用于旋转翼飞行器的高频天线制造技术

本发明专利技术公开的是天线和直升机旋转翼片的结合，该天线包括一个或多个不导电的旋转翼片，每个翼片包括电导体，位于其相应旋翼主轴的平行位置。连接装置提供天线到位于机壳上的无线电波发射或接收设备之间的连接。本发明专利技术也公开了包括无线电发射和接收设备的通信系统。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及高频段（HF）无线电波的发射和接收，更具体地说是涉及用直升飞机（或旋转翼飞行器）上的旋翼作为高效率的方向性天线。传统的直升飞机上的翼片是被安装在机体附近。典型的天线是由平行直升飞机机体并被隔离装置与机体隔开的刚性部件构成。另一种已被使用的天线是由用于将天线与直升机机体隔离的两个隔离装置之间的被拉直的导线组成的。绝缘体将导线连到隔离器上。隔离装置通常相对较短，致使天线与机体非常接近。这两种天线都可做成有方向性的，但天线的有效长度将比较短。另外，被安装的方向性与直升机的定位有关。美国专利4，042，929示出了一个导航系统，其天线装在直升机旋翼的每个翼片的上部。收到的信号在旋翼上处理并由滑环（slip    ring）和接触刷装置引入直升机机体。天线是由位于贴接翼片顶部并沿每个翼片的中心线平放的一组偶极子组成。军用操作和商用通信通常的频带是高频（HF）带。这一频带在2MHz和30MHz之间并且比其它可能的更高频率在技术和战术上都有许多优势。在典型的现代装备中，军事上VHF（30-170MHz）-->和UHF（225MHz-400MHz）与HF频带一起用于直升机和舰支或与其它直升机和飞行器之间的通信。使用HF频段频率的一部分优点是HF段频率是能从电高层反射的可提供长距离跳跃通信的最高的频率，再高的频率只能提供直线通信不能超过地平线，传播衰减以20log频率的因子随频率而增加。距离的固有特征，天线效率和大气噪声都是频率的函数，综合考虑这些因素，则最合适的频带在2-30MHz之间。在该HF频带，更有效的功率放大器是可能得到的。在飞行器和直升机上限制HF频带特性的一个因素是天线的长度。最高效率时的天线长度应等于波长。波长（单位：米）可由无线电波的传播速度（米/秒）被频率（赫兹）除来计算。无线电波的传播速度是个常数，大约为3×108米/秒。对UHF通信来说（典型地为300MHz），从上述等式计算出的波长为1.0米。这是安装在直升机上的如前所述的天线的可行长度，尽管它要挤占电子设备和军用直升机的武器装备的空间。在HF频段，频率为3MHz时，根据波长计算出的所需要的天线的长度为100米。对直升飞机来说这个长度是不可能的。这可用由波长计算出的理想长度的约数来克服。但天线效率将随天线长度的减小而下降。在飞行器和直升机上限制HF频带特性的另一个因素是很难供方向性天线。方向性天线在天线的一个方向或与之相关的方向上有-->一个增大的增益。在与天线有关的其它方向上有减小的增益。一个缺乏方向性的天线与方向性天线相比将导致通信范围减小并也将导致信号被想要的接收机以外的接收机收到。为了在方向性天线和另一副天线之间提供最佳通信，方向性天线需要被定位使大的增益方向对准想要的接收天线。这种的定位可由方向性天线物理旋转到对向其它天线的某一点来完成，但是这进而限制天线长度而限制效率，因此由于具有方向性而使增益增大的益处被抵消。传统的直升机有主要由金属构成的旋转翼片。这些旋转翼片通过导电性很好的金属部件安装在齿轮和发动机上，使翼片很难用作天线。新一代的直升机去掉了金属旋转翼，而使用复合结构。一个例子是Aerospatiale    Ecureuil有一个主要由玻璃纤维构成的旋转翼.其它一些直升飞机有由碳和内部有泡沫的玻璃纤维材料构成翼片。根据本专利技术提供一个和在机体上有旋转叶片的旋转翼飞行器上发射和接收无线电波的设备一起作用的方向性天线。该天线包括三个或三个以上不导电的旋转翼片，能够绕垂直于翼片的轴相对于旋转翼飞行器的机体旋转;二个第一导体，每个导体位于与各自的旋转翼的主轴平行的位置并与之连接;一个或多个第二导体，每个导体位于与各自的旋转翼和主轴平行的位置，该第二电导体和第一电导体没有电连接;用于提供从多个第一电导体到无线电波的发送和接收-->设备的连接的装置;用于从所有的电导体中机械地选择那些相对于旋转翼飞行器的机体的角位置，比其它导体更接近第一预定角位置的那些第一电导体的装置，以及机械地选出其它导体作为第二电导体的装置。在第一实施例中，所述第二电导体电连接到旋转翼飞行器的机体上。在第二实施例中，和提供给第一电导体的信号异相的信号提供给第二电导体。最好是设有被提供异相信号的一个或多个第二电导体与旋转翼飞行器的机体电连接。连接装置最好包括滑环和接触刷。滑环和接触刷最好也是用于机构地选择用作第一导体或第二导体的装置。在另一个实施例中，该选择装置包括电二极管和用于控制电二极管的直流偏转的装置。方向性天线最好还包括一个用于保持相对于一个已知地理位置点所述预定的角位置的控制装置。该控制装置最好包括一个步进电机。方向性天线最好进一步还包括用于保持相对于一个发射或接收无线电波的遥控设备的所述第一预定角位置恒定的装置。在一个最佳实施例中，方向性天线每个电导体的长度基本上与旋转翼的长度相同，且要发射或接收的无线电波的波长范围是从10米到150米。在机体上有旋转翼的旋转翼飞行器还提供了用于发射和接收的通信系统，该系统包括用于发射或接收无线电波的设备;三个或多个-->非导电旋转翼片，能相对于旋转翼飞行器的机体绕垂直于翼片的轴旋转;两个第一电导体，每个电导体位于与一个相应的旋转翼翼片的主轴平行之处并与之连接;一个或多个第二电导体，每个导体位于与一个相应的旋转翼片的主轴平行之处，该第二电导体不与第一电导体电连接;用于提供从多个第一电导体到无线电波的发射和接收设备的连接的装置;以及从所有的电导体中机械地选出那些相对于旋转翼飞行器的机体的角位置比其它导体量我接近第一预定角位置的那些第一电导体的装置，和用于机械地选择导体中其它用作第二电导体的装置。现在将参考附图描述本专利技术的实施例，其中：图1是一架直升飞机的结构图示出了位于直升飞机上的旋转翼;图2是图1怕示的一个翼片的一部分，包括本专利技术的第一实施例;图3是图1所示的一个翼片的一部分，包括本专利技术的第二实施例;图4是提供如图2所示的翼片之间的电连接装置和图1所示的直升机内部设备间的电连接装置的截面图;图5是另一种电连接装置的截面图;图6是又一种电连接装置的截面图;图7是来自比如图2所示的元件构成的全向天线的辐射或辐射-->到该天线的极化图;图8是使用图2所示的全向天线的现有技术的视图;图9是来自本专利技术所使用的方向性天线或向该天线的辐射的极化图;图10是使用至少一副本专利技术所述的方向性天线的通信系统的视图;图11是使用本专利技术的一个换向器的侧视图;图12用于说明本专利技术中通过图11所示的换向器进行连接的电导体;图13是原理图，示出了本专利技术中用作图11中的换向器的单个线圈的选择。图1示出了带有位于直升机100的机身102上部的旋转翼叶片101的直升机100。该直升飞机100大约长15米并载有固定在机身102外部的各种设备103。机身102是用于无线电接收和发射的频率的接地板。由于机身102很难找到一个不是地且还没有装上其它设备103的区域，因此HF天线通常是较低效率的较短天线。这将使系统特性下降，如不增加发射机功率这一缺陷是很难克服的。另外，由于直升机上很难提供一个可旋转的天线，所以天线通常是全向的。天线的效率能用一个各向异性的辐射体近似表示如下：效率＝2.52.5+1.5（2×PI×h）3波长]]>-->其中h本文档来自技高网...

【技术保护点】
在旋转翼飞行器（１００）上的一种天线使用无线电波的发射和接收装置，该飞行器有一个带有旋转翼（１０１）的机体（１０２），该天线的特征在于；该天线包括一个或多个不导电的旋转翼片（２００，３００）；一个或多个电导体（２１０，３１０），每个导体位于平行于一个相应旋转翼片（２００，３００）的主轴处；以及提供从电导体到无线电波的发射或接收设备的连接的装置（４１０，４１２，５１０，５２１，６２０，６２３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 1992-8-5 9216585.1;GB 1992-11-11 9223580.31、在旋转翼飞行器(100)上的一种天线使用无线电波的发射和接收装置，该飞行器有一个带有旋转翼(101)的机体(102)，该天线的特征在于；该天线包括一个或多个不导电的旋转翼片(200，300)；一个或多个电导体(210，310)，每个导体位于平行于一个相应旋转翼片(200，300)的主轴处；以及提供从电导体到无线电波的发射或接收设备的连接的装置(410，412，510，521，620，623)。2、如权利要求1所述的天线，其特征是电导体也用作加热（310），且还包括以提供给加热丝（310）的功率中加入发射或分离接收信号的装置。3、如权利要求1所述的天线，其特征是电导线被嵌在或固定在旋转翼（101）的表面。4、根据权利要求1-3中的任何一个所述的天线，其特征是连接装置包括第一（410）和第二（412）表面。第一表面（410）与旋转翼片（101）旋转，第二表面（412）被固定在机壳（102）上并且第一（410）和第二（412）表面是容性连接。5、如权利要求1-3中任何一个所述的天线，其特征是连接装-->置包括第一（510）和第二（21）转换线圈，第一线圈（510）绕旋转翼片（101）旋转，第二线圈（521）被固定在机体（102）上，且第一（510）与第二（521）线圈是感性连接的。6、如权利要求1-3中的任何一个所述的天线，其特征是连接装置包括滑环（620）和接触刷（623）。7、在旋转翼飞行器（100）上的一种方向性天线，使用无线电波的发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢瑟E布郎，格雷厄姆勒克，特伦斯基斯吉布斯，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]