Широкополосная приемная ферритовая антенна сдв-св диапазона



Широкополосная приемная ферритовая антенна сдв-св диапазона
Широкополосная приемная ферритовая антенна сдв-св диапазона

 


Владельцы патента RU 2452063:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Росморсервис" (ООО "НПП "Росморсервис") (RU)

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиосвязи, радионавигации или радиопеленгации. К широкому витку широкополосной приемной ферритовой антенны через N>1 его параллельных выводов, расположенных вдоль витка, подключены N повышающих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно. Во втором варианте широкий виток выполнен составным из N>1 более узких витков с повышающим трансформатором каждый, вторичные обмотки N трансформаторов соединены последовательно. При этом уменьшается межвитковая емкость обмотки антенны как за счет выполнения вторичных обмоток трансформаторов однослойными, так и за счет распределения этой емкости между трансформаторами. Увеличивается широкополосность приемной ферритовой антенны. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

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

Для приема сигналов СДВ, ДВ и СВ диапазонов часто используют магнитные антенны (МА) с ферритовыми сердечниками, которые обладают рядом преимуществ перед антеннами электрического типа [1, 2, 3]. В частности, благодаря ферритам такие антенны имеют небольшие габариты, они менее восприимчивы к сильной электрической составляющей поля помех от близлежащих источников. Данные антенны имеют избирательную диаграмму направленности в виде «восьмерки», что обуславливает их использование для целей навигации и пеленгации.

Однако широкополосность МА невелика, их действующая высота носит явно выраженный резонансный характер с максимумом на некоторой частоте, на которой чувствительность антенны наилучшая. Поэтому для приема во всем СДВ-СВ диапазоне приходится использовать две антенны, рассчитанные на прием в каждом из диапазонов, что удорожает антенную систему и создает определенные неудобства эксплуатации.

Создание широкополосной антенны, перекрывающей непрерывно весь СДВ-СВ диапазон представляет сложную техническую задачу. Дело в том, что для достижения высокой чувствительности в СДВ диапазоне, особенно в условиях подводного приема, при использовании еще приемлемого по длине ферритового стержня (не более 1 м) обмотка на стержне должна содержать сотни витков (до 500 и более). В результате существенного увеличения индуктивности обмотки и межвитковой емкости резонансная частота антенны снижается до 100 кГц и менее, что приводит к сильному подавлению сигналов с частотами выше резонансной частоты. Кроме того, электрическая длина провода обмотки (с учетом укорочения волны вблизи феррита) на высоких частотах становится соизмеримой с длиной волны. Наведенные полем в проводе полуволны напряжений разной полярности начинают вычитаться друг из друга и приводить к снижению суммарного напряжения на выходе обмотки вплоть до нуля на некоторых частотах, что также снижает верхнюю рабочую частоту антенны.

Цель изобретения - расширение рабочего диапазона ферритовой СДВ антенны до СВ-диапазона.

Известны ферритовые антенны [1, 2], в которых с целью уменьшения межвитковой емкости обмотка на ферритовом стержне выполняется секциями. Недостатком такого решения является заметное увеличение длины обмотки при том же количестве витков.

Известна ферритовая МА [1, 3], в которой для уменьшения ее собственной индуктивности предлагается обмотку выполнять секциями, а между секциями включать конденсаторы. В результате образования подобия линии бегущей волны с волновым сопротивлением, согласованным с сопротивлением нагрузки, происходит выравнивание частотной характеристики антенны в рабочем диапазоне частот. Однако расчеты для СДВ антенны показывают, что из-за фазовых сдвигов в секциях верхняя граничная частота МА ограничена несколькими сотнями килогерц.

Известны ферритовые антенны с переменным количеством витков обмотки [1, 2]. При повышении частоты приема количество витков уменьшается с помощью переключателя. Необходимость управления антенной усложняет приемный тракт. Такая антенна будет хорошо работать только с одним радиоприемником, от которого будет получать сигналы управления. Тем же недостатком будет обладать и антенна, настраиваемая, например, с помощью конденсатора переменной емкости [1].

Наиболее близким по своей техническим сущности устройством (прототипом) является ферритовая антенна [4], содержащая один широкий виток обмотки на ферритовом стержне и подключенный к нему повышающий трансформатор на ферритовом кольце с коэффициентом трансформации 1:W. Периметр сечения ферритового кольца обычно меньше периметра сечения стержня, что позволяет при том же количестве витков W уменьшить длину обмотки и тем повысить резонансную частоту антенны. Недостатком такой антенны является сложность реализации трансформатора с высоким коэффициентом трансформации (500 и выше), поскольку длина внутренней окружности колец ограничена их реальными типоразмерами и не позволяет намотать в один слой большое количество витков (более ≈200). Многослойная намотка увеличивает межвитковую емкость, а ее секционирование снижает коэффициент связи между обмотками трансформатора. Все эти факторы ухудшают широкополосность.

Для увеличения широкополосности предлагается параллельно широкому витку (шириной до 0,7 от длины стержня) включить N трансформаторов, распределенных равномерно вдоль широкого витка, а вторичные однослойные обмотки трансформаторов включить последовательно.

Положительный эффект от предлагаемого технического решения заключается в том, что даже при ограниченном количестве витков на одном трансформаторе W1, равном, например, 200, за счет предлагаемого включения N таких трансформаторов (N≈2-5) общее количество витков W0=N·W1 может достигать 1000. Причем будет обеспечена минимальная межвитковая емкость как за счет выполнения обмоток в каждом трансформаторе однослойными, так и за счет N-кратного секционирования (распределения между N трансформаторами) суммарной вторичной обмотки.

На фиг.1 представлен внешний вид антенны с тремя трансформаторами, где обозначены цифрами:

1 - ферритовый стержень;

2 - широкий виток с тремя параллельными выводами;

3 - трансформаторы со вторичными обмотками;

4 - выводы вторичных обмоток трансформаторов.

Антенна работает следующим образом.

Наведенное на широкий виток 2 напряжение Uвит поступает одновременно на входы N параллельно включенных трансформаторов 3. Первичная обмотка трансформатора содержит один виток, который конструктивно выполнен в виде металлической гильзы, замыкающей вывод широкого витка и проходящей через внутреннее отверстие кольца. Общий ток витка Iвит делится между выводами (между трансформаторами) приблизительно поровну. Напряжение на выходе каждого трансформатора (его вторичной обмотки) будет равно Uтр=Uвит W1. Суммарное напряжение на выходе всех N вторичных обмоток будет равно Uвых=Uвит·W1·N.

Широкий виток может быть выполнен из N частей с перекрытием или без перекрытия торцов, фиг.2. Каждая, из частей соединена со своим трансформатором. Такой вариант исполнения может быть проще в изготовлении, но без перекрытия торцов обладает немного меньшей широкополосностью.

Оценим выигрыш от предлагаемого технического решения. Пусть длина окружности ферритового стержня равна 10 см. Для получения необходимой чувствительности антенны требуется намотать 600 вит.обмотки на ферритовом стержне. Длина провода в этом случае составит l=10×600=6000 см=60 м. Если использовать 3 трансформатора на кольцах типоразмера 32×16×8 мм (периметр сечения р=3,2 см) с количеством витков по 200 на каждом, то общая длина обмотки составит l=20 м, что в 3 раза меньше. Это означает, что и верхняя граничная частота антенны может быть в 3 раза выше.

При N>4-5 выигрыш будет уменьшаться, что связано с увеличением кратности деления тока широкого витка Iвит между трансформаторами. Уменьшение тока через каждый трансформатор в N раз эквивалентно увеличению в N раз выходного сопротивления широкого витка для одного трансформатора. Для нормальной работы трансформатора потребуется увеличение индуктивности его первичной обмотки, например, путем наложения нескольких колец или применения колец большей толщины. Все эти меры приводят к увеличению периметра сечения кольца, а следовательно, и длины обмотки.

Использование предлагаемого технического решения позволяет расширить рабочий диапазон СДВ антенны в сторону высоких частот до СВ диапазона включительно и тем сократить необходимое количество приемных МА на объектах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хомич В.И. Ферритовые антенны. Массовая радиобиблиотека. Выпуск 721 - М.: Энергия, 1969. 96 с.

2. Вершков М.В. Расчет и проектирование судовых антенн радиосвязи. - Л.: Морской транспорт, 1963, 148 с.

3. Бобков A.M. Реальная избирательность радиоприемных трактов в сложной помеховой обстановке. - Санкт-Петербург, Абрис, 2001. - 216 с.

4. Патент №2256264, H01Q 7/08, 2004 г.

1. Широкополосная приемная ферритовая антенна, состоящая из ферритового стержня с одним широким витком, выводы которого соединены с первичной обмоткой повышающего трансформатора, отличающаяся тем, что к широкому витку через N>1 его параллельных выводов, расположенных вдоль витка, подключены N повышающих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно.

2. Широкополосная приемная ферритовая антенна, состоящая из ферритового стержня с одним широким витком, выводы которого соединены с первичной обмоткой повышающего трансформатора, отличающаяся тем, что широкий виток выполнен составным из N частей, каждая из которых соединена со своим трансформатором, а вторичные обмотки всех трансформаторов соединены последовательно.



 

Похожие патенты:

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 области радиотехники и может быть использовано для изготовления сердечников антенн, которые изготавливают путем формования магнитно-мягкого металлического порошка с использованием смолы в качестве связующего.

Изобретение относится к антенной и микрополосковой технике и может быть использовано для идентификации радиочастотных меток, нанесенных на различные объекты. .

Изобретение относится к механическому опорному устройству. .

Изобретение относится к радиотехническим устройствам. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиосвязи, радионавигации, радиопеленгации, телевидении и радиовещании. .

Изобретение относится к антенному устройству и системе беспроводной связи

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

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

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

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.
Наверх