FI113104B

FI113104B - Antenna matching transformer e.g. for VHF/UHF antennas, consists of a coil core and a pair cable wound around the coil core

Info

Publication number: FI113104B
Application number: FI20012383A
Authority: FI
Inventors: Veijo Haapanen; Erkki Valkeasuo
Original assignee: Co Jot Oy
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2004-02-27
Also published as: FI20012383A; FI20012383A0

Abstract

Matching transformer comprises of a coil structure with a coil core (43) of ferrite material and a pair cable (44) wound around it. The coil core (43) is made of a powdery material having a specified permeability, and the distance between the conductors of the cable pair is fitted to achieve wave impedance. The mutual reactance of the conductors and the permeability of the coil core, enable the antenna to be tuned to the desired frequency automatically without a special tuning element. Independent claims are also included for the following: (a) antenna

Description

113104113104

VHF-ANTENNILAITEVHF-ANTENNA DEVICE

Tämän keksinnön kohteena on erityisesti VHF/UHF-alueelle tarkoitettu anten-5 nilaite, jossa on säteilijä, muunnin, liitäntäyksikkö antennin liittämiseksi antennikaapeliin sekä kiinnitysosa.The present invention relates in particular to a VHF / UHF antenna-5 device having a radiator, a converter, an interface unit for connecting the antenna to the antenna cable, and a mounting part.

Laajakaista-antenneissa, jotka on tarkoitettu taktiselle VHF-alueelle, esimerkiksi 30 MHZ:stä ylöspäin, ovat nykyään suhteellisen suurikokoisia ja työläästi asen-10 nettavia. Lisäksi niissä yleensä käytetään monimutkaisia, monista kondensaattoreita, keloista ja muista komponenteista muodostettuja muunninyksiköitä, joilla antennisäteilijä sovitetaan toimimaan laajalla taajuusalueella, tyypillisesti esimerkiksi alueella 30 - 90 MHz.Broadband antennas for the tactical VHF range, for example from 30 MHz upwards, are now relatively large and can be deployed laboriously. In addition, they generally employ complex converter units formed of multiple capacitors, coils, and other components to accommodate the antenna radiator to operate over a wide frequency range, typically, for example, in the range of 30 to 90 MHz.

15 Myös muunninyksiköt ovat suhteellisen suurikokoisia ja useat komponentit ovat alttiita vioittumiselle erityisesti liikkuvissa kulkuneuvoissa käytetyissä antennissa. Muuntimissa voidaan lisäksi tarvita mekaanisin kytkimin vaihdettavia esivi-rityksiä, joilla antenni viritetään toimimaan halutulla taajuusalueella. Virittäminen aiheuttaa viiveitä, jolloin virityksen suorittaminen on mahdotonta esimerkiksi 20 käytettäessä laajalti hyppivää taajuutta tai käytettäessä samaa antennia yhtä aikaa usealla eri taajuuskaistalla toimivien laitteiden antennina.The converter units are also relatively large in size and many components are susceptible to damage, particularly to antennas used in mobile vehicles. In addition, converters may require mechanical switch interchangeable biases to tune the antenna in the desired frequency range. Tuning causes delays, which makes it impossible to perform tuning, for example, when using a wide hop frequency or using the same antenna as the antenna of devices operating in multiple frequency bands at the same time.

» · I · ; ’ Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada täysin uudenlainen laajakaista- •v. antennilaite VHF-alueelle, joka on pienikokoinen, erittäin laajakaistainen, esi- ' 25 merkiksi alueelle 30 - 170 MHz, ja jossa on muunnin, joka on rakenteeltaan erittäin yksinkertainen ja kompakti, ja jolla antenniosa automaattisesti sovittuu halutulle taajuusalueelle ilman erillisiä viritysosia.»· I ·; It is an object of the present invention to provide a completely new type of broadband. an antenna device for a small, very wide band VHF range, for example in the range of 30 to 170 MHz, and having a converter of very simple and compact construction, whereby the antenna part automatically fits into the desired frequency range without separate tuning portions.

Keksinnön mukaisessa antennissa on säteilijäosassa jäähdyttävä metallinen, 30 sisältä ferriittiä oleva putkimainen sovitusosa, jonka läpi säteilijäosa jatkuu kat- ' I · ‘ keamatta. Lisäksi säteilijän tyviosassa on kela, joka ylemmillä VHF-taajuuksilla toimii vaihekääntökelana.The antenna according to the invention has a cooling metal tubular fitting 30 having a ferrite core through which the radiator section continues without interruption. In addition, the radiator base has a coil which acts as a phase-reversing coil at the higher VHF frequencies.

• · ·• · ·

* IM* IM

Muunnin koostuu jauhemaista ainetta olevasta pyöreästä kelasydämestä ja sen 35 ympärille käämitystä kaapeliparista, jonka johtimien välille muodostuu kes- > »· kinäisreaktanssi (keskinäisinduktanssi ja -kapasitanssi), jonka avulla muunnin 2 113104 yhdessä kelasydämen avulla perussovittaa antenniosan kulloinkin halutulle taajuudelle.The transducer consists of a circular coil core of powdered material and a pair of cables wrapped around it, the conductors of which are formed between the conductors (mutual inductance and capacitance), by means of which the transducer 2 113104, together with the coil core, basicly adjusts the antenna part.

Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle sovitusyksikölle tunnusomaiset piirteet 5 on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.The features of the fitting unit 5 according to the invention are described in detail in the appended claims.

Keksinnön mukaisesta antennirakenteesta tulee pienempi ja kevyempi tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna. Lisäksi taajuusalue on antennin kokoon nähden erittäin laaja. Muunnin voi virittää antennin täysin automaattisesti, jolloin mitään 10 manuaalista virittämistä ei tarvita. Lisäksi keksinnön mukainen muunnin on erittäin varmatoiminen, eikä se ole herkkä mekaaniselle rasitukselle, kuten liikkuvan kaluston tärinälle. Keksinnön mukaisella muuntimella varustetulla antennilla voidaan lähettää tarvittaessa suurella lähetysteholla (esimerkiksi 75 W). Lisäksi antenniin voidaan sovittaa yksinkertainen magneettinen kiinnitysosa, 15 jolla antennin on helposti kiinnitettävissä ja irrotettavissa esimerkiksi ajoneuvon katolle.The antenna structure according to the invention becomes smaller and lighter compared to the known solutions. In addition, the frequency range is very wide relative to the size of the antenna. The converter can tune the antenna completely automatically, eliminating the need for any 10 manual tuning. Furthermore, the transducer according to the invention is extremely reliable and is not sensitive to mechanical stress such as vibration of rolling stock. An antenna equipped with a converter according to the invention can be transmitted at high transmission power (for example 75 W), if necessary. In addition, a simple magnetic fastening part 15 can be fitted to the antenna, whereby the antenna can be easily mounted and detached, for example, on a vehicle roof.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 20 kuvio 1 esittää keksinnön mukaista, muuntimella ja sovitinosalla varustettua **: laajakaista-antennilaitetta tyviosan, muuntimen ja sovitinosan kohdalta osittain halkileikattuna ja ! . ; 25 kuvio 2 keksinnön mukaista muunninta yksityiskohtaisemmin päältä päin.In the following, the invention will be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows a broadband antenna device with transducer and adapter portion according to the invention, partially broken away at the base, converter and adapter portion; . ; Fig. 2 is a top view of a transducer according to the invention.

Kuviossa 1 on esitetty esimerkiksi kulkuneuvokäyttöön soveltuva laajakaista-'1 antenni 1 VHF-alueelle 30 - 170 MHz , jossa on piiskamainen säteilijä 2, jonka pituus on tyypillisesti neljäsosa 45 MHz taajuutta vastaavasta aallonpituudesta, : 30 esimerkiksi 1400 mm, sen tyviosa 3, sen alle sovitettu muunnin 4, jolla antenni ,.· sovitetaan toimimaan ko. taajuusalueella, sekä kiinnitykseen tarkoitettu mag- : - \ neettijalka 5, jolla antennin voidaan helposti ja nopeasti asentaa ajoneuvon katolle.Fig. 1 shows, for example, a broadband antenna 1 suitable for vehicle use in the VHF range 30 to 170 MHz having a whip-shaped radiator 2 typically a quarter of a wavelength corresponding to 45 MHz: 30 e.g. 1400 mm, its base 3 an adapted converter 4 with which the antenna,. frequency, as well as a magnet: - \ rivet for mounting on the roof of the vehicle.

·: 35 Muuntimessa on kotelo 41, jonka sisään on sovitettu sähköinen kytkentä, ja : jonka alareunassa on liitin 42 yksikön liittämiseksi radiolaitteeseen antennikaa pelilla VHF-alueen lähetystä ja vastaanottoa varten.·: 35 The converter has a housing 41, which is fitted with an electrical connection, and: at the bottom of which is a connector 42 for connecting the unit to the radio unit with an antenna game for transmitting and receiving VHF band.

3 113104 Sähköpiiri muodostuu keksinnön mukaisessa muuntimessa rengasmaisesta kelasydämestä 43, joka on jauhemaista rautaseosta. Sydämen 43 ympärille on käämitty kaapelipari 44 jaettuna tasavälein sydämen kehälle muodostamaan 5 toroidimaisen rakenteen. Kaapeliparin 44 johtimet 45, 46 on liitetty antenniliitti-meen 42 ja säteilijään 2. Muunnin toimii siten, että parikaapelin johtimissa syntyy keskinäisreaktanssi, jonka avulla johtimet yhdessä kelasydämen kanssa virittävät säteilijän halutulle taajuudelle automaattisesti siten, että antenni muodostaa antenniliitännän vaatiman impedanssin, tyypillisesti 50 Ω.3 113104 The electrical circuit of the converter according to the invention consists of an annular coil core 43 which is a powdered iron alloy. A pair of cables 44 are wound around the core 43 evenly distributed around the core to form a 5 toroidal structure. The conductors 45, 46 of the cable pair 44 are connected to the antenna connector 42 and the radiator 2. The converter operates to generate a mutual reactance between the conductors of the twin cable.

1010

Tyviosa 3 muodostuu säteilijän kelasta 31, joka toimii esimerkiksi 150 MHz taajuudella vaiheenkääntökelana, joka muuttaa antennin 5/8-aallonpituuden antenniksi.The base portion 3 consists of a radiator coil 31 which acts, for example, at 150 MHz as a phase inversion coil that converts the antenna into a 5/8 wavelength antenna.

15 Säteilijän 2 keskivaiheille on vielä järjestetty ferriittiä oleva sovitusputki 6, jonka pituus voi olla esimerkiksi 1400 mm pituisella säteilijällä 50 mm, ja jonka läpi säteilijä menee. Sovitusputken 6 avulla säteilijän sovitus muuttuu siten, että impedanssiksi tulee noin 200 Ω 30 ... 170 MHz:n alueella.Further, at the center of the radiator 2 is a ferrite matching tube 6, which can be 50 mm in length, for example with a radiator 1400 mm in length, and through which the radiator passes. The matching tube 6 changes the matching of the radiator so that the impedance becomes about 200 Ω 30 ... 170 MHz.

20 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljem-*: pänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.It will be apparent to one skilled in the art that various embodiments of the invention are not limited to the example above, but may vary within the scope of the following claims.

* ♦ 1 ·* ♦ 1 ·

Claims

An antenna device (1) for the VHF / UHF area, comprising an antenna radiator (2) and a transducer (4) for adapting the antenna to the desired frequency, which transducer is provided with a coil structure comprising a coil core around which a cable is wound , characterized in that in the center of the radiator there is a tubular fitting part (6) through which the radiator runs and with which the adjustment of the radiator changes, and that the coil core (43) of the transducer consists of a powdery substance and the cable (44) is a cable pair, the antenna having using the mutual reactance between the conductors of the cable pair and the cable coil | automatically adjusts to the desired frequency without a particular trim means.

An antenna device according to claim 1, the converter being characterized in that the coil core is annular. 15

Antenna device according to claim 1, wherein the transducer is characterized in that the cable pair is wound around the core of a piano and the number of turns is less than ten, preferably 4-6.

Antenna device according to claim 1, the converter having a foot portion (3), characterized in that in the foot portion of the radiator there is a helical coil (31) which at: certain frequencies functions as a phase reversing coil.