RU189660U1 - Резонансная многодиапазонная антенна - Google Patents
Резонансная многодиапазонная антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU189660U1 RU189660U1 RU2018126316U RU2018126316U RU189660U1 RU 189660 U1 RU189660 U1 RU 189660U1 RU 2018126316 U RU2018126316 U RU 2018126316U RU 2018126316 U RU2018126316 U RU 2018126316U RU 189660 U1 RU189660 U1 RU 189660U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- transformer
- primary
- vibrator
- matching
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 6
- 235000019994 cava Nutrition 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- VJYFKVYYMZPMAB-UHFFFAOYSA-N ethoprophos Chemical compound CCCSP(=O)(OCC)SCCC VJYFKVYYMZPMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
Landscapes
- Transmitters (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к антенной технике. Антенна содержит согласующее устройство в виде трансформатора, состоящего из первичной и вторичной обмоток, излучающий вибратор в виде плоского или объемного проводящего тела, подключенный ко вторичной обмотке и расположенный в магнитном поле согласующего трансформатора. К согласующему трансформатору в разрыв гальванически подключаются с помощью управляемых реле реактивные дискретные компоненты (конденсаторы, индуктивности). Технический результат заключается в возможности быстрого перестроения рабочей частоты антенны в широком диапазоне частот. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в малогабаритной приемопередающей технике средневолнового диапазона для ведения мобильной радиосвязи и индукционной связи, и как отдельная антенна, предназначенная для установки на стационарных и подвижных объектах связи. Это очень актуально в шахтах и рудниках, где практически в каждой горной выработке находится множество кабелей, вдоль которых хорошо распространяются сигналы средневолнового диапазона.
В настоящее время известно, что размеры эффективных современных антенн гектометрового и декаметрового диапазона радиоволн составляют десятки и сотни метров, что существенно уменьшает возможность их использования в подвижной радиосвязи. А в шахте в условиях ограниченного пространства делает их использование практически невозможным, так как увеличивается время стационарной установки антенн для осуществления радиосвязи и могут отсутствовать условия для ее установки. Такие типы антенн сдерживают развитие и применение как самой гектометровой и декаметровой радиосвязи, так и конструкций приемопередающих устройств в области длинноволновой, средневолновой и коротковолновой радиосвязи. Эти диапазоны радиоволн представляются наиболее привлекательными для осуществления связи в шахтах как непосредственно через породу, так и с помощью индукции, так как такие сигналы хорошо распространяются вдоль кабельных линий с минимальными потерями.
Известна антенна по патенту на полезную модель РФ №154886, которая состоит из тонкого вибратора, трансформатора на ферритовом кольце, удлиняющей катушки и противовеса в которой перестройка частоты осуществляется с помощью подвижного электрода, подключенного к противовесу внутри удлиняющей катушки, с витками которой этот электрод образует емкостную связь и шунтирует удлиняющую катушку.
Такая конструкция не может использоваться в качестве переносной антенны, так как наличие противовеса значительно увеличивает массогабаритные параметры антенны. Более того, такая конструкция, где применяется тонкий длинный вибратор будет неудобна в качестве переносной в подземных сооружениях - шахтах и пещерах.
Конструкция предлагаемой антенны лишена ферритовых сердечников, что значительно увеличивает уровень подводимой мощности сигнала.
Антенна состоит из вибратора - излучающего элемента, представляющего 2D - плоское или 3D - объемное проводящее тело, обладающее электрической емкостью. Наиболее удобным будет использовать в качестве такого вибратора вертикально или горизонтально расположенный проводящий цилиндр. Антенна имеет в своем составе согласующий трансформатор в виде первичной и вторичной обмоток. Трансформатор расположен таким образом, чтобы магнитное поле трансформатора выходило за его пределы и охватывало вибратор. Магнитное поле трансформатора - это достаточно быстро убывающее по своему значению поле, фактически сосредоточенное в пространстве, не превышающем нескольких единиц линейных размеров самого трансформатора, как правило, этот размер пространства менее 1% длины волны излучаемой антенной. Для осуществления перестройки резонансной частоты в разрыв трансформатора вводят подключаемую с помощью реле систему реактивных компонентов (емкости, конденсаторы) либо к одной из точек трансформатора с помощью реле подключают несколько емкостных элементов, располагаемых вблизи витков вторичной катушки трансформатора.
Таким образом, антенна дает возможность пользователям индукционных систем связи оперативно организовывать как стационарные точки связи, так и вести связь на ходу вдоль линий индукционной связи.
Кроме того, возможность практически мгновенного переключения частотного канала в антенне позволяет ее использовать в многоканальных системах связи и массового обслуживания, что невозможно было достичь в условиях плавной подстройки резонансной частоты излучающих и передающих устройств.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемым устройствам является антенна по патенту RU №174319 «МОБИЛЬНАЯ СВ/КВ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА». Эта антенна содержит тонкий вибратор, согласующий трансформатор, противовес и удлиняющую катушку внутрь которой введены шунтирующие емкостные элементы, подключенные через коммутирующее устройство к противовесу. Недостатком данной конструкции является наличие противовеса, что ограничивает использование данной антенны в качестве переносной. Наличие длинного тонкого вибратора затрудняет использование данной антенны в шахтах и пещерах. Подводимая мощность ограничивается магнитным полем насыщения трансформатора на кольцевом ферромагнитном сердечнике.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности перестроения рабочей частоты малогабаритной антенны в достаточно широком диапазоне при использовании источников сигнала повышенной мощности в десятки и сотни Ватт при сохранении ее малых габаритных размеров для расширения функциональных возможностей радиоаппаратуры в особенности в условиях ограниченного объема (шахты, пещеры).
Указанный технический результат достигается тем, что в антенне, содержащей согласующее устройство в виде трансформатора, состоящего из первичной и вторичной обмотки расположенных вблизи на одной оси, а также вибратора в виде плоского или объемного проводящего тела, находящегося в магнитном поле трансформатора и подключенного к его вторичной обмотке, согласно заявляемой полезной модели к согласующему трансформатору подключаются с помощью управляемых реле реактивные дискретные компоненты (емкости, индуктивности), например, с помощью реле к одной из точек трансформатора подключаются емкостные элементы расположенные рядом с витками вторичной катушки трансформатора.
Кроме того, первичная и вторичная обмотки трансформатора чтобы сделать антенну двух или много диапазонной могут состоять из секций, которые подключаются с помощью реле. Так, например, можно сделать антенну двухдиапазонной с перестройкой по каждому диапазону если первичная и вторичная обмотки будут состоять из двух подключаемых секций. Когда будут подключены все секции будет действовать нижний диапазон, в случае отключения по одной из секций у вторичной и первичной обмоток антенна будет работать в верхнем диапазоне радиосигналов.
Чтобы управлять подобной антенной кроме подачи ВЧ радиосигнала необходимо подавать от радиостанции также сигнал питания и управления.
Для того, чтобы упростить радиостанцию и осуществить возможность подключения антенны к любой радиостанции, даже той, которая не имеет специальных функций для подачи питания и команд управления на антенну, антенна и устройство подключения оснащаются элементом питания (аккумулятором), процессором и датчиком тока и напряжения в высокочастотной линии для определения уровня текущей настройки антенны в резонанс. Кроме того, в качестве источника питания антенны может использоваться ионистор, который заряжается от ВЧ линии. Подобная конструкция антенны требует всего два провода для подачи только ВЧ сигнала. После измерения тока и напряжения в высокочастотной линии процессор определяет необходимые дискретные реактивные элементы L и С для подключения с помощью реле, которыми он управляет. Далее происходит включение необходимых элементов и антенна работает в резонансе с максимальной эффективностью.
Полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена конструктивная схема антенны.
В качестве каркаса антенны используется диэлектрическая труба на которой размещается объемный проводящий вибратор 1 в виде цилиндра. Он может быть выполнен из фольги, приклеенной к каркасу.
На каркасе размещены первичная 2 и вторичная 3 обмотки трансформатора. Внутри каркаса вставлены на его стенку дискретные емкостные элементы 4 в виде полосок фольги, которые располагаются напротив витков вторичной обмотки трансформатора и образуют совместно с этими витками емкости C1, C2…CN.
Ниже первичной катушки трансформатора расположены антенный вход 5 образуемый точками подключения А и В и плата устройства управления антенной, содержащая блок реле 6, которые подключают дискретные емкости C1, C2…CN в цепь трансформатора.
На фиг. 2 изображена электрическая схема антенны в случае использования в качестве дискретных реактивных элементов электродов, расположенных возле вторичной обмотки трансформатора и образующих с ней емкости С1, C2…CN. Набор этих емкостей образует реактивную систему 4.
На фиг. 3 изображена электрическая схема варианта системы реактивных элементов 4 из L и С компонентов подключаемых с помощью блока реле 6 в разрыв индуктивностей трансформатора последовательно с ними, например, между точками В и D.
На фиг. 4 изображена совмещенная электрическая и структурная схема антенны, где в качестве реактивных элементов используются дискретные компоненты L и С.
Антенна состоит из трансформатора с первичной 2 и вторичной 3 катушками индуктивности между которыми включена система управляемых реле 6 и блок подключаемых с помощью реле дискретных элементов L и С 4. Реле управляются и переключаются процессорным блоком управления 7, питание которого обеспечивается блоком питания и отбора мощности из высокочастотной линии 8. Данные о текущем режиме работы антенны и ее КСВ определяются с помощью датчика тока и напряжения 9, размещенном на высокочастотной линии питающей антенну. Получив данные от датчика тока и напряжения процессор вычисляет смещение рабочей точки антенны относительно текущей частоты и подает команду реле подключить или отключить те или иные дискретные элементы L, С чтобы изменить настройку антенны. Таким образом, антенна сама следит за соответствием ее резонансной частоты частоте подаваемого сигнала.
На фиг. 5 изображена электрическая схема трансформатора для двухдиапазонной антенны. Первичная катушка 2 состоит из двух последовательных индуктивностей 2.1 и 2.2, а вторичная катушка 3 состоит из двух последовательных индуктивностей 3.1 и 3.2. Обмотки 2.2 и 3.2 могут отключаться или подключаться с помощью реле. В случае их включения антенна работает в нижнем диапазоне радиосигналов, а в случае отключения в более высокочастотном диапазоне. Точная настройка частоты достигается с помощью системы подключаемых реактивных элементов.
Антенна работает следующим образом.
При подаче высокочастотного сигнала на первичную обмотку 2 трансформатора в ней возникает магнитное поле, которое индуцирует магнитное поле во вторичной катушке 3. Вокруг трансформатора возникает магнитное поле, вектор магнитной индукции которого направлен вдоль вторичной катушки. Электрическое поле, вектор напряженности которого направлен перпендикулярно поверхности вибратора 1, возникает из-за подачи на него высокого напряжения со вторичной повышающей обмотки
3 трансформатора, который электрически соединен с вибратором 1. Исходя из того что поверхность вибратора 1 находится в зоне действия магнитного поля трансформатора, так что угол между вектором магнитной индукции и вектором напряженности электрического поля, возникающего на вибраторе, близок к 90°, то вблизи вибратора возникают условия, достаточные для формирования радиоволн.
Поскольку данная антенна резонансная и представляет собой открытый колебательный контур, то внесение в данный контур любых реактивных элементов изменит резонансную частоту. Подключение с помощью реле последовательно индуктивностям трансформатора дискретных дополнительных индуктивностей и конденсаторов, например, гальваническое подключение к трансформатору емкостных элементов шунтирующих вторичную обмотку трансформатора вызовет изменение резонансной частоты и перестраивает антенну на другую частоту. Это позволяет перестраивать частоту антенны в диапазоне 10-20% от центральной частоты диапазона. Для перехода на другой диапазон требуется отключить или подключить части секций первичной 2 и вторичной катушки 3 трансформатора.
Claims (5)
1. Антенна с согласующим устройством, содержащая согласующее устройство в виде трансформатора, состоящего из первичной и вторичной обмоток, излучающий вибратор в виде плоского или объемного проводящего тела, подключенный ко вторичной обмотке и расположенный в магнитном поле согласующего трансформатора, отличающаяся тем, что к согласующему трансформатору подключаются с помощью управляемых реле реактивные дискретные компоненты (емкости, индуктивности).
2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что реактивные дискретные компоненты выполнены в виде емкостных элементов, расположенных вблизи витков вторичной катушки трансформатора.
3. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что содержит элементы питания, процессор, управляющий реле, и датчик тока и напряжения в высокочастотной линии, питающей антенну.
4. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что содержит процессор, управляющий реле, ионистор, питающий электрическую схему антенны, заряжающийся от высокочастотного сигнала, подаваемого в антенну радиопередатчиком, и датчик тока и напряжения в высокочастотной линии, питающей антенну.
5. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что первичная и вторичная обмотка разделены на несколько секций, которые подключаются с помощью реле.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126316U RU189660U1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Резонансная многодиапазонная антенна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126316U RU189660U1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Резонансная многодиапазонная антенна |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018136720U Division RU191121U1 (ru) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Многодиапазонное устройство подключения для индукционной связи |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU189660U1 true RU189660U1 (ru) | 2019-05-29 |
Family
ID=66792676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018126316U RU189660U1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Резонансная многодиапазонная антенна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU189660U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5155495A (en) * | 1988-02-02 | 1992-10-13 | Hately Maurice C | Radio antennas |
US6956535B2 (en) * | 2003-06-30 | 2005-10-18 | Hart Robert T | Coaxial inductor and dipole EH antenna |
RU154886U1 (ru) * | 2015-03-24 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Малогабаритная вибраторная антенна систем сети передачи данных в диапазонах средних и промежуточных волн |
RU174319U1 (ru) * | 2017-04-26 | 2017-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Мобильная св/кв вибраторная антенна |
-
2018
- 2018-07-16 RU RU2018126316U patent/RU189660U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5155495A (en) * | 1988-02-02 | 1992-10-13 | Hately Maurice C | Radio antennas |
US6956535B2 (en) * | 2003-06-30 | 2005-10-18 | Hart Robert T | Coaxial inductor and dipole EH antenna |
RU154886U1 (ru) * | 2015-03-24 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Малогабаритная вибраторная антенна систем сети передачи данных в диапазонах средних и промежуточных волн |
RU174319U1 (ru) * | 2017-04-26 | 2017-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Мобильная св/кв вибраторная антенна |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101911387A (zh) | 使用寄生天线的无线功率射程增加 | |
US20150048993A1 (en) | Reconfigurable resonant aerial with an impedance corrector | |
RU174319U1 (ru) | Мобильная св/кв вибраторная антенна | |
KR20150032366A (ko) | 안정적인 무선 전력 전송을 위해 격리도가 향상된 공진기 장치 | |
KR20160126743A (ko) | 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법 | |
CN104218652B (zh) | Oled柔屏网络电子设备的无线充供电*** | |
RU189660U1 (ru) | Резонансная многодиапазонная антенна | |
Cho et al. | Wireless power transfer system for docent robot by using magnetic resonant coils | |
RU2689969C1 (ru) | Резонансная многодиапазонная антенна | |
RU2696882C1 (ru) | Резонансная перестраиваемая антенна | |
RU191121U1 (ru) | Многодиапазонное устройство подключения для индукционной связи | |
US20230402872A1 (en) | A coil structure for impedance matching in a wireless power transfer system | |
CN104283334A (zh) | 无线充供电的指纹识别电子设备 | |
Kim et al. | 1.9 MHz wireless power transmission system using coupled magnetic resonance | |
RU186461U1 (ru) | Резонансная перестраиваемая антенна | |
KR102028057B1 (ko) | 격리도가 향상된 공진기 | |
RU186668U1 (ru) | Устройство подключения для индукционной связи | |
KR101946848B1 (ko) | 무선 전력 수신기 | |
CN104283328A (zh) | 无线充供电的投影电子设备 | |
Cho et al. | Wireless power transfer system for LED display board by using 1.8 MHz magnetic resonant coils | |
KR102150521B1 (ko) | 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템 | |
Cho et al. | Wireless energy transfer by using 1.8 MHz magnetic resonance coils considering limiting human exposure to EM fields | |
RU2589451C1 (ru) | Вибраторная антенна | |
CN104779684A (zh) | 无线充供电的led屏幕便携带电脑 | |
KR20200104273A (ko) | 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템 |