Рассматриваются
феноменологическая
модель формирования
электромагнитного
поля, принцип постро-
ения и эксплуатаци-
онные преимущества
емкостных антенн
в задачах специальной
радиосвязи.
В
се возрастающее
многообразие
и сложность за-
дач, решаемых сегодня
с применением средств
радиосвязи, закономер-
но привело к разрыву
между техническими
возможностями аппаратной части и предъявляемыми
к ней зачастую противоречивыми требованиями.
В первую очередь это относится к антенным устрой-
ствам портативной носимой и мобильной аппарату-
ры УКВ, КВ радиосвязи, скрытно применяемой при
решении оперативно-служебных задач. При этом
классические антенные устройства, размеры которых
жестко увязаны с длиной волны излучаемого сигнала,
зачастую являются главным демаскирующим призна-
ком, усложняющим выполнение таких задач.
Попытки дальнейшего уменьшения размеров при-
емопередающих антенн, работающих на оперативных
частотах, приводят к резкому снижению их коэффици-
ента полезного действия в излучении и, как следствие,
к уменьшению дальности радиосвязи.
Однако в настоящее время в АО НПП «Авиаци-
онная и морская электроника» (г. Санкт-Петербург)
разработана новая технология построения малогаба-
ритных приемопередающих емкостных антенн, раз-
меры которых существенно меньше длины волны, но
обладающих эффективностью соизмеримой с полувол-
новыми диполями. По данной технологии предприятие
разрабатывает и производит разные модификации
емкостных антенн УКВ, КВ и СВ диапазонов частот для
стационарных и мобильных условий их применения.
Технические решения, реализующие эту технологию,
защищены тремя патентами на изобретения.
Главными эксплуатационными показателями, прин-
ципиально отличающими антенны емкостного типа от
классических дипольных антенн, являются следующие:
•
меньшие габариты по сравнению с заменяемым
аналогом (размеры антенны могут составлять
1/20–1/30 от длины волны) при соизмеримой с ним
эффективности;
•
высокий коэффициент полезного действия в из-
лучении, который может достигать нескольких
десятков процентов [1];
•
полусферическая диаграмма направленности,
симметричная в вертикальной и горизонтальной
плоскостях, что обеспечивает необходимую надеж-
ность радиосвязи при любых взаимных положени-
ях абонентских терминалов;
•
не критичность к виду поляризации принимаемого
сигнала, что в совокупности с симметричной диа-
граммой направленности позволяет существенно
повысить надежность радиосвязи в условиях вы-
сотной городской застройки или сложного рельефа
местности. Кроме того, это позволяет, используя
одну и ту же небольшую антенну, проводить радио-
обмен как с наземными абонентами (вертикальная
или горизонтальная поляризация), так и с косми-
ческими летательными аппаратами, использующи-
ми круговую поляризацию;
•
меньшая зависимость от влияния поверхности
земли, что позволяет существенно снизить высоту
установки антенны;
•
повышенная внеполосная помехозащищенность,
что позволяет улучшить отношение сигнал/помеха
при приеме в условиях повышенного уровня инду-
стриальных помех;
•
конструктивная защищенность от неблагоприят-
ных атмосферных и физических воздействий, что
повышает эксплуатационную надежность аппара-
туры радиосвязи в целом.
Наличие такой уникальной совокупности эксплуа-
тационных показателей позволило разработать новую
технологию, на основе которой могут создаваться
антенные устройства с характеристиками, оптимизиро-
ванными к виду решаемых задач.
Рассмотрим феноменологическую модель формиро-
вания электромагнитного поля емкостными антеннами
[2]. Такие антенны содержат индуктивный и емкостной
элементы, соединение которых образует последова-
тельный колебательный контур, настроенный на часто-
ту излучаемого (принимаемого) сигнала.
, (1)
где
F
р
— резонансная (рабочая) частота антенны;
L, C
— индуктивность и емкость антенного контура
соответственно.
Рабочим (излучающим/приемным) элементом такой
антенны является емкостной элемент, выполненный
в виде двух развернутых в пространстве токопроводя-
щих поверхностей, имеющих в частном случае цилин-
дрическую или иную форму.
При излучении по фидерной линии, электрически
согласованной с антенной, настроенной на рабочую ча-
стоту, от передатчика подводится напряжение сигнала
высокой частоты. На резонансе между развернутыми в
пространстве обкладками емкостного элемента возни-
кает переменное напряжение, величина которого в
Q
раз превышает [3] подводимое к антенне напряжение
(
Q
— добротность антенного контура). При этом между
обкладками емкостного элемента образуется сильней-
шее высокочастотное электрическое поле, индуци-
рующее в окружающем пространстве вихревые токи
смещения [4], которые формируют электромагнитную
волну уже в непосредственной близости от антен-
МОРОЗОВ
Владимир Петрович,
заведующий
экспериментальной
лабораторией ОКРЭС АО НПП
«Авиационная и Морская
Электроника»
ПРИМЕНЕНИЕ ЕМКОСТНЫХ
АНТЕНН В СПЕЦИАЛЬНОЙ
ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ
р
1
2
F
LC
π
=
22
СБОРНИК ДОКЛАДОВ
II МЕЖВЕДОМСТВЕННАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
СПЕЦИАЛЬНАЯ ПОДВИЖНАЯ РАДИОСВЯЗЬ
2017
