RU231765U1 - INTERFERENCE-PROOF ANTENNA OF THE GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM FOR SYNCHRONIZATION TASKS - Google Patents
INTERFERENCE-PROOF ANTENNA OF THE GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM FOR SYNCHRONIZATION TASKS Download PDFInfo
- Publication number
- RU231765U1 RU231765U1 RU2024135952U RU2024135952U RU231765U1 RU 231765 U1 RU231765 U1 RU 231765U1 RU 2024135952 U RU2024135952 U RU 2024135952U RU 2024135952 U RU2024135952 U RU 2024135952U RU 231765 U1 RU231765 U1 RU 231765U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power supply
- supply circuit
- turns
- antenna
- range
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 8
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 101710195281 Chlorophyll a-b binding protein Proteins 0.000 description 2
- 101710143415 Chlorophyll a-b binding protein 1, chloroplastic Proteins 0.000 description 2
- 101710181042 Chlorophyll a-b binding protein 1A, chloroplastic Proteins 0.000 description 2
- 101710091905 Chlorophyll a-b binding protein 2, chloroplastic Proteins 0.000 description 2
- 101710095244 Chlorophyll a-b binding protein 3, chloroplastic Proteins 0.000 description 2
- 101710127489 Chlorophyll a-b binding protein of LHCII type 1 Proteins 0.000 description 2
- 101710184917 Chlorophyll a-b binding protein of LHCII type I, chloroplastic Proteins 0.000 description 2
- 101710102593 Chlorophyll a-b binding protein, chloroplastic Proteins 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- BJRNKVDFDLYUGJ-RMPHRYRLSA-N hydroquinone O-beta-D-glucopyranoside Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1=CC=C(O)C=C1 BJRNKVDFDLYUGJ-RMPHRYRLSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в устройствах для обеспечения внешней синхронизации на основе существующих группировок Глобальной Навигационной Спутниковой Системы в условиях сложной помеховой обстановки. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости и снижение габаритов. Устройство содержит вертикальное антенное полотно, образованное двумя секциями четырехзаходной спирали, причем высота верхней секции находится в диапазоне 40-70 мм с углом намотки в диапазоне 13-20 градусов, а высота нижней секции находится в диапазоне 150-300 мм с углом намотки в диапазоне 25-40 градусов, при этом витки спирали обеих секций размещены на диэлектрическом цилиндрическом основании антенного полотна, выполненном в виде трубки с диаметром 25-40 мм. Схема питания, обеспечивающая квадратурное равно-амплитудное возбуждение витков спирали волны правой круговой поляризации, размещена над верхней секцией, витки которой подключены к входам схемы питания, и закрыта размещенным поверх нее металлическим экраном. Под диэлектрическим цилиндрическим основанием антенного полотна размещено металлическое крепежное основание с вводным разъемом, внутри диэлектрического цилиндрического основания антенного полотна проложен коаксиальный кабель питания от вводного разъема до схемы питания, помещенный в вертикальную металлическую трубку малого диаметра, оснащенную центрирующими кольцами и гальванически соединенную с «землей» схемы питания и вводным разъемом. Металлическое крепежное основание закреплено на несущем фланце, на котором также установлен диэлектрический защитный кожух. The utility model relates to antenna technology and can be used in devices for providing external synchronization based on existing constellations of the Global Navigation Satellite System in complex interference conditions. The technical result is an increase in interference immunity and a decrease in dimensions. The device contains a vertical antenna sheet formed by two sections of a four-thread spiral, wherein the height of the upper section is in the range of 40-70 mm with a winding angle in the range of 13-20 degrees, and the height of the lower section is in the range of 150-300 mm with a winding angle in the range of 25-40 degrees, wherein the spiral turns of both sections are placed on a dielectric cylindrical base of the antenna sheet, made in the form of a tube with a diameter of 25-40 mm. The power supply circuit, providing quadrature equal-amplitude excitation of the turns of the spiral of the wave of right circular polarization, is placed above the upper section, the turns of which are connected to the inputs of the power supply circuit, and is covered by a metal screen placed on top of it. A metal fastening base with an input connector is placed under the dielectric cylindrical base of the antenna sheet, a coaxial power cable from the input connector to the power supply circuit is laid inside the dielectric cylindrical base of the antenna sheet, placed in a vertical metal tube of small diameter, equipped with centering rings and galvanically connected to the "ground" of the power supply circuit and the input connector. The metal fastening base is secured to the supporting flange, on which a dielectric protective casing is also installed.
Description
Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в устройствах для обеспечения внешней синхронизации на основе существующих группировок Глобальной Навигационной Спутниковой Системы (далее ГНСС) в условиях сложной помеховой обстановки.The utility model relates to antenna technology and can be used in devices for providing external synchronization based on existing constellations of the Global Navigation Satellite System (hereinafter GNSS) in complex interference conditions.
Наличие помеховых сигналов может приводить к частичному или полному срыву слежения за ГНСС спутниками и невозможности решения задачи тайминга и синхронизации. Одним из способов борьбы с помехами является создание адаптивных антенных решеток, позволяющих выставлять «нули» диаграммы направленности (ДН) на помехи, но их реализация требует наличия нескольких разнесенных антенн и специальной обработки сигналов, поэтому такая система оказывается достаточно сложной и дорогой. Находят применение антенны, обеспечивающие постоянную отсечку ДН в заданном пространственном секторе. Использование таких антенн не требует специального ГНСС приемника, что выгодно отличает их от адаптивных решеток. Так как значительная часть помех приходит с направлений, лежащих вблизи горизонта, то от такой антенны требуется, чтобы она имела азимутально-однородный провал ДН в области горизонта.The presence of interference signals can lead to partial or complete failure of GNSS satellite tracking and the impossibility of solving the problem of timing and synchronization. One of the methods of combating interference is the creation of adaptive antenna arrays that allow setting the "zeros" of the radiation pattern (RP) to interference, but their implementation requires the presence of several spaced antennas and special signal processing, so such a system is quite complex and expensive. Antennas that provide constant cutoff of the RP in a given spatial sector are used. The use of such antennas does not require a special GNSS receiver, which distinguishes them favorably from adaptive arrays. Since a significant part of the interference comes from directions lying near the horizon, such an antenna is required to have an azimuthally uniform RP dip in the horizon area.
Известны антенны высокоточного ГНСС позиционирования, обеспечивающие резкую отсечку ДН в области горизонта. Например, в [1] описана антенная решетка, обеспечивающая хорошую отсечку ДН во всей нижней полусфере. Но такая антенна имеет достаточно большую протяженность (порядка 1 м) и сложную конструкцию.High-precision GNSS positioning antennas are known that provide a sharp cutoff of the RP in the horizon region. For example, in [1] an antenna array is described that provides a good cutoff of the RP in the entire lower hemisphere. But such an antenna has a fairly large length (about 1 m) and a complex design.
В отличие от задач высокоточного позиционирования, задачи тайминга и синхронизации могут быть решены при меньшем количестве ГНСС спутников. Поэтому прием сигналов от спутников, расположенных близко к горизонту не так критичен, как в задачах позиционирования. Это позволяет ослабить требование к крутизне отсечки ДН и, соответственно, уменьшить размеры антенны.Unlike high-precision positioning tasks, timing and synchronization tasks can be solved with a smaller number of GNSS satellites. Therefore, receiving signals from satellites located close to the horizon is not as critical as in positioning tasks. This allows for a weaker requirement for the slope of the RP cutoff and, accordingly, a smaller antenna size.
В работе [2] описана спиральная антенна без индуктивного элемента, содержащая три секции со спиральными элементами, имеющими различные углы намотки. Эта антенна также требует достаточно протяженного экрана снизу и не обеспечивает достаточной помехоустойчивости.The paper [2] describes a helical antenna without an inductive element, containing three sections with helical elements having different winding angles. This antenna also requires a fairly long screen at the bottom and does not provide sufficient noise immunity.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является антенна Глобальной Навигационной Спутниковой Системы [3], содержащая вертикальное антенное полотно, образованное двумя секциями четырехзаходной спирали, где шаг витков верхней секции отличен от шага витков нижней секции, а секции имеют гальванический контакт по каждому из витков обоих секций, со схемой питания, обеспечивающей квадратурное равно-амплитудное возбуждение витков спирали волны правой круговой поляризации. Кроме того, на стыке спиральных частей расположены реактивные элементы. Снизу антенны имеется металлический экран, на котором размещена схема питания. Эта антенна не устойчива к помехам, приходящим в направлении горизонта (рис. 1) и обладает значительными габаритами из-за протяженного экрана.The closest technical solution to the proposed one is the antenna of the Global Navigation Satellite System [3], containing a vertical antenna sheet formed by two sections of a four-turn spiral, where the pitch of the turns of the upper section differs from the pitch of the turns of the lower section, and the sections have a galvanic contact on each of the turns of both sections, with a power supply circuit that provides quadrature equal-amplitude excitation of the turns of the spiral of a wave of right circular polarization. In addition, reactive elements are located at the junction of the spiral parts. At the bottom of the antenna there is a metal screen on which the power supply circuit is located. This antenna is not resistant to interference coming in the direction of the horizon (Fig. 1) and has significant dimensions due to the extended screen.
Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение помехоустойчивости и снижение габаритов антенны.The technical result of the proposed utility model is an increase in noise immunity and a reduction in the dimensions of the antenna.
Поставленный технический результат достигается тем, что в помехоустойчивой антенне Глобальной Навигационной Спутниковой Системы для задач синхронизации, содержащей вертикальное антенное полотно, образованное двумя секциями четырехзаходной спирали, где шаг витков верхней секции отличен от шага витков нижней секции, а секции имеют гальванический контакт по каждому из витков обеих секций со схемой питания, обеспечивающей квадратурное равно-амплитудное возбуждение витков спирали волны правой круговой поляризации, согласно полезной модели, высота верхней секции находится в диапазоне 40-70 мм, с углом намотки в диапазоне 13-20 градусов, а высота нижней секции находится в диапазоне 150-300 мм с углом намотки в диапазоне 25-40 градусов, при этом витки спирали обеих секций размещены на диэлектрическом цилиндрическом основании антенного полотна, выполненном в виде трубки с диаметром 25-40 мм, схема питания размещена над верхней секцией, ее витки подключены к входам схемы питания с согласующими элементами, схема питания закрыта размещенным поверх нее металлическим экраном, под диэлектрическим цилиндрическим основанием антенного полотна размещено металлическое крепежное основание с вводным разъемом, внутри диэлектрического цилиндрического основания антенного полотна проложен коаксиальный кабель питания от вводного разъема до схемы питания, помещенный в вертикальную металлическую трубку малого диаметра, оснащенную центрирующими кольцами и гальванически соединенную с «землей» схемы питания и вводным разъемом, кроме того, металлическое крепежное основание закреплено на несущем фланце, на котором также установлен диэлектрический защитный кожух, а, схема питания содержит последовательно соединенные фильтр и малошумящий усилитель, подключенный к коаксиальному кабелю питания.The stated technical result is achieved by the fact that in the interference-resistant antenna of the Global Navigation Satellite System for synchronization tasks, containing a vertical antenna sheet formed by two sections of a four-turn spiral, where the pitch of the turns of the upper section differs from the pitch of the turns of the lower section, and the sections have a galvanic contact along each of the turns of both sections with a power supply circuit that provides quadrature equal-amplitude excitation of the turns of the spiral of a wave of right circular polarization, according to the utility model, the height of the upper section is in the range of 40-70 mm, with a winding angle in the range of 13-20 degrees, and the height of the lower section is in the range of 150-300 mm with a winding angle in the range of 25-40 degrees, wherein the turns of the spiral of both sections are placed on a dielectric cylindrical base of the antenna sheet, made in the form of a tube with a diameter of 25-40 mm, the power supply circuit is placed above the upper section, its the turns are connected to the inputs of the power supply circuit with matching elements, the power supply circuit is covered by a metal screen placed on top of it, a metal fastening base with an input connector is placed under the dielectric cylindrical base of the antenna sheet, a coaxial power supply cable is laid inside the dielectric cylindrical base of the antenna sheet from the input connector to the power supply circuit, placed in a vertical metal tube of small diameter, equipped with centering rings and galvanically connected to the "ground" of the power supply circuit and the input connector, in addition, the metal fastening base is secured to a supporting flange, on which a dielectric protective casing is also installed, and the power supply circuit contains a series-connected filter and a low-noise amplifier connected to the coaxial power supply cable.
На рис. 1 схематично представлен возможный вариант взаимного размещения помеховых источников и объекта, оснащенного помехоустойчивой антенной ГНСС требующего обеспечения решения задач синхронизации, на рис. 2 - конструкция антенны, на рис. 3 - основные расчетные параметры предложенной двухсекционной антенны, на рис. 4 - расчетные нормированные диаграммы направленности, на рис. 5 - расчетное значение КСВ (коэффициент стоячей волны) с учетом согласующих элементов, на рис. 6 - схематичное изображение антенны, а на рис. 7 - измеренные значения диаграммы направленности.Fig. 1 schematically shows a possible variant of the mutual placement of interference sources and an object equipped with an interference-resistant GNSS antenna requiring the solution of synchronization problems, Fig. 2 - the antenna design, Fig. 3 - the main design parameters of the proposed two-section antenna, Fig. 4 - the calculated normalized radiation patterns, Fig. 5 - the calculated value of the SWR (standing wave ratio) taking into account the matching elements, Fig. 6 - a schematic image of the antenna, and Fig. 7 - the measured values of the radiation pattern.
Помехоустойчивая антенна ГНСС для задач синхронизации содержит антенное полотно 1, состоящее из верхней секции 2 и нижней секции 3 четырехзаходной спирали, имеющих гальванический контакт по каждому из витков обеих секций. Обе секции спирали намотаны на диэлектрическое цилиндрическое основание 4 антенного полотна, выполненного в виде трубки.The interference-resistant GNSS antenna for synchronization tasks contains an antenna sheet 1 consisting of an upper section 2 and a lower section 3 of a four-turn spiral, having a galvanic contact on each of the turns of both sections. Both sections of the spiral are wound on a dielectric cylindrical base 4 of the antenna sheet, made in the form of a tube.
Схема 5 питания размещена над верхним торцом цилиндрического диэлектрического основания 4 антенного полотна со стороны верхней секции 2 с меньшим шагом витков спиральных элементов. Витки верхней секции 2 подключены к входам схемы 5 питания, содержащей согласующие элементы. Схема 5 питания защищена размещенным поверх нее металлическим экраном 6.The power supply circuit 5 is placed above the upper end of the cylindrical dielectric base 4 of the antenna sheet from the side of the upper section 2 with a smaller pitch of the turns of the spiral elements. The turns of the upper section 2 are connected to the inputs of the power supply circuit 5, which contains matching elements. The power supply circuit 5 is protected by a metal screen 6 placed above it.
В нижней части диэлектрического цилиндрического основания 4 антенного полотна размещено металлическое крепежное основание 7 с вводным разъемом 8.In the lower part of the dielectric cylindrical base 4 of the antenna sheet, a metal fastening base 7 with an input connector 8 is placed.
Внутри диэлектрического цилиндрического основания 4 антенного полотна проложен коаксиальный кабель 9 питания схемы 5 питания, подключенный к вводному разъему 8. Коаксиальный кабель 9 питания помещен в вертикальную металлическую трубку 10 малого диаметра, оснащенную центрирующими кольцами 11 и гальванически соединенную с «землей» схемы 5 питания и вводным разъемом 8.Inside the dielectric cylindrical base 4 of the antenna sheet, a coaxial cable 9 for power supply of the power supply circuit 5 is laid, connected to the input connector 8. The coaxial cable 9 for power supply is placed in a vertical metal tube 10 of small diameter, equipped with centering rings 11 and galvanically connected to the “ground” of the power supply circuit 5 and the input connector 8.
Металлическое крепежное основание 7 размещено на несущем фланце 12, на котором также установлен диэлектрический защитный кожух 13.The metal fastening base 7 is placed on the supporting flange 12, on which the dielectric protective casing 13 is also installed.
При необходимости дополнительной фильтрации и компенсации потерь схема 5 питания может содержать последовательно соединенные фильтр 14 и малошумящий усилитель 15.If additional filtering and loss compensation is required, power supply circuit 5 may contain a series-connected filter 14 and low-noise amplifier 15.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Падающая волна от передающего устройства космического аппарата (рис. 1), содержащая навигационное сообщение, в составе которого присутствует информация о точном времени, необходимое для решения задачи синхронизации, падает на антенное полотно 1 (рис. 2), размещенное на цилиндрическом диэлектрическом основании 4 с заданными геометрическими параметрами (рис. 3), которое с помощью схемы 5 питания обеспечивает согласованный по входному импедансу (рис. 5), прием волны правой круговой поляризации, за счет квадратурного равно-амплитудного возбуждения витков спирали, обеспеченного схемой питания 5 с сумматором 14 и защищенную от прямого воздействия волн сторонних электромагнитных источников экраном 6.An incident wave from the transmitting device of a spacecraft (Fig. 1), containing a navigation message, which includes information about the exact time required to solve the synchronization problem, falls on an antenna sheet 1 (Fig. 2), placed on a cylindrical dielectric base 4 with specified geometric parameters (Fig. 3), which, with the help of a power supply circuit 5, ensures the reception of a wave of right-hand circular polarization, matched to the input impedance (Fig. 5), due to the quadrature equal-amplitude excitation of the turns of the spiral, provided by the power supply circuit 5 with the adder 14 and protected from the direct impact of waves from external electromagnetic sources by a screen 6.
Таким образом, согласно организованному схемой 5 режиму возбуждения, токи на антенном полотне 1, образованным двумя секциями, верхней 2 и нижней 3, рис. 2, рис. 3, за счет сильного электромагнитного взаимодействия, формируют ДН с необходимым расчетным (рис. 4) и фактически измеренным (рис. 7) провалом в зоне углов предполагаемых направлений воздействия со стороны помеховых источников, (рис. 1), (рис. 6). Принятый таким образом полезный сигнал от космического аппарата из рабочего сектора пространства (область наблюдения необходимой группировки космических аппаратов (см. рис. 1, рис. 6.) поступает через фильтр 14 на малошумящий усилитель 15 и далее и по коаксиальному кабелю 9 на вводной разъем 8 и далее, по стандартной фидерной трассе, на приемник ГНСС из состава аппаратуры - потребителя с достоверной информацией о точном времени из состава навигационного сообщения от выбранной группировки космических аппаратов.Thus, according to the excitation mode organized by circuit 5, the currents on antenna sheet 1, formed by two sections, upper 2 and lower 3, Fig. 2, Fig. 3, due to strong electromagnetic interaction, form a radiation pattern with the required calculated (Fig. 4) and actually measured (Fig. 7) dip in the zone of angles of the expected directions of action from the interference sources, (Fig. 1), (Fig. 6). The useful signal received in this way from the spacecraft from the working sector of space (the observation area of the required grouping of spacecraft (see Fig. 1, Fig. 6.) is fed through filter 14 to low-noise amplifier 15 and further and via coaxial cable 9 to input connector 8 and further, via standard feeder route, to the GNSS receiver from the consumer equipment with reliable information on the exact time from the navigation message from the selected grouping of spacecraft.
Особенностью решения задачи синхронизации является получение достоверных данных по сигналам точного времени от существующих спутниковых группировок, используя минимальное число наблюдаемых космических аппаратов. Таким образом, отсутствует необходимость работы со спутниками, наблюдаемыми на малых углах относительно точки наблюдения.The peculiarity of the solution of the synchronization problem is the receipt of reliable data on the signals of exact time from the existing satellite groups, using the minimum number of observed spacecraft. Thus, there is no need to work with satellites observed at small angles relative to the observation point.
Требования по глубокому подавлению возможного помехового воздействия в секторе заданных углов относительно линии горизонта, при отсутствии необходимости работы с «низкими» спутниками позволяет управляемым образом обузить ДН в верхней полусфере без ущерба для решения задачи обеспечения синхронизации.Requirements for deep suppression of possible interference effects in the sector of specified angles relative to the horizon line, in the absence of the need to work with “low” satellites, allow for a controlled narrowing of the DN in the upper hemisphere without compromising the solution to the problem of ensuring synchronization.
Следующим существенным шагом при создании антенны стало возможным минимизация габаритов за счет, допустимого для задачи обеспечения синхронизации, одночастотного режима работы.The next significant step in creating the antenna made it possible to minimize its dimensions due to the single-frequency operating mode, which is acceptable for the task of ensuring synchronization.
Перечисленные выше аспекты поставленной задачи позволили пересмотреть подходы к критериям проектирования антенн под задачи точного позиционирования и рассчитать оптимальное число секций, шаг и число витков.The above-mentioned aspects of the task allowed us to reconsider approaches to the criteria for designing antennas for precision positioning tasks and calculate the optimal number of sections, pitch and number of turns.
В целях более точного учета влияния элементов конструкции в моделирование были включены такие элементы как защитный кожух, основание, элементы крепления.In order to more accurately take into account the influence of structural elements, elements such as a protective casing, base, and fastening elements were included in the modeling.
Предложен вариант защитного кожуха при допустимых габаритах антенны.A variant of a protective casing with acceptable antenna dimensions is proposed.
Дальнейшее практическое развитие теоретических и инструментальных исследований, на основе оригинальных алгоритмов расчета и оптимизации, позволило создать изделие с заданным статичным пространственным сектором подавления по всем азимутальным направлениям, при сохранении основных характеристик направленности.Further practical development of theoretical and instrumental research, based on original calculation and optimization algorithms, made it possible to create a product with a given static spatial suppression sector in all azimuthal directions, while maintaining the main directional characteristics.
Изделие характеризуется малыми потерями за счет верхнего расположения схемы питания, является технологичным, имеет, сравнительно, малый вес и размеры.The product is characterized by low losses due to the upper location of the power supply circuit, is technologically advanced, and has a relatively small weight and dimensions.
Выгодно отличается от известных решений с использованием антенных решеток по стоимости. Обладает возможностью обеспечить достигнутый уровень подавления даже в случае множественных источников помехового воздействия, в отличие от ограничений для адаптивных структур с конечным малым числом элементарных излучателей.Compared favorably with known solutions using antenna arrays in terms of cost, it has the ability to provide the achieved level of suppression even in the case of multiple sources of interference, in contrast to the limitations of adaptive structures with a finite small number of elementary emitters.
Оригинальность предложенной конструкции заключается в сочетании четырехзаходной спирали с переменным шагом с двумя секциями, с различной геометрией размещения излучающего проводника и верхнего расположения схемы питания, обеспечивающей заданный (более 30 градусов) сектор подавления помехового воздействия во всей азимутальной плоскости.The originality of the proposed design lies in the combination of a four-way variable-pitch spiral with two sections, with different geometry of the radiating conductor placement and the upper location of the power supply circuit, providing a specified (more than 30 degrees) sector of interference suppression in the entire azimuthal plane.
Предлагаемая антенна содержит только две секции спиральных элементов с различными углами намотки, схема питания находится сверху, при этом экран снизу не требуется. Антенна обеспечивает провал в области горизонта порядка -25дБ в угловом секторе от +15° до -30° от линии горизонта.The proposed antenna contains only two sections of spiral elements with different winding angles, the power supply circuit is located on top, and the screen is not required at the bottom. The antenna provides a dip in the horizon area of about -25 dB in the angular sector from +15° to -30° from the horizon line.
Описанная выше конструкция была рассчитана для обеспечения подавления поля в направлении горизонта с углом подавления +/- 15 градусов относительно горизонта в угломестной плоскости и во всех направлениях в азимутальной плоскости до уровня лучше -25дБ.The design described above was calculated to provide field suppression in the direction of the horizon with a suppression angle of +/- 15 degrees relative to the horizon in the elevation plane and in all directions in the azimuth plane to a level better than -25 dB.
Поставленную задачу удалось реализовать с использованием только двух секций спиральных элементов без каких-либо реактивных элементов на излучающих проводниках. Таким образом, предлагаемая антенна имеет более простую конструкцию по сравнению с описанными существующими решениями.The task was accomplished using only two sections of spiral elements without any reactive elements on the radiating conductors. Thus, the proposed antenna has a simpler design compared to the existing solutions described.
Предлагаемая конструкция антенны представляет собой две секции спиральных элементов с четырехзаходными спиралями с различным шагом намотки, изображенные на рис. 3.The proposed antenna design consists of two sections of spiral elements with four-way spirals with different winding pitches, shown in Fig. 3.
Схема питания обеспечивает квадратурное равно-амплитудное возбуждение витков спирали правой поляризации. Способы физической реализации данного режима возбуждения могут быть реализованы различными способами, как за счет специализированных микросхем, на основе квадратурных мостов, так и в виде многослойных печатных плат с реализаций подобных же квадратурных мостов.The power supply circuit provides quadrature equal-amplitude excitation of the turns of the spiral of right polarization. Methods of physical implementation of this excitation mode can be implemented in various ways, both by means of specialized microcircuits, based on quadrature bridges, and in the form of multilayer printed circuit boards with implementations of similar quadrature bridges.
Расчеты и результаты натурных измерений ДН антенны приведены ниже для геометрических параметров:Calculations and results of field measurements of the antenna DD are given below for the geometric parameters:
высота верхней секции h1 - 50 мм; height of the upper section h1 - 50 mm;
высота нижней секции h2 - 215 мм; height of the lower section h2 - 215 mm;
ширина излучающего проводника - 3мм.the width of the radiating conductor is 3 mm.
С учетом перечисленных элементов конструкции, на рис. 4 представлены ДН для границ расчетного диапазона частот, где:Taking into account the listed design elements, Fig. 4 shows the DD for the boundaries of the calculated frequency range, where:
RHCP - значения для правой круговой;RHCP - values for right circular;
LHCP - значения для левой круговой;LHCP - values for left circular;
Total - для суммарной ДН.Total - for the total DN.
Расчетные значения для левой (LHCP) круговой поляризации лежат ниже -30 дБ.The calculated values for left-handed (LHCP) circular polarization are below -30 dB.
Расчетные характеристики ДН для диапазона ГЛОНАСС L1 (1598-1605.4 МГц) составили:The calculated characteristics of the DN for the GLONASS L1 range (1598-1605.4 MHz) were:
ширина луча, по уровню -3 дБ, - 80 градусов;beam width, at -3 dB level, - 80 degrees;
КУ антенны составил 8 дБ относительно изотропного излучателя круговой поляризации.The antenna gain was 8 dB relative to an isotropic circular polarization radiator.
Глубина «нуля», относительно линии горизонта, составила:The depth of "zero", relative to the horizon line, was:
лучше - 20 дБ во всей нижней полусфере вплоть до угла возвышения +20 градусов (верхняя полусфера). На рис. 4 графики приведены в зависимости от зенитного угла. +20° угла возвышения соответствует +70° зенитного углаbetter - 20 dB in the entire lower hemisphere up to an elevation angle of +20 degrees (upper hemisphere). In Fig. 4, the graphs are shown depending on the zenith angle. +20° elevation angle corresponds to +70° zenith angle
лучше -25 дБ в диапазоне углов -30+15° углов возвышения.better than -25 dB in the range of angles -30+15° elevation angles.
Расчетное значение КСВ, с учетом согласующих элементов, имеет вид, представленный на рис. 5.The calculated value of the SWR, taking into account the matching elements, has the form shown in Fig. 5.
Расчетные характеристики были успешно подтверждены в ходе натурных измерений в безэховой камере.The calculated characteristics were successfully confirmed during field measurements in an anechoic chamber.
Схематично положение антенны в пространстве изображено на рис. 6.The position of the antenna in space is shown schematically in Fig. 6.
Измеренные значения ДН представлены на рис. 7.The measured values of the DN are shown in Fig. 7.
Измеренные величины составили:The measured values were:
ширина луча по уровню - 3 дБ - 70 градусов.beam width at level - 3 dB - 70 degrees.
Глубина «нуля» относительно линии горизонта составила:The depth of "zero" relative to the horizon line was:
лучше - 20 дБ во всей нижней полусфере вплоть до угла возвышения +20 градусов (верхняя полусфера);better - 20 dB in the entire lower hemisphere up to an elevation angle of +20 degrees (upper hemisphere);
лучше-25 дБ в диапазоне углов +/-15 градусов.better than -25 dB in the angle range of +/- 15 degrees.
Таким образом, была обеспечена достаточная пространственная зона подавления для компенсации помехового воздействия от рассмотренного (см. рис. 1) варианта размещения помеховых источников.Thus, a sufficient spatial suppression zone was provided to compensate for the interference impact from the considered (see Fig. 1) option for placing interference sources.
Достигнутые характеристики направленности оказались достаточными для обеспечения решения задачи синхронизации в условиях сложной помеховой обстановки при оговоренных выше условиях.The achieved directional characteristics were sufficient to ensure the solution of the synchronization problem in a complex interference environment under the conditions specified above.
Источники, принятые во внимание:Sources taken into account:
[1] Патент US 5534882, 09.07.1996.[1] Patent US 5534882, 07/09/1996.
[2] I. Т. McMichael, E. Lundberg, D. Hanna and S. Best, ʺHorizon nulling helix antennas for GPS timing,ʺ 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, San Diego, CA, USA, 2017, pp. 2495-2495.[2] I. T. McMichael, E. Lundberg, D. Hanna and S. Best, “Horizon nulling helix antennas for GPS timing,” 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, San Diego, CA, USA, 2017, pp. 2495-2495.
[3] Патент US 10424836, 24.09.2019.[3] Patent US 10424836, 09/24/2019.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU231765U1 true RU231765U1 (en) | 2025-02-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4163981A (en) * | 1978-03-27 | 1979-08-07 | Wilson Thomas J | Spring tunable helical whip antenna |
| SU1483511A1 (en) * | 1986-12-30 | 1989-05-30 | Организация П/Я В-8942 | Helical aerial |
| RU2400879C1 (en) * | 2009-10-12 | 2010-09-27 | Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" | Double-channel duel-band quadrifilar antenna |
| RU2657364C1 (en) * | 2017-04-28 | 2018-06-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Multi-arm spiral antenna |
| US10424836B2 (en) * | 2016-09-26 | 2019-09-24 | The Mitre Corporation | Horizon nulling helix antenna |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4163981A (en) * | 1978-03-27 | 1979-08-07 | Wilson Thomas J | Spring tunable helical whip antenna |
| SU1483511A1 (en) * | 1986-12-30 | 1989-05-30 | Организация П/Я В-8942 | Helical aerial |
| RU2400879C1 (en) * | 2009-10-12 | 2010-09-27 | Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" | Double-channel duel-band quadrifilar antenna |
| US10424836B2 (en) * | 2016-09-26 | 2019-09-24 | The Mitre Corporation | Horizon nulling helix antenna |
| RU2657364C1 (en) * | 2017-04-28 | 2018-06-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Multi-arm spiral antenna |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Yan Wai Chow et al, Dual frequency monopole-helical antenna by using a parasitic normal mode helix for mobile handsets, Microwave Conference, Asia-Pacific, 2000. * |
| О.А. ЮРЦЕВ и др., Спиральные антенны, Советское радио, Москва, 1974. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8049667B2 (en) | GPS antenna array and system for adaptively suppressing multiple interfering signals in azimuth and elevation | |
| EP2502311B1 (en) | Compact multipath-resistant antenna system with integrated navigation receiver | |
| CN107181056B (en) | Microwave attenuation type GNSS measurement type antenna and equipment | |
| US10483631B2 (en) | Decoupled concentric helix antenna | |
| US8648766B2 (en) | Dual circularly polarized antenna | |
| US10424836B2 (en) | Horizon nulling helix antenna | |
| US8031109B2 (en) | Combined transmit/receive single-post antenna for HF/VHF radar | |
| US7068233B2 (en) | Integrated multipath limiting ground based antenna | |
| USRE49822E1 (en) | Patch antenna with wire radiation elements for high-precision GNSS applications | |
| Maqsood et al. | Antennas | |
| RU231765U1 (en) | INTERFERENCE-PROOF ANTENNA OF THE GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM FOR SYNCHRONIZATION TASKS | |
| Fallahzadeh et al. | Beam shaping of X-band stepped choke ring antenna for LED satellite applications | |
| US9590311B2 (en) | Antenna system with reduced multipath reception | |
| US6819295B1 (en) | Dual frequency anti-jamming antenna | |
| Kunysz | Advanced pinwheel compact controlled reception pattern antenna (AP-CRPA) designed for interference and multipath mitigation | |
| US20190391223A1 (en) | Eloran receiver with ferromagnetic body and related antennas and methods | |
| CN105305050A (en) | Circular cut-arc microstrip antenna | |
| JP7432440B2 (en) | ELORAN receiver and antenna with ferromagnetic material and windings and related methods | |
| Jang et al. | Array antenna design for passive coherent location systems with non-uniform array configurations | |
| Gafarov et al. | The GNSS helix antenna for high precision application | |
| EP2464990B1 (en) | Asymmetrical three-dimensional radiating system | |
| Gafarov et al. | A GNSS dipole antenna with a meander-line polarizer for the reduction of multipath interference | |
| Jang et al. | Design of a 16‐element array antenna with a planar L‐shaped probe for a direction of arrival estimation of the unidentified broadband signal | |
| EP3955389B1 (en) | Eloran receiver with tuned antenna and related methods | |
| US20230208019A1 (en) | Antenna apparatus for suppressing multipath signals |