Рамочная двухвитковая антенна в защитном корпусе

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемных и передающих антенн средств связи декаметрового диапазона радиоволн. Технический результат - повышение КПД антенны, защита от климатических и механических воздействий. Рамочная антенна (1) содержит первую разомкнутую проводящую петлю (2), вторую разомкнутую проводящую петлю (3), настроечный конденсатор переменной емкости (4) и петлю связи (5). Первый конец (7) проводящей петли (2) соединен с первым концом проводящей петли (3) и образуют точку нулевого потенциала, второй конец (6) проводящей петли (2) соединен с первым выводом настроечного конденсатора переменной емкости (4), второй конец (8) проводящей петли (3) соединен со вторым выводом настроечного конденсатора переменной емкости (4). Петля связи (5) представляет собой отрезок коаксиального кабеля, внутренний проводник (9) которого соединен с точкой нулевого потенциала (7). Внешний проводник (10) соединен гальванически с точкой нулевого потенциала (7), вторые концы петли связи (5) и внешний проводник (10) коаксиального кабеля являются выходной линией передачи (12) антенны (1), проводящие петли (2) и (3) совместно с настроечным конденсатором переменной емкости (4) и петлей связи (5) помещены в защитный корпус антенны (13) из радиопрозрачного материала. 6 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемных и передающих антенн средств связи декаметрового диапазона радиоволн.

Известна малогабаритная петлевая антенна (патент GB 2166000, МПК9 H01Q 7/00, опубл. 23.04.1986), содержащая проводящую петлю и два настроечных конденсатора, включенных в разрыве петлевого проводника симметрично относительно вывода антенны. Однако при использовании настроечных конденсаторов удается изменить лишь резонансную частоту контура, но нельзя добиться снижения коэффициента стоячей волны (КСВ) больше 2. В данном случае путем подбора емкости конденсатора удается скомпенсировать реактивную составляющую входного сопротивления антенны, но не удается достичь требуемой активной составляющей входного сопротивления антенны.

Наиболее близкой к заявляемой антенне является приемопередающая петлевая антенна (патент Российской Федерации 2081485, МПК9 H01Q 7/00, опубл. 10.06.1997), выполненная из двух разомкнутых проводящих петель и двух настроечных конденсаторов переменной емкости. Первые концы петель соединены между собой и с первыми выводами настроечных конденсаторов, вторые выводы которых соединены с другими концами петель, образующими выводы антенны. Указанные петли относительно их соединенных концов могут быть ориентированы пространственно одинаково или противоположно.

Недостаток прототипа обусловлен его низкой эффективностью. В диапазоне декаметровых радиоволн (10-100 м) активная часть входного сопротивления антенн составляет десятые доли и единицы Ом и обусловлена в основном потерями в проводнике петли, поскольку сопротивление излучения петли составляет тысячные и сотые доли Ом. Отношение сопротивления излучения к входному сопротивлению определяет коэффициент полезного действия (КПД) антенны, который составляет доли и единицы процентов.

Также недостатком прототипа можно считать то, что конструктивные элементы антенны не защищены от внешних климатических и механических воздействий и тем самым использование последних в составе мобильных комплексов связи затруднено.

Задачей изобретения является создание рамочной двухвитковой антенны в защитном корпусе, позволяющей получить высокое значение КПД.

Это достигается тем, что рамочная двухвитковая антенна в защитном корпусе, содержащая две разомкнутые проводящие петли, настроечный конденсатор переменной емкости, первые концы проводящих петель соединены между собой и образуют точку нулевого потенциала, согласно изобретению дополнена петлей связи, представленной одним витком коаксиального кабеля, внутренний проводник которого с одного конца соединен с точкой нулевого потенциала, а внешний проводник (экран кабеля) на расстоянии длины петли связи также соединен с точкой нулевого потенциала, второй конец коаксиального кабеля является выходной линией рамочной антенны, настроечный конденсатор переменной емкости своими выводами соединен со вторыми концами проводящих петель, которые образуют двухвитковую рамку и помещены совместно с настроечным конденсатором переменной емкости и петлей связи в защитный корпус из радиопрозрачного материала.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующие совокупность признаков, тождественных признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие изобретения условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 показано конструктивно-схемное решение предлагаемой рамочной двухвитковой антенны в защитном корпусе в соответствии с изобретением.

Предлагаемая приемо-передающая антенна 1 содержит первую разомкнутую проводящую петлю 2, вторую разомкнутую проводящую петлю 3, настроечный конденсатор переменной емкости 4 и петлю связи 5. Первый конец 7 проводящей петли 2 соединен с первым концом проводящей петли 3 и образуют точку нулевого потенциала, второй конец 6 проводящей петли 2 соединен с первым выводом настроечного конденсатора переменной емкости 4, второй конец 8 проводящей петли 3 соединен со вторым выводом настроечного конденсатора переменной емкости 4. Петля связи 5 представляет собой отрезок коаксиального кабеля, внутренний проводник 9 которого соединен с точкой нулевого потенциала 7. Внешний проводник 10 коаксиального кабеля имеет поперечный кольцевой разрез 11. Петля связи 5 размещена в одной плоскости с проводящими петлями 2 и 3. Внешний проводник 10 коаксиального кабеля соединен гальванически с точкой нулевого потенциала 7, вторые концы петли связи 5 то есть внутренний проводник 9 коаксиального кабеля и внешний проводник 10 коаксиального кабеля являются выходной линией передачи 12 антенны 1, проводящие петли 2, 3 совместно с настроечным конденсатором переменной емкости 4 и петлей связи 5 помещены в защитный корпус антенны 13 из радиопрозрачного материала.

На фиг.2 показана эквивалентная схема предлагаемой рамочной двухвитковой антенны в защитном корпусе в соответствии с изобретением.

Рамочная двухвитковой антенна 1 представляет собой параллельный колебательный контур, состоящий из двух последовательно соединенных проводящих петель 2, 3 (индуктивностей L1 и L2) с точкой нулевого потенциала 7, емкости Ск настроечного конденсатора переменной емкости 4 и индуктивности петли связи 5 Lсв с выходной линей передачи антенны 12. В представленной эквивалентной схеме используется трансформаторная связь с коэффициентом трансформации Kтр.

Рассмотрим работу предлагаемой рамочной двухвитковой антенны в защитном корпусе в режиме приема. Величина емкости настроечного конденсатора переменной емкости 4 устанавливается такой, чтобы рамочная двухвитковая антенна 1 была настроенной в резонанс с рабочей частотой fp приемника. Падающее на рамочную двухвитковую антенну электромагнитное поле наводит в проводящих петлях 2 и 3 электродвижущую силу (ЭДС). В результате этого в точках 6 и 8 возникает разность потенциалов, под действием которой на внешней поверхности петель 2, 3 возникает ток. Наводимый в рамках 2 и 3 ток является источником ЭДС в петле связи 5, которая обеспечивает согласование сопротивления рамочной двухвитковой антенны 1 с выходной линией передачи 12. Согласование достигается подбором размеров петли связи 5.

Рассмотрим работу предлагаемой рамочной двухвитковой антенны в защитном корпусе в режиме передачи. Для эффективного излучения радиосигнала на частоте fпрд осуществляется согласование выхода передатчика с рамочной двухвитковой антенной с помощью настроечного конденсатора переменной емкости 4. Сигнал высокочастотных колебаний с выхода передатчика поступает на петлю связи 5, которая является продолжением линии передачи 12. Размеры петли связи подобраны из условия согласования выходе передатчика с рамочной двухвитковой антенной 1. С помощью петли связи 5 осуществляется трансформация волнового сопротивления коаксиального кабеля во входное сопротивление рамочной двухвитковой антенны 1 с частотой резонанса fр=fпрд. Возбуждаемый в рамочной двухвитковой антенне 1 ток высокой частоты преобразуется в энергию излучаемого электромагнитного поля.

Расчет характеристик предлагаемой рамочной двухвитковой антенны в защитном корпусе с помощью строгих электродинамических методов представляет серьезные математические трудности. Однако, учитывая малые по сравнению с рабочей длиной волны размеры проводящих петель 2 и 3, можно с достаточной для практических целей точностью составить эквивалентную схему предлагаемой рамочной двухвитковой антенны (фиг.2), и на основании данной схемы рассчитать ее характеристики.

В случае круглых петель диаметром D=0,85 м, изготовленных из проводника диаметром d=1,7 см и расположенных компланарно на расстоянии τ=8 см в однородной среде с магнитной проницаемостью µ0=4π·10-7 собственная индуктивность L0 и емкость рамочной двухвитковой антенны определяются C0 следующими выражениями:

L 0 = ( 1 + k ) μ 0 D ( l n 8 D d 1 . 7 5 ) , C 0 = π D 1 0 2 8 , 3 l o g ( ( τ d ) + ( τ d ) 2 1 ) .

где k = l n ( 4 π τ ( 3 τ 8 D ) ) ( 2 + τ 8 D ) l n ( 4 D τ ) 2 , 2 коэффициент взаимной связи проводящими петлями 2 и 3.

Значение емкости настроечного конденсатора переменной емкости (фиг.3) определяется из выражения: C к = 1 ( 2 π f 0 ) 2 L 0 C 0 .

Сопротивление излучения и сопротивление потерь рамочной двухвитковой антенны определяется соответственно выражениями:

R и з л = 1 6 0 π 6 D 4 λ 4 , R п о т = D 4 μ π f 0 1 0 6 d γ ,

где γ - удельная проводимость материала проводящих петель,

f0 - резонансная частота рамочной двухвитковой антенны,

µ - относительная магнитная проницаемость материала проводящих петель,

λ - длина волны радиоизлучения.

Потери в настроечном конденсаторе переменной емкости определяются выражением:

R r = t g δ 1 0 6 2 π f C к

где tgδ - тангенс угла потерь, в случае вакуумного конденсатора tgδ=10-4.

Добротность нагруженной антенны (фиг.4) определяется выражением:

Q н = 2 π f L 0 1 0 6 R и з л + R п о т + R к + R н

где R к = ρ с в К т р 2 - сопротивление нагрузки, ρсв - волновое сопротивление выходной линии передачи антенны, Ктр - коэффициент трансформации сопротивления выходной линии передачи антенны во входное сопротивление рамочной двухвитковой антенны.

КПД антенны (фиг.5) рассчитано в соответствии с выражением:

η = R и з л Q н R и з л + R п о т + R к + R н 1 0 0 % .

Повышение эффективности предлагаемой рамочной двухвитковой антенны в защитном корпусе по сравнению с эффективностью антенны-прототипа происходит вследствие снижения потерь на согласование контура рамочной двухвитковой антенны и выходной линии передачи антенны, и как следствие увеличением значения КПД антенны.

Размещение рамочной двухвитковой антенны внутри защитного корпуса позволяет защитить ее механические части от внешних климатических и механических воздействий и тем самым увеличить показатель надежности антенны, в случае использование последней в составе мобильных комплексов связи.

Работоспособность и преимущества по сравнению с антенной-прототипом были подтверждены испытаниями изготовленной антенны (фиг.6). При установке передающей и приемной антенн на крыше кунга автомобиля Зил-131 мобильного комплекса связи была осуществлена круглосуточная радиосвязь в диапазоне от 3 до 9 МГц с аналогичным комплексом, находящемся на удалении до 500 км, с требуемым качеством, при мощности передатчика 100 Вт.

Рамочная двухвитковая антенна в защитном корпусе, содержащая две разомкнутые проводящие петли, настроечный конденсатор переменной емкости, первые концы проводящих петель соединены между собой и образуют точку нулевого потенциала, отличающаяся тем, что дополнена петлей связи, представленной одним витком из отрезка коаксиального кабеля, внутренний проводник которого с одного конца соединен с точкой нулевого потенциала, а внешний проводник на расстоянии длины петли связи также соединен с точкой нулевого потенциала, второй конец коаксиального кабеля является выходной линией рамочной антенны, настроечный конденсатор переменной емкости своими выводами соединен со вторыми концами проводящих петель, которые образуют двухвитковую рамку и помещены совместно с настроечным конденсатором переменной емкости и петлей связи в защитный корпус из радиопрозрачного материала.



 

Похожие патенты:

Антенна // 2488201
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при организации беспроводной связи в шахтах. .

Изобретение относится к антенной технике, а именно к кольцевым всенаправленным антеннам. .

Изобретение относится к антенному устройству и системе беспроводной связи. .

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиосвязи, радионавигации или радиопеленгации. .

Изобретение относится к системам управления вентильными электродвигателями вращения антенны РЛС и может быть использовано в антенно-мачтовых устройствах (АМУ) радиолокационных комплексов.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано на всех воздушных и морских судах и кораблях, а также на обитаемых подводных аппаратах. .

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может найти применение в системах радиомониторинга, в системах контроля электромагнитной обстановки, в задачах ЭМС, в системах пеленгации, в системах связи, для регистрации и измерения синусоидальных, шумовых и импульсных магнитных полей в условиях больших электрических помех.

Изобретение относится к радиочастотным устройствам, в частности к радиочастотным устройствам, содержащим электронный компонент, снабженный встроенной антенной, имеющей электромагнитную связь с усилительной или, так называемой, «бустерной» антенной.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к передающей антенне, излучающей электромагнитные волны для диапазона частот ниже 60000 герц. .

Изобретение относится к антенной технике, в частности к мобильным средствам наблюдения, и может быть использовано в телескопических мачтах, устанавливаемых в кузовах специальных транспортных средств и предназначенных для оперативного подъема и опускания антенных и оптико-электронных средств наблюдения из внутреннего объема кузова. Технический результат - создание законченной конструкции телескопической мачты для подъема и опускания радиоэлектронных средств с обеспечением постоянной электрической связи между неподвижной и верхней подвижной частью мачты, а также защита кабельного перехода от механических и климатических воздействий. Это достигается тем, что в состав телескопической мачты введен кабельный переход, имеющий винтовую или зигзагообразную форму и центрирующие поводки, один конец кабельного перехода закреплен на неподвижном колене, а другой на верхнем подвижном колене. Кабельный переход установлен внутри колен телескопической мачты соосно с тросом принудительного опускания и взаимодействует с ним при помощи центрирующих поводков, один конец которых закреплен неподвижно на витках кабельного перехода, а другой закреплен на тросе принудительного опускания с возможностью перемещения вдоль троса принудительного опускания. Центрирующие поводки могут быть выполнены в двух вариантах, в первом центрирующий поводок состоит из двух шарнирно соединенных между собой частей, а во втором выполнен в виде пластины, при этом на одном из концов пластины закреплены два соседних витка кабельного перехода, а на другом - один виток. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Кардиоидная антенна состоит из двух взаимно перпендикулярных рамок, подключенных через устройство вращения диаграммы направленности к первому входу сумматора, а ко второму входу через согласующее устройство подключена ненаправленная антенна, выполненная в виде двух последовательно соединенных взаимно перпендикулярных разнесенных по горизонтали противофазных компланарных рамок. С выхода сумматора сигналы поступают на вход радиоприемного устройства. Все проводники антенны, контактирующие с морской водой, изолированы. Техническим результатом является повышение скрытности подводных лодок при приеме сообщений в условиях радиоэлектронного подавления путем замены штыревой антенны на антенну, выполненную в виде двух последовательно соединенных взаимно перпендикулярных рамочных антенн, каждая из которых состоит из двух разнесенных по горизонтали противофазных компланарных рамок. 1 ил.

Изобретение относится к области связных антенн, а также антенн космической навигации и может быть использовано на всех воздушных и морских судах и кораблях, а также на обитаемых подводных аппаратах. Технический результат - расширение диапазона рабочих частот. Совмещенное антенное устройство, состоящее из двухзаходного или многозаходного спирального конусного излучателя с углом при вершине конуса α и экрана-отражателя с диаметром В, в устройство введены еще один или несколько конусных излучателей с углом при вершине β<α, у которых диаметр верхнего основания нижнего излучателя равен диаметру нижнего основания верхнего излучателя и совмещен с ним, а также переизлучатель, выполненный в виде металлического кольца с диаметром А<В и расположенный на расстоянии h=λ/4 параллельно экрану-отражателю со стороны конусных излучателей без гальванической связи с основным экраном-отражателем, где λ - длина волны рабочего диапазона. 6 ил.

Изобретение относится к съемным картам памяти. Технический результат заключается в создании беспроводного соединения между устройством мобильной связи для платежных операций с использованием мобильного телефона, в частности для связи с терминалом. Сменная карта для беспроводной связи включает антенну, состоящую из нитей, расположенных на корпусе карты, и покрытую слоем ферромагнитного материала. При оптимизации системы антенна включает восемь нитей на одном участке карты, и оба участка карты покрыты слоем ферритной пленки. Антенна подключена в серию с накопительным элементом и сопротивлением с другой стороны. Резонансный контур настроен на финальную частоту от 13,0 до 15,0 МГц. Сигнал антенны считывается между первой и второй нитями со стороны накопительного элемента. Способ изготовления антенны на корпусе карты характеризуется тем, что выемка под проводящую дорожку 5 вытачивается в поверхности корпуса карты, заполняется проводящим материалом и на поверхность участка наносится ферромагнитный слой, покрывающий антенну. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к системам управления вентильными электродвигателями вращения антенны радиолокационной станции (РЛС) и может быть использовано в регулируемых электроприводах. Техническим результатом изобретения является улучшение тактико-технических и эксплуатационных характеристик системы управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС. Технический результат достигается тем, что в систему управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС, содержащую инвертор, вентильный электродвигатель, датчик скорости, редуктор, приемопередающие устройства, датчик величины изгиба полотна антенны, устройство коррекции скорости, блок управления инвертором и блок драйверов, вводятся диаграммообразующая система и аналого-цифровой преобразователь и, соответственно, новые связи между элементами, которые позволяют выравнивать скорость обзора пространства при изменении ветровой нагрузки на полотно антенны. Постоянство скорости обзора пространства, достигаемое за счет электронного сканирования диаграммы направленности в противофазе со скоростью вращения антенны, обеспечивает увеличение надежности сопровождения высокоскоростных целей. Ограничение скорости вращения антенны по допустимой величине изгиба, достигаемое за счет соответствующих связей между инвертором, вентильным электродвигателем, датчиком скорости, редуктором, датчиком величины изгиба полотна антенны, устройством коррекции скорости, блоком управления инвертором и блоком драйверов, приводит к уменьшению номинальной мощности электродвигателя и к увеличению коэффициента полезного действия (КПД) регулируемого электропривода. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при построении входных цепей программно-определяемых радиоприемных устройств. Технический результат - обеспечение наилучшего согласования с низкоимпедансными последовательными контурами ферритовой антенны. Для этого управляемый преселектор, совмещенный с магнитной ферритовой антенной содержит ферритовый стержень, две катушки, расположенные на концах ферритового стержня, первый и второй перестраиваемые конденсаторы, схему управления настройкой, согласующий трансформатор, предварительный усилитель, две дополнительные катушки индуктивности. Заявляемый управляемый преселектор обеспечивает постоянство полосы пропускания при изменении частоты его настройки, одинаковые входные сопротивления как по инвертирующему, так и по неинвертирующему входам и характеризуется низким входным сопротивлением. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к скважинным измерительным устройствам, используемым для измерения электромагнитных свойств ствола скважины. Техническим результатом является обеспечение направленного действия антенны с возможностью принимать сигналы с разных сторон. Предложен скважинный измерительный инструмент, включающий, по меньшей мере, одну неплоскую антенну, сконфигурированную для передачи и/или приема электромагнитного излучения. При этом неплоская антенна включает в себя, по меньшей мере, одну неплоскую петлю антенного провода, развернутого вокруг корпуса инструмента. Причем в одном примере варианта осуществления неплоскую антенну можно считать двухплоскостной, включающей в себя первую и вторую секции полуэллиптической по форме, образующие первую и вторую пересекающиеся геометрические плоскости. В другом примере варианта осуществления аксиальное разделение между неплоской петлей антенного провода и проходящей по окружности центральной линией антенны изменяется, по существу, синусоидально относительно азимутального угла по окружности инструмента. Являющиеся примером неплоские антенны согласно изобретению могут быть предпочтительно выполнены с возможностью приема и передачи излучения, по существу, чисто x-, y- и z-моды. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиопеленгации, радионавигации и радиомониторинга. Техническим результатом изобретения является уменьшение составляющей аппаратурной погрешности определения пеленга, обусловленной неравенством коэффициентов преобразования верхней и нижней приемных магнитных антенн. Для этого широкополосное двухкомпонентное приемное антенное устройство содержит две балластные обмотки, содержащие один или более витков, нагруженные каждая на малоиндуктивный резистор, располагаемые по одной на концах стержневого ферритового сердечника верхней приемной магнитной антенны и выполненные с возможностью перемещения по сердечнику. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к направленным антеннам ВЧ-УВЧ-диапазона. Техническим результатом является увеличение действующей высоты рамочной антенны в заданном диапазоне рабочих частот при сохранении ее геометрических размеров. Сущность: рамочная антенна содержит две многоканальные полурамки с поперечным разрезом и трансформаторный блок, причем каждая полурамка выполнена в виде изогнутой металлической трубы, в которой проложено m отрезков коаксиального кабеля, экраны коаксиальных кабелей и соответствующих металлических труб с обеих сторон соединены накоротко, экраны первых концов полурамок соединяют с экраном трансформаторного блока, центральные проводники коаксиальных кабелей первой многоканальной полурамки на втором конце соединяют с экранами на втором конце второй многоканальной полурамки, центральные проводники коаксиальных кабелей на втором конце второй многоканальной полурамки соединяют с экраном на втором конце первой многоканальной полурамки, на первом конце многоканальных полурамок между центральным проводником и экраном каждого коаксиального кабеля включают нагрузку в виде элемента первичной трансформаторной обмотки трансформаторного блока, среднюю точку вторичной трансформаторной обмотки заземляют, а ее крайние точки являются симметричным выходом рамочной антенны. 4 ил.

Изобретение относится к антеннам. Заявлена индуктивная антенна, сформированная из, по меньшей мере, двух пар сегментов, геометрически состыкованных друг с другом, каждая из которых содержит первый и второй параллельные проводники, изолированные друг от друга, при этом упомянутые пары относятся к первому типу, в котором проводники прерываются в своих средних точках, образуя два сегмента, причем первый (соответственно второй) проводник одного сегмента подключен ко второму (соответственно первому) проводнику другого сегмента пары, или ко второму типу, в котором первый проводник прерывается приблизительно в своей средней точке, образуя два сегмента, и второй проводник не прерывается. Техническим результатом является обеспечение большой индуктивной антенны, адаптированной к передачам в диапазоне частот от одного МГц до нескольких сотен МГц. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в качестве приемных и передающих антенн средств связи декаметрового диапазона радиоволн

Наверх