CS198672B1

CS198672B1 - Aerial for reception of electromagnetic waves in the ultra short waves frequency band

Info

Publication number: CS198672B1
Application number: CS162778A
Authority: CS
Inventors: Anton Urban
Original assignee: Anton Urban
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1980-06-30

Description

Vynález rieši problém příjmu elektromagnetických vln vo frekvenčnom pásme VKV anténami, ktorých sú základné rozměry dipólov a monopólov menšie, než rozměry klasických antén, ktoré 3a pre tento účel najčastejšie používajú,The invention solves the problem of receiving electromagnetic waves in the frequency band of VHF antennas whose basic dimensions of dipoles and monopoles are smaller than those of conventional antennas which are most commonly used for this purpose,

Sú známe konštrukcie antén - takzvaných skrátených dipólov a unipólov, u ktorých sa odstatné skrátenie mechanických rozmerov dosahuje použitím ferritových tyčí vo funkcii adier cievok vytvořených neúplným jedným závitom měděného, alebo mosadzného pása plechu, torého šířka je rovná, alebo o málo menšia, než je dížka použitej ferritovej tyče. Na konoe ohta neúplného závitu sú rovnoměrně po celéj šírke pásu připojené přídavné kondensátory, ajčastéjáie s pevnými hodnotami kapacit, zaručujúcioh rezonanoiu takto vytvořeného laděnéo obvodu na požadovanej frekvenci!. Za účelom prelaíovania rezonančnej frekvenie sú v príb potřeby niektoré z kondenzátorov nahradené kapacitnými trimrami, ladiacimi kondenzátormi, Lebo varikapmi. Nedoštětkami tohto riešenia sú predovšetkým malá účinnost takýchto antén, malá sirka pásma, čo v případe jej použitia v širšom frekvenčnom rozsahu vyžaduje nutnoslf íj prelaíovania, ktoré popři výhode zvýšenia selektivity prináša so sebou problémy súbehu děných obvodov najma v rozhlasových a televíznych prijímačoch. Okrem tohto riešenia sú láme tiež konštrukcie antén, u ktorých sa podatatnejšieho skrátenia mechanických rozmerov isahuje použitím tyčí z dielektrických materiálov s vysokou psrmitivitou a malými stratami, i ktoré je spirálovité navinutý vlastný anténny vodič. Aj toto riešenie, používané najmaAntenna constructions are known - the so-called shortened dipoles and unipoles, in which the shortening of mechanical dimensions is achieved by using ferrite rods in the form of coil addresses formed by incomplete single threads of copper or brass sheet metal with a width equal to or slightly smaller than length. used ferrite rod. At the end of the incomplete thread, additional capacitors are connected evenly over the entire width of the strip, and more often with fixed capacitance values, guaranteeing the resonance of the tuned circuit thus formed at the desired frequency. In order to override the resonant frequency, some capacitors are replaced, if necessary, by capacitive trimmers, tuning capacitors, or variators. The drawbacks of this solution are, in particular, the low efficiency of such antennas, the small bandwidth, which, when used in a wider frequency range, requires the necessity of retuning which, in addition to the advantage of increasing selectivity, entails problems of parallel circuits especially in radio and television receivers. In addition to this, antennas are also refracted, in which a more substantial reduction of the mechanical dimensions is achieved by using rods of dielectric materials with high pulsivity and low losses, and in which the actual antenna conductor is spirally wound. Also this solution, used in particular

672 v pásma dekametrickýoh vín má nedostatky predohódzajúcej skupiny a preto sa používá predovšetkým, ako vysielacia anténa na jednej pevnej frekvenoii. Sálej sú známe konětrukoie, u ktorýeh sú na kovovýoh prvkoch tvoriaeich aktívnu časť antény nanesené dielektrioké povlaky materiálov s veíkou permitivitou.672 in the decametric waveband has the disadvantages of a pre-casting group and is therefore mainly used as a transmit antenna at one fixed frequency. It is also known that the dielectric coatings of materials with large permittivity are deposited on the metal elements forming the active part of the antenna.

Vo všetkýoh troch uvedenýoh prípadoch skrátenie mechanických rozmerov antén je priamo úměrné hodnotám magnetiokej permeability ferritomýjh materiálov ^a permitivity dielektriokýoh materiálov. Preto je snaha pre tieto konštrukoie využívali ferrimagnetioké a dielektrioké materiály β vysokými hodnotami uvedenýoh konstant, čo však popři požadovanom skrátení mechanických rozmerov prináša so sebou neželateťné narastanie strát a tým i oelkový pokles účinnosti takýchto antén.In all three cases, the shortening of the mechanical dimensions of the antennas is directly proportional to the values of the magneti perm c permeability of ferritic materials ^{and the} permittivity of dielectric materials. Therefore, it is an effort for these constructs to use ferrimagnetic and dielectric materials β with high values of these constants.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje riešenie podťa vynálezu, ktorého podstatou je anténa, ako skrátený dipól a monopol, u ktorej na dielektrickom základnom materiál! je umiestnená sústava aspoň dvooh oievok s ferrimagnetiokými jadrami a aspoň dvoch vodivýoh plošiek tak, že symetricky na obe strany od geometriokého středu sústavy sú striedavo za sebou zapojené dvojioe oievok a vodivýoh plošiek, pričom začiatky prvej dvojioe cievok tvoria symetrický výstup antény a ioh konoe sú spojené s dvojioou vodivýoh plošiek tak, že sústavu po obooh stranáoh zakončuje dvojice vodivýoh plošiek.The above drawbacks are overcome by a solution according to the invention based on an antenna such as a shortened dipole and a monopoly in which on a dielectric base material! a system of at least two pairs of ferrimagnetic cores and at least two conductive pads is arranged such that two pairs of tabs and conductive pads are connected in symmetrical manner on both sides of the geometry center of the assembly, the beginnings of the first two coils form a symmetrical antenna output and ioh konone with two conductive pads such that a pair of conductive pads terminates the system on both sides.

Prieetorovým rozložením oievok a vodivých plošiek podťa vynálezu dosiahne sa vyššieho účinku tým, že sústava oievok a vodivých plošiek zvačší efektívnu výšku skrátenýoh dipólov a monopólov, zvýši úroveň indukovanej elektromotorickéj sily v takýchto anténaoh, čo v konečnom dČsledku prejaví sa úměrným zvýšením ich účinnosti. Toto zvýšenie bude potom pri správnom naladění a prispdsobení antény závislé hlavně na poměre indukčnosti oievok a kapacity vodivýoh plošiek jednotlivých úsekov, na tvare a priestorovom rozložení cievok a vodivýoh plošiek, na kvalitě cievok, připadne na vlastnostiach použitých ferrimagnetiokýoh jadier a na dielektriokýoh vlastnostiach základného materiálu.Through the spatial distribution of the eyelets and conductive pads of the present invention, a higher effect is achieved by increasing the effective height of the shortened dipoles and monopoles by increasing the effective height of the shortened dipoles and monopoles, thereby increasing the level of induced electromotive force in such antennas. This increase will then depend on the ratio of the inductance of the eyelets and the capacity of the conductive pads of the individual sections, the shape and spatial distribution of the coils and the conductive pads, the quality of the coils and the dielectric properties of the base material.

Na připojených výkresech sú Uvedené příklady realizáoie antén podťa vynálezu, kde na obr. 1 je nakreslená základná schéma zapojenia cievok a vodivýoh plošiek skráteného dipólu. Na obr. 2 je uvedené jedno z možných konštrukčnýoh riešení sústavy cievok a vodivýoh plošiek zapojenia podťa obr, 1. Na obr. 3 je nakreslená základná schéma zapojenia cievok a vodivých plošiek skráteného monopolu. Na obr. 4 je uvedené jedno z možných konštrukčnýoh riešení sústavy cievok a vodivýoh plošiek podťa zapojenia na obr. 3. Na obr. 5 a obr. 6 sú zobrazené zapojenia antén v spojení s vysókofrekvenčným transformátorom. Na obr. 7 sú zobrazené *BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Examples of embodiments of antennas according to the invention are shown. 1 is a schematic diagram of coils and conduits of a shortened dipole. In FIG. 2 shows one of the possible design solutions of the coil assembly and the conductive wiring pads of FIG. 1; FIG. 3 is a schematic circuit diagram of coils and conductive pads of a shortened monopoly. In FIG. 4 shows one of the possible design solutions of the coil assembly and the conductive pads according to the connection in FIG. 3. In FIG. 5 and FIG. 6 shows antenna wiring in conjunction with a high frequency transformer. In FIG. 7 are displayed *

na zákládnej sohéme dipólu možnosti ladenia antény změnou indukčnosti oievok a alebo změnou kapacity kondenzátorov.on the base sole of the dipole the possibility of tuning the antenna by changing the inductance of the eyelets or by changing the capacitance of the capacitors.

Na dielektrickom základnom materiál! £ (obr. 1., obr. 2) je umiestnená sústava aspoň dvoch oievok £ s ferrimagnetiokými jadrami £ a aspoň dvooh vodivýoh plošiek 4 tak, že symetricky na obe strady od geometriokého středu sústavy sú striedavo za sebou zapojené dvojioe oievok £ a vodivýoh plošiek 4 pričom začiatky prvej dvojioe cievok £ tvoria symetrický výstup antény £ a ioh konce sú spojené s dvojioou vodivých plošiek 4, na ktoré je striedavo připojené n Íalšíoh dvojíc cievok 2 a vodivýoh plošiek 4 tek, že sústavu 5° * ?On dielectric base material! (Fig. 1, Fig. 2), there is a set of at least two eyelets 4 with ferrimagnetic cores 4 and at least two pairs of conductive pads 4 such that two pairs of eyelets 4 and conductive pads are alternately connected sequentially to both straddles from the geometrical center. 4, wherein the beginnings of the first two coils 4 form a symmetrical output of the antenna 4 and the end of the end is connected to a pair of conductive pads 4 to which are alternately connected another pair of coils 2 and conductive pads 4 that 5 ° *?

ϊ)ϊ)

198672 i oboch stranách zakončuje dvojica posledných vodivých plošiek £. Medzi posledně dvojice ' i198672 on both sides is terminated by a pair of last conductive pads. Among the last pair 'i

cievok 2 a vodivých plošiek 2 eú zapojené kondenzátory 6 s pevnou kapacitou, kapacitně ί trimre, alebo varikapy, pričom indukčnosti aspoň jednej dvojice cievok £ sústavy sú nastavitelné. 'coils 2 and conducting pads 2 are connected with capacitors 6 with fixed capacitance, capacitance trimmers or variators, the inductances of at least one pair of coils of the system being adjustable. '

ΛΛ

Nakoíko je anténa podía obr. 1 a obr. 2 elektricky i mechanicky symetrická okolo osi prechádzajúcej s‘tredom sústavy, mdže byť jej polovica v popísanom usporiadaní využitá, ako takzvaný skrátený monopol (obr. 3 a obr. 4). Na obr. 3 je nakreslené elektrická schéma zapojenia jednotlivých prvkov sústavy skráteného monopolu a na obr. 4 možná realizácia konštrukčného riešenia zapojenia sústavy z obr. 3, kde základný dielektrický materiál £ je tvaru tyče kruhového prierezu, okolo ktorej je Spirálovité navinutá sústava cievok 2, . pričom sú vodivé plošky £ v tomto případe nahradené úsekmi drdtu medzi jednotlivými oievkamiSince the antenna of FIG. 1 and FIG. 2 both electrically and mechanically symmetrically about an axis passing through the center of the system, its half in the described arrangement can be used as a so-called shortened monopoly (Fig. 3 and Fig. 4). In FIG. 3 is an electrical wiring diagram of the individual elements of the truncated monopoly assembly; and FIG. 4 shows a possible realization of the constructional arrangement of the system of FIG. 3, wherein the base dielectric material 6 is in the form of a bar of circular cross-section around which a spiral coil system 2 is wound. the conductive pads 6 in this case being replaced by the sections of the mud between the individual eyelets

2. Orientáoia osí jednotlivých cievok 2 s ferrimagnetiokými jadramA £ yzhíadom k ose tyče základného dielektriokého materiálu £ a orientáoia tejto tyče v priestore, v ktorom sa šíria elektromagnetické vlny, sú závislé od polarizácie elektromagnetickáj vlny a směru, v ktorom sa nachádza výsielač. Ako u skráteného dipólu (obr. 1 a obr. 2), tak aj u skráteného monopolu (obr. 3 a obr. 4) je možné za účelom zvýšenia ich účinnosti využiť vysokofrekvenČný ferritový transformátor 2 (priepdsobovací, alebo symetrizačný) vo funkcii jednej z cievok £ sústavy tak, že konce jeho primárného vinutia sa bezproetredne spoja s vývodmi prvej dvojice cievok 2 obr. 5, alebo v případe skráteného monopolu tak, že s voíným koncom prvej oievky £ sústavy (obr. 6) spojí sa jeden vývod vysokofrekvenčného transformátora ,§, pričom jeho druhý koniec sa uzemní, alebo spojí s kostrou zariadenia. Sekundárné strany vysokofrekvenčného transformátora 8 ea potom niektorým zo známých spdsobov zapoja podía potřeby buň, ako symetrický, alebo nesymetrický výstup. Pre vyššie frekvencie VKV pásma (nad 100 MHz) mdžu byť cievky 2 sústavy realizované bez ferrimagnetických jadier £, pričom ctaladenle antény mdže sa uskutočniť například přihýbáním závitov cievok 2 a (alebo) změnou fcapacity kondenzátora j>. Takáto anténa mdže byť potom naladěná na íubovolnú frekvenciu řKV pásma jedným zo spdsobov uvedených vo vynáleze, přepínatelná, či preladitelná, úzkopásmorá, alebo širokopásmová a može byt zabudovaná priamo do rozhlasového, alebo televízneho jrijímača, mdžé byť súčasťou ich příslušenstva, připadne mdže tvoriť doplňok bytového Interiéru. Vzhíadom na jej malé rozměry je možné umiestniť ju aj v priestore nehomogenného ilektromagnetického poía, často sa vyekytujúoeho najma v panelových budovách železobetónorýoh konštrukcií do optimálnej polohy pre příjem vysokofrekvenčných signálov. Přednosti tavrhovaného riešenia dajú sa vhodné využiť áj pri konštrukcií takzvaných aktívnych antén, lonečne popisované antény mdžu byť použité aj ako vysielacie predovšetkým v menších, íobilných rádiostaniciach.2. The orientation of the axes of the individual coils 2 with ferrimagnetic cores relative to the axis of the rod of the base dielectric material 6 and the orientation of the rod in the space in which the electromagnetic waves propagate are dependent on the polarization of the electromagnetic wave and the direction in which the transmitter is located. For both the shortened dipole (Fig. 1 and Fig. 2) and the shortened monopoly (Fig. 3 and Fig. 4), a high-frequency ferrite transformer 2 (matching or symmetrizing) can be used as one of the two to increase their efficiency. of the system coils so that the ends of its primary winding are immediately connected to the terminals of the first pair of coils 2 of FIG. 5, or in the case of a truncated monopoly such that one of the terminals of the RF transformer 8 is connected to the free end of the first eyelet of the assembly (FIG. 6), the other end being grounded or connected to the chassis. The secondary sides of the high-frequency transformer 8e and then, in some known manner, connect the cells as symmetrical or asymmetric output as required. For higher frequencies of the VHF band (above 100 MHz), the coils 2 of the system can be realized without ferrimagnetic cores 6, whereby the antenna ctaladenle can be done, for example, by bending the coil windings 2 and / or changing the capacitance fcapacity. Such an antenna may then be tuned to any frequency of the RF band by one of the methods of the invention, switchable, tunable, narrowband, or broadband, and may be incorporated directly into a radio or television receiver, and may be included interior. Due to its small size, it can also be placed in an inhomogeneous ilectromagnetic field, often occurring especially in prefabricated buildings of reinforced concrete structures in the optimal position for receiving high-frequency signals. Advantages of the proposed solution can be usefully used in the construction of so-called active antennas.

Claims

. Antenna for receiving electromagnetic wines in the frequency band VHF, such as a shortened dipole and monopoly, characterized by the fact that the dielectric base material! (1) a system of at least two coils (2) with ferrimagnetic cores (3) and at least two conductive pads (4) is arranged such that symmetrically on both sides of the geometric center of the system are

198 672 alternately connected two-pair of eyelets (2) and conductive pads (4), the beginnings of the first two-pair of eyelets (2) form a symmetrical output of the antenna (7) and the ioh konoe are connected to the two conductive pads (4) connected n Other pairs of eyelets (2) and conductive pads (4), so that the system ends on both sides with two last two conductive pads (5).

Antenna according to Claim 1, characterized in that fixed capacitors (6), capacitance trimmers or variocapters are connected between the last two couplings (2) and the conductive pads (5).

Antenna according to points 1 and 2, characterized in that the inductance of the at least one pair of eyelets (2) of the assembly is adjustable.

4. An antenna according to items 1 to 3, characterized in that only one half of the set is used as a shortened monopoly.