17 – микроконтроллер, 18 – Ethernet-модуль,
19 – шина.The figures indicate: 1 - side walls, 2 - base, 3 - cover, 4 - reflector,
5 - matrix of LEDs, 6 - branch pipes of pressure difference, 7 - offset bracket tilt stepper motor, 8 - slot radiator tilt stepper motor, 9 - offset bracket, 10 - slot radiator, 11 - waveguide body,
12 - shielded box, 13 - shielded box holders, 14 - feeder,
15 - power supply, 16 - LED, 17 - microcontroller, 18 - Ethernet module,
19 - tire.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Для обеспечения устойчивой и непрерывной связи в КВ и УКВ диапазонах для различных условий работы (в движении или на месте, днем или ночью, и т.д.) требуются внушительных размеров антенно-мачтовые устройства, что влечет за собой ряд существенных недостатков, таких как увеличение массы используемого для установления связи оборудования, увеличение времени, затрачиваемого на установление связи в условиях необходимости развертывания нескольких типов антенн, а также значительная площадь, занимаемая антенно-мачтовым оборудованием при развертывании радиостанций, что представляет из себя довольно заметный демаскирующий признак и впоследствии при проведении разведки потенциальным противником может привести к установлению местоположения указанных элементов связи.To ensure stable and continuous communication in the HF and VHF bands for various operating conditions (on the move or on the spot, day or night, etc.), antenna-mast devices of impressive size are required, which entails a number of significant disadvantages, such as an increase in the mass of the equipment used to establish communications, an increase in the time spent on establishing communications in the conditions of the need to deploy several types of antennas, as well as a significant area occupied by antenna-mast equipment when deploying radio stations, which is a rather noticeable unmasking sign and subsequently during reconnaissance by a potential adversary may lead to the location of these communication elements.

Для устранения недостатков, характерных как для стационарных, так и для подвижных радиостанций, требуется максимально унифицированная антенна, пригодная для передачи и приема с сохранением оптимальной диаграммы направленности различных диапазонов частот. К антенным устройствам предъявляются требования по возможности программного управления диаграммой направленности антенны.To eliminate the disadvantages that are typical for both stationary and mobile radio stations, the most unified antenna is required, suitable for transmitting and receiving while maintaining the optimal radiation pattern of various frequency ranges. Antenna devices are required to be able to programmatically control the antenna pattern.

С целью решения обозначенной проблемы предлагается плазменная антенна с управляемыми параметрами, а также способ изменения параметров такой антенны.In order to solve this problem, a plasma antenna with controlled parameters is proposed, as well as a method for changing the parameters of such an antenna.

Плазменная антенна состоит из корпуса антенны прямоугольного сечения (см. фиг. 1 и 2), выполненного из магнитопроницаемого материала и образованного боковыми стенками 1, основанием 2 и крышкой 3. Внутри корпуса антенны на протяжении его длины параллельно основанию 2 и крышке 3 к боковым стенкам 1 смонтирован рефлектор 4, выполненный в виде пластины малой толщины из магнитопроницаемого материала, например, стекла, на которую напылен слой из полупроводника, предпочтительно германия. К основанию 2 на протяжении длины корпуса антенны смонтирован источник светового излучения, выполненный в форме матрицы 5 светодиодов узконаправленного светового пучка, выполненных, например, лазерными.The plasma antenna consists of a rectangular antenna housing (see Figs. 1 and 2) made of a magnetically permeable material and formed by side walls 1, a base 2 and a cover 3. Inside the antenna housing along its length parallel to the base 2 and the cover 3 to the side walls 1, a reflector 4 is mounted, made in the form of a plate of small thickness from a magnetically permeable material, for example, glass, on which a layer of a semiconductor, preferably germanium, is deposited. To the base 2, along the length of the antenna housing, a light source is mounted, made in the form of a matrix of 5 LEDs of a narrowly directed light beam, made, for example, by laser ones.

В одном из вариантов реализации (см. фиг. 3), по крайней мере, на одной из боковых стенок 1 корпуса антенны смонтированы патрубки разности давлений 6 с датчиками давлений (на фигурах не показаны), на поверхности крышки 2 корпуса антенны смонтирован шаговый двигатель наклона офсетного кронштейна 7, к которому одним из своих окончаний присоединен офсетный кронштейн 9.In one of the embodiments (see Fig. 3), at least on one of the side walls 1 of the antenna housing, pressure difference pipes 6 with pressure sensors (not shown in the figures) are mounted, on the surface of the cover 2 of the antenna housing, a tilt stepper motor is mounted offset bracket 7, to which one of its ends is attached offset bracket 9.

Другим окончанием офсетный кронштейн 9 присоединен к шаговому двигателю наклона щелевого излучателя 8, к которому также присоединен щелевой излучатель 10.The other end of the offset bracket 9 is connected to the stepper motor for tilting the slot emitter 8, to which the slot emitter 10 is also attached.

Щелевой излучатель 10 сформирован по аналогии с рефлектором 4 плазменной антенны, выполнен в виде щелевой антенны (см. фиг. 4а, 4б) и содержит волновод, корпус 11 которого выполнен в сечении прямоугольным и имеет сужение, в окончании которого соединен с фидером 14. The slot radiator 10 is formed by analogy with the reflector 4 of the plasma antenna, is made in the form of a slot antenna (see Fig. 4a, 4b) and contains a waveguide, the body 11 of which is rectangular in cross section and has a narrowing, at the end of which is connected to the feeder 14.

Внутри корпуса волновода 11 с помощью диэлектрических держателей экранированного короба 13, закрепленных на внутренней поверхности стенок корпуса волновода 11, смонтирован экранированный короб 12, внутри которого размещены микроконтроллеры (на фигуре не показаны), управляющие источниками светового излучения, выполненными в виде матрицы 5 светодиодов узконаправленного светового пучка, выполненных, например, лазерными.Inside the waveguide housing 11, with the help of dielectric holders of the shielded box 13, fixed on the inner surface of the walls of the waveguide housing 11, a shielded box 12 is mounted, inside of which microcontrollers (not shown in the figure) are placed that control light sources made in the form of a matrix of 5 LEDs of a narrowly directed light beam, made, for example, laser.

В разрез корпуса волновода 11, обращенный в сторону крышки 3 корпуса антенны, то есть к рефлектору 4 антенны, установлен рефлектор 4 щелевого излучателя, выполненный в виде пластины из полупроводника. In the section of the waveguide housing 11, facing the cover 3 of the antenna housing, that is, to the reflector 4 of the antenna, there is a reflector 4 of the slot radiator, made in the form of a semiconductor plate.

Плюсовой вывод каждого светодиода 16 подключен к блоку питания 15 (см. фиг. 5), минусовой вывод – к порту соответствующего микроконтроллера 17, который, в свою очередь, подключен к Ethernet-модулю 18, при этом все Ethernet-модули 18 подключены к общей шине 19.The positive output of each LED 16 is connected to the power supply 15 (see Fig. 5), the negative output is connected to the port of the corresponding microcontroller 17, which, in turn, is connected to the Ethernet module 18, while all Ethernet modules 18 are connected to a common tire 19.

Заявленное техническое решение используют следующим образом. The claimed technical solution is used as follows.

Физический принцип, на котором основана работа предлагаемой плазменной антенны с управляемыми параметрами, заключается в использовании матричной структуры, реализующей способ получения различных конфигураций плазменных антенн в одном изделии при сохранении массо-габаритных показателей. The physical principle on which the operation of the proposed plasma antenna with controlled parameters is based is to use a matrix structure that implements a method for obtaining various configurations of plasma antennas in one product while maintaining weight and dimensions.

Для реализации указанного физического принципа от управляющей ЭВМ (на фигурах не показана) в соответствии с требуемой конфигурацией антенны по общему проводу через блок питания 15 подают электропитание на плюсовые выводы лазерных светодиодов 16. To implement the specified physical principle, from the control computer (not shown in the figures), in accordance with the required configuration of the antenna, power is supplied to the positive outputs of the laser LEDs 16 through the common wire through the power supply 15.

В соответствии с технологией «общая шина» по коаксиальному кабелю через Ethernet-модули 18 подают управляющие сигналы на микроконтроллеры 17, которые, в свою очередь, передают эти сигналы на минусовые выводы соответствующих светодиодов 16 из состава матрицы светодиодов 5. Включенные таким образом светодиоды 16 за счет механизма внутреннего фотоэффекта засвечивают определенные участки рефлектора 4, выполненного в виде магнитопроницаемой полупроводниковой пластины.In accordance with the “common bus” technology, via a coaxial cable through Ethernet modules 18, control signals are supplied to microcontrollers 17, which, in turn, transmit these signals to the negative terminals of the corresponding LEDs 16 from the LED matrix 5. LEDs 16 turned on in this way for Due to the mechanism of the internal photoelectric effect, certain sections of the reflector 4, made in the form of a magnetically permeable semiconductor wafer, are illuminated.

Посредством включения заданного количества светодиодов 16 наводят области проводимости на рефлекторе 4, и таким образом управляют длиной антенны, оптимизируя ее под требуемую длину волны, чем достигают наилучшей для данных условий диаграммы направленности. By turning on a predetermined number of LEDs 16, the conduction regions are induced on the reflector 4, and thus the length of the antenna is controlled, optimizing it for the required wavelength, thereby achieving the best radiation pattern for the given conditions.

Для получения более гибкой конфигурации области проводимости используют рефлектор 4 в виде диафрагмы, достигая ее выпуклости за счет разности давлений в корпусе антенны, задаваемых и регулируемых через патрубки разности давлений 6 (см. фиг. 3). В данном варианте реализации предпочтительно задают слева от рефлектора 4 большее давление, чем справа, для достижения более равномерного изгиба диафрагмы и получения сферического зеркала. От датчиков давления патрубков разности давлений 6 получают и передают на управляющую ЭВМ (на фигурах не показана) информацию о состоянии давления в корпусе антенны и сигналы о неисправности в случае утечки газа.To obtain a more flexible configuration of the conduction region, a reflector 4 in the form of a diaphragm is used, reaching its convexity due to the pressure difference in the antenna housing, set and controlled through the pressure difference nozzles 6 (see Fig. 3). In this embodiment, it is preferable to set more pressure to the left of the reflector 4 than to the right, in order to achieve a more uniform bending of the diaphragm and obtain a spherical mirror. From the pressure sensors of the nozzles of the pressure difference 6 receive and transmit to the control computer (not shown in the figures) information about the state of pressure in the antenna housing and failure signals in the event of a gas leak.

Для облучения рефлектора антенны используют щелевой излучатель 10, при этом излучение к корпусу волновода 11 подводят через фидер 14 (см. фиг. 4). To irradiate the reflector of the antenna, a slot radiator 10 is used, while the radiation is fed to the waveguide body 11 through the feeder 14 (see Fig. 4).

Согласно приведенной выше схеме, расположенные в экранированном коробе 12 микроконтроллеры 17 (на фигуре не показаны) управляют включением/выключением светодиодов 16 (на фигуре не показаны) из состава матрицы светодиодов 5. Светодиоды 16 за счет механизма внутреннего фотоэффекта засвечивают изнутри волновода требуемые участки магнитопроницаемой полупроводниковой основы рефлектора 4, таким образом, что на незасвеченных областях излучаются электромагнитные волны.According to the above scheme, microcontrollers 17 (not shown in the figure) located in the shielded box 12 control the on/off of the LEDs 16 (not shown in the figure) from the matrix of LEDs 5. The LEDs 16, due to the mechanism of the internal photoelectric effect, illuminate the required sections of the magnetically permeable semiconductor from inside the waveguide. bases of the reflector 4, in such a way that electromagnetic waves are emitted on unlit areas.

Для корректировки фокусировки щелевого излучателя 10 на рефлектор в связи с изменением геометрии рефлектора в различных режимах работы антенны посредством работы шаговых двигателей наклона офсетного кронштейна 7 и щелевого излучателя 8 выставляют и изменяют положение офсетного кронштейна 9 и щелевого излучателя 10 относительно плоскости рефлектора 4.To correct the focusing of the slot radiator 10 on the reflector due to the change in the geometry of the reflector in various modes of operation of the antenna, by means of the operation of stepper motors for tilting the offset bracket 7 and the slot radiator 8, the position of the offset bracket 9 and the slot radiator 10 is set and changed relative to the plane of the reflector 4.

Для выявления неисправностей посредством управляющей ЭВМ (на фигурах не показана) производят с заданным временным интервалом опрос портов микроконтроллеров 17 на предмет наличия на них напряжения. В случае отсутствия напряжения на одном из портов микроконтроллер 17 формирует сообщение о неисправности соответствующего ему светодиода 16 и передает это сообщение по сети передачи данных с помощью реализованной в виде коаксиального кабеля общей шины 19.To detect malfunctions by means of a control computer (not shown in the figures), the ports of the microcontrollers 17 are polled at a predetermined time interval for the presence of voltage on them. In the event of a lack of voltage at one of the ports, the microcontroller 17 generates a message about the malfunction of the corresponding LED 16 and transmits this message over the data network using a common bus 19 implemented in the form of a coaxial cable.

В случае отсутствия напряжения на портах отдельного микроконтроллера 17 делают вывод о перегорании светодиода 16 либо об отсутствии питания на светодиоде 16. При отсутствии ответа от самого микроконтроллера 17 делают вывод о его неисправности.In the absence of voltage at the ports of a separate microcontroller 17, it is concluded that the LED 16 is burned out or that there is no power on the LED 16. If there is no response from the microcontroller 17 itself, a conclusion is made about its malfunction.

Таким образом осуществляют не только управление, но и подтверждения операции выполнения и опроса состояния с необходимым таймингом.Thus, not only control is carried out, but also confirmation of the operation of execution and status polling with the necessary timing.

Наилучшей диаграммой направленности на конкретной частоте по сравнению с широкодиапазонными антеннами обладают узкодиапазонные антенны. Таким образом, при использовании предложенного технического решения формируют узкодиапазонную антенну с оптимизируемыми параметрами для каждой частоты. Narrow-band antennas have the best radiation pattern at a particular frequency compared to wide-range antennas. Thus, when using the proposed technical solution, a narrow-band antenna is formed with optimized parameters for each frequency.

Применяя различную конфигурацию расположения и взаимодействия светодиодов 16 из состава матрицы светодиодов 5, получают практически любую антенну.Using a different configuration of the arrangement and interaction of LEDs 16 from the matrix of LEDs 5, almost any antenna is obtained.

Применяя схему облучения рефлектора предложенным типом щелевого излучателя, формируют щелевую спиральную антенну с круговой поляризацией, щель для горизонтальной или вертикальной поляризации различных размеров под конкретные требуемые частоты излучаемых волн.Using the reflector irradiation scheme with the proposed type of slot radiator, a slot spiral antenna with circular polarization is formed, a slot for horizontal or vertical polarization of various sizes for specific required frequencies of the emitted waves.

Заявленный технический результат – повышение надежности плазменной антенны – достигается за счет следующих факторов:The claimed technical result - improving the reliability of the plasma antenna - is achieved due to the following factors:

- применение инверсивной схемы включения диодов и опрос состояния портов микроконтроллера на предмет наличия на них напряжений, что позволяет своевременно выявлять возникающие неисправности и, таким образом, повышает системы функционирования антенны;- the use of an inverse diode switching circuit and polling the state of the microcontroller ports for the presence of voltages on them, which allows timely detection of emerging malfunctions and, thus, improves the antenna functioning system;

- применение в качестве источника светового излучения лазерных светодиодов как простейших элементов, что улучшает ремонтопригодность антенны, в особенности в полевых условиях, и таким образом способствует повышению надежности устройства.- the use of laser LEDs as a source of light radiation as the simplest elements, which improves the maintainability of the antenna, especially in the field, and thus improves the reliability of the device.

Пример достижения технического результата.An example of achieving a technical result.

В 2020-2021 гг. автором изобретения были изготовлены в соответствии с описанием опытные образцы антенн и проведены их лабораторные и полевые испытания. In 2020-2021 the author of the invention manufactured, in accordance with the description, prototypes of antennas and carried out their laboratory and field tests.

По сравнению с находящимися в эксплуатации антеннами, сконструированными по схемам, аналогичным предложенным в описании прототипа, для опытных образцов в среднем на 15-18% реже регистрировались выходили сбои в работе либо выходы из строя, что показало достижение цели повышения надежности предложенного технического решения по сравнению с аналогами и прототипом.Compared with antennas in operation, designed according to schemes similar to those proposed in the description of the prototype, for prototypes, on average, failures or failures were recorded 15-18% less frequently, which showed the achievement of the goal of increasing the reliability of the proposed technical solution compared to with analogues and prototype.

К дополнительному техническому результату можно отнести уменьшение необходимого размера антенного поля, снижение времени установления связи в различных диапазонах, защищенность в выключенном состоянии от обнаружения средствами РЭБ противника ввиду отсутствия излучающих элементов, снижение необходимой мощности передатчика и расширение используемого диапазона частот, а также возможность унификации антенн на основе предложенной схемы, и, как следствие, уменьшение числа и веса антенно-мачтовых устройств, особенно в подвижных аппаратных радиосвязи.An additional technical result includes a reduction in the required size of the antenna field, a reduction in the time to establish communication in various ranges, protection in the off state from detection by enemy electronic warfare due to the absence of radiating elements, a decrease in the required transmitter power and an expansion of the used frequency range, as well as the possibility of unifying antennas on based on the proposed scheme, and, as a result, reducing the number and weight of antenna-mast devices, especially in mobile radio equipment.

Claims

1. A plasma antenna with controlled parameters, containing a housing formed by side walls, a base and a cover, inside the antenna housing, along its length, a reflector is mounted parallel to the base, made in the form of a plate of a magnetically permeable material with a coating of a semiconductor layer, a source is mounted to the base behind the reflector of light emission, made in the form of a matrix of LEDs of a narrowly directed light beam, each of the LEDs is connected to the microcontroller, the microcontrollers are connected to individual Ethernet modules connected by a common bus, pressure difference pipes equipped with pressure sensors are mounted on one of the side walls of the antenna housing to the side wall housing opposite the housing cover is mounted using a bracket slot emitter, made in the form of a waveguide, while the said bracket is equipped with drives for changing the angle of inclination of the slot emitter relative to the plane of the reflector, the slot emitter contains ma three LEDs of a narrowly directed light beam, each of the LEDs is connected to a microcontroller mounted inside the waveguide in a shielded box, the microcontrollers are connected to individual Ethernet modules connected by a common bus, at the end of the slot radiator facing the antenna housing, a slot radiator reflector is mounted, made in the form semiconductor wafers.

2. The plasma antenna according to claim 1, characterized in that the drives for changing the angle of inclination of the slot radiator relative to the plane of the reflector are made in the form of stepper motors.

3. Plasma antenna according to claim 1, characterized in that the LEDs are made of laser.