портативный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем

Формула изобретения

Портативный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем, содержащий вытянутый в продольном направлении корпус, выполненный в форме параллелепипеда, и выполненную в форме параллелепипеда квадрифилярную антенну с соединительным кабелем, закрепленную на корпусе с возможностью поворота так, что в рабочем положении продольная ось антенны направлена вертикально вверх, а продольная ось корпуса - под углом к горизонтали, отличающийся тем, что квадрифилярная антенна выполнена по длине не более ширины корпуса и закреплена на размещенном на торцевой поверхности верхней части корпуса сферическом шарнире, через который проложен соединительный кабель, так, что в положении хранение поперечная ось антенны параллельна продольной оси корпуса, продольная ось антенны параллельна поперечной оси корпуса, а в рабочем положении поперечные оси антенны и корпуса располагаются в перпендикулярных направлениях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области конструирования радиоэлектронных устройств, в том числе антенно-фидерных устройств, и может быть использовано в портативных (карманных) приемоиндикаторах спутниковых радионавигационных систем (СРНС) GPS и ГЛОНАСС, использующих для приема сигналов квадрифилярные антенны.

Использование в приемоиндикаторах СРНС квадрифилярных антенн обусловлено тем, что последние имеют широкую диаграмму направленности, сравнительно широкую (по сравнению, например, с микрополосковыми антеннами) полосу частот, приемлемые характеристики коэффициента эллиптичности и КСВН, а главное - малые габариты, простоту конструкции и дешевизну (см. Dyson J.D., Proc. of the Nat. Electronics Conf. Vol. XVII, 1961, pp. 206...213). Последнее предопределяет их применение в носимых (карманных) приемоиндикаторах широкого потребления. Существенным моментом в конструировании приемоиндикатора является выбор места и особенности закрепления квадрифилярной антенны на корпусе, обеспечивающие наилучшие параметры антенны при эксплуатации.

Известна конструкция портативного приемоиндикатора, в котором квадрифилярная антенна устанавливается жестко в верхней части корпуса параллельно его оси симметрии (см GPS World. Sep. 1193, p.38. Magellan III). Особенностью такой конструкции является то, что для обеспечения нормального приема сигналов СРНС диаграмма направленности антенны, а следовательно, сама антенна и весь корпус должны быть ориентированы вверх, что затрудняет манипуляцию органами управления оператором, поскольку из соображений эргономики панель с органами управления должна находиться под углом от 20 до 30^o к горизонту. Если же расположить корпус приемоиндикатора как это удобно оператору, увеличивается прием отраженных сигналов, снижается сектор обзора и увеличивается шумовая температура за счет приема излучения Земли, что ухудшает точностные параметры приемоиндикатора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции является портативный приемоиндикатор, выбранный в качестве прототипа, содержащий вытянутый в продольном направлении корпус, выполненный в форме параллелепипеда, а также выполненную в форме параллелепипеда и закрепленную на боковой стенке корпуса с возможностью поворота в угломестной плоскости квадрифилярную антенну с соединительным кабелем, причем и в рабочем положении, и в положении хранения поперечные оси антенны и корпуса параллельны (см. GPS World. Dec. 1994, р. 48, Magellan Promark V). Данная конструкция позволяет устанавливать корпус приемоиндикатора в положение, удобное оператору, т.е. при ориентации антенны вертикально вверх, а корпуса - под углом к горизонтали. Особенностью такой конструкции является увеличение ширины приемоиндикатора на величину, равную сечению антенны, что не позволяет положить такой приемоиндикатор в стандартный карман одежды. Для этой конструкции характерна также частичная экранировка антенны корпусом в рабочем положении.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение конструктивными методами удобства пользования портативным приемоиндикатором при сохранении его габаритов по ширине и минимизации экранирующего действия корпуса на антенну в рабочем положении.

Сущность изобретения состоит в том, что в портативном приемоиндикаторе спутниковых радионавигационных систем, содержащем вытянутый в продольном направлении корпус, выполненный в форме параллелепипеда, и выполненную в форме параллелепипеда квадрифилярную антенну с соединительным кабелем, закрепленную на корпусе с возможностью поворота так, что в рабочем положении продольная ось антенны направлена вертикально вверх, а продольная ось корпуса - под углом к горизонтали, квадрифилярная антенна выполнена по длине не более ширины корпуса и закреплена на размещенном на торцевой поверхности верхней части корпуса сферическом шарнире, через который проложен соединительный кабель, так, что в положении хранения поперечная ось антенны параллельна продольной оси корпуса, продольная ось антенны параллельна поперечной оси корпуса, а в рабочем положении поперечные оси антенны и корпуса располагаются в перпендикулярных направлениях.

Квадрифилярная антенна представляет собой четырехзаходную спираль, проводники которой возбуждаются с одинаковыми амплитудами и сдвигом фаз 90^o между соседними проводниками. Проводники выполнены на внутренней, либо внешней поверхности корпуса антенны. Длина каждого из проводников приблизительно равна четверти длины волны. Максимум диаграммы направленности антенны формируется в направлении ее продольной оси.

Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются фиг. 1 и 2, где представлен схематический пример портативного карманного приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем в двух положениях - положении хранения (фиг. 1) и в рабочем положении (фиг. 2).

Заявляемый портативный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем (фиг. 1, 2) содержит вытянутый в длину корпус 1, выполненный в форме параллелепипеда, и закрепленную на корпусе 1 с возможностью поворота выполненную в форме параллелепипеда квадрифилярную антенну 2 с соединительным кабелем 3. Квадрифилярная антенна 2 закреплена на корпусе 1 с помощью сферического шарнира 4, через который проложен соединительный кабель 3. Сферический шарнир 4 размещен на краю торцевой поверхности верхней части корпуса 1. Квадрифилярная антенна 2 выполнена по длине не более ширины корпуса 1 и закреплена на сферическом шарнире 4, так, что в положении хранения поперечная ось 5 антенны 2 параллельна продольной оси 6 корпуса 1, а продольная ось 7 антенны 2 параллельна поперечной оси 8 корпуса 1. Органы управления и индикации 9 приемоиндикатора размещены на лицевой поверхности корпуса 1, верхняя кромка 10 которой скошена.

На фиг. 1 представлен пример, соответствующий случаю выполнения квадрифилярной антенны 2 по длине, равной ширине корпуса 1. В этом случае поперечная ось 5 антенны 2 в положении хранения совпадает с продольной осью 6 корпуса 1. Поскольку в положении хранения (фиг. 1) продольная ось 6 корпуса 1 совпадает с поперечной осью 5 антенны 2, а поперечная ось 8 корпуса 1 параллельна продольной оси 7 антенны 2, то антенна 2, длина которой соответствует ширине корпуса 1, в этом положении выступает как естественное конструктивное продолжение корпуса 1, не выходя за его ширину. Это обеспечивает требуемые для карманного прибора минимизацию габаритов и удобство хранения, например, в кармане стандартного размера.

Этим же требованиям отвечает приемоиндикатор, квадрифилярная антенна 2 которого выполнена по длине менее ширины корпуса 1.

В рабочем положении (фиг. 2) положение антенны 2 изменяется по отношению к первоначальному положению за счет ее поворота на сферическом шарнире 4. Направление и величина поворота антенны 2 при этом определяются удобством для оператора манипулированием органами управления 9 и известным оптимальным положением антенны 2, при котором обеспечиваются наилучшие условия приема сигналов СРНС, то есть положением, при котором продольная ось 7 антенны 2 направлена вертикально вверх, а продольная ось 6 корпуса 1 - под углом к горизонтали, при этом поперечные оси 5, 8 антенны и корпуса располагаются в перпендикулярных направлениях. Зоной экранирования антенны 2 корпусом 1 при этом является зона между параллельными горизонтальными плоскостями, одна из которых проходит через нижний торец антенны 2, а ддругая - через верхнюю скошенную кромку 10. Возникающий при этом незначительный эффект экранирования антенны 2 корпусом 1 (заштрихованная часть на фиг. 2) практически не ухудшает характеристик антенны 2.

Для обеспечения возможности беспрепятственного поворота антенны 2 относительно корпуса 1 соединительный кабель 3, проложенный через сферический шарнир 4, например через выполненное в нем сквозное центральное отверстие или полость, располагается в этом отверстии или полости свободно. При этом кабель 3 между точками своего крепления в антенне 2 и в корпусе 1 (не показано) может иметь, например, демпфирующий изгиб или петлю.

Таким образом, совокупность рассмотренных конструктивных мер позволяет в заявляемом портативном приемоиндикаторе спутниковых радионавигационных систем решить поставленную задачу обеспечения удобства пользования приемоиндикатором при сохранении его габаритов по ширине и минимизации экранирующего действия корпуса в рабочем положении.