RU132921U1

RU132921U1 - FLAT INDUCTION ANTENNA

Info

Publication number: RU132921U1
Application number: RU2013120250/08U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Вячеславович Воронович; Анатолий Яковлевич Мирошниченко
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2013-09-27

Abstract

1. Плоская индукционная антенна, содержащая индуктивность в виде многовитковой арифметической спирали, витки которой выполнены из ленточного проводника, расположенного на диэлектрическом основании, при этом ширина зазоров между витками спирали выбрана одинаковой и равной ширине ленточного проводника спирали, в середине спирального проводника на расстоянии λ/8 от его начала, где λ - рабочая длина волны в спирали, выполнен разрыв с образованием зазора, расположенного поперек и симметрично относительно продольной оси спирали и предназначенного для возбуждения источником высокочастотных колебаний синфазных токов в проводниках спирали, образующий двухзаходную арифметическую спираль, причем ширина зазоров S между витками спирали и ширина W ленточного проводника спирали выбраны равными S=W=0,00042λ, конденсаторы переменной емкости и подводящую линию, предназначенную для подсоединения источника высокочастотных колебаний к индуктивности, отличающаяся тем, что конденсаторы переменной емкости подключены после зазора к началам ленточных проводников ветвей спирали, а величина зазора выбрана равной W≤Δ≤1,25W.2. Плоская индукционная антенна по п.1, отличающаяся тем, что введены последовательно соединенные согласующий реактивный четырехполюсник и симметрирующий трансформатор, расположенные на едином со спиралью диэлектрическом основании и подключенные к подводящей линии.1. A flat induction antenna containing an inductance in the form of a multi-turn arithmetic spiral, the turns of which are made of a tape conductor located on a dielectric base, while the width of the gaps between the turns of the spiral is chosen to be the same and equal to the width of the tape conductor of the spiral, in the middle of the spiral conductor at a distance of λ / 8 from its beginning, where λ is the working wavelength in the spiral, a gap is made with the formation of a gap located transversely and symmetrically with respect to the longitudinal axis of the spiral and is intended which is necessary for excitation by the source of high-frequency oscillations of the common-mode currents in the spiral conductors, forming a two-way arithmetic spiral, the width of the gaps S between the turns of the spiral and the width W of the ribbon conductor of the spiral being selected equal to S = W = 0,00042λ, capacitors of variable capacitance and a supply line intended for connection a source of high-frequency oscillations to the inductance, characterized in that the capacitors of variable capacitance are connected after the gap to the beginnings of the tape conductors of the branches of the spiral, and the value of Zor is chosen equal W≤Δ≤1,25W.2. The flat induction antenna according to claim 1, characterized in that a matching reactive four-terminal and a balancing transformer are introduced in series, located on a dielectric base connected to the spiral and connected to the supply line.

Description

Полезная модель относится к области систем с индуктивной связью и может быть использована в качестве передающей антенны в индуктивных системах локальной беспроводной связи и управления, приемопередающей антенны в носимых или мобильных комплексах систем радиочастотной идентификации с индуктивным взаимодействием, в частности, в малогабаритной аппаратуре индуктивных систем противодействия несанкционированному доступу к информации.The utility model relates to the field of systems with inductive coupling and can be used as a transmitting antenna in inductive systems of local wireless communication and control, a transmitting and receiving antenna in wearable or mobile complexes of radio frequency identification systems with inductive interaction, in particular, in small-sized equipment of inductive systems for countering unauthorized access to information.

Известны индукционные антенны базовых станций пассивных систем радиочастотной идентификации с индуктивным взаимодействием - RFID систем, в которых для передачи данных на частоте f=13,56 МГц используются приемо-передающие радиоустройства - ридеры, в которых антенная цепь выполнена в виде одновитковой или многовитковой катушки индуктивности [1]. В ридерах современных стационарных систем RFID дальнего действия используются индуктивные рамки с размерами 500×1400 мм [1, р.26]. Они обеспечивают надежную индуктивную связь с радиочастотной меткой, имеющей размеры 50,8×88,9 мм и добротность Q≥40, и считывание данных метки на расстоянии R, не превышающем максимального размера рамки ридера, т.е. примерно R=0,9-1,1 м при мощности передатчика ридера 800 мВт [2]. Однако, габариты известных рамочных антенн (500×1400 мм) ридеров базовых станций радиочастотной идентификации не позволяют их использовать в антенных цепях малогабаритной носимой или мобильной аппаратуры систем радиочастотной идентификации с индуктивным взаимодействием и в компактной аппаратуре индуктивных систем противодействия несанкционированному доступу к информации.Induction antennas of base stations of passive RFID systems with inductive interaction are known — RFID systems in which transmitting and receiving radio devices — readers in which the antenna circuit is made in the form of a single-turn or multi-turn inductance coil — are used to transmit data at a frequency f = 13.56 MHz [ one]. Readers of modern long-range stationary RFID systems use inductive frames with dimensions of 500 × 1400 mm [1, p. 26]. They provide reliable inductive coupling with an RF tag having dimensions of 50.8 × 88.9 mm and a Q factor of Q≥40, and reading the tag data at a distance R not exceeding the maximum frame size of the reader, i.e. approximately R = 0.9-1.1 m at a transmitter transmitter power of 800 mW [2]. However, the dimensions of the known loop antennas (500 × 1400 mm) of RFID base station readers do not allow their use in antenna circuits of small-sized wearable or mobile equipment of RFID systems with inductive interaction and in compact equipment of inductive systems for countering unauthorized access to information.

Среди известных решений наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является плоская индукционная антенна по патенту Российской Федерации №2470423 C1 МПК H01C 9/00, опубликованному 20.12.2012, Бюл. №35. Она содержит индуктивность в виде многовитковой арифметической спирали, витки которой выполнены из ленточного проводника, расположенного на диэлектрическом основании, при этом ширина зазоров между витками спирали выбрана одинаковой и равной ширине ленточного проводника спирали, в середине спирального проводника на расстоянии λ/8 от его начала, где λ - рабочая длина волны в спирали, выполнен разрыв проводника с образованием зазора, расположенного поперек и симметрично относительно продольной оси спирали и предназначенного для возбуждения источником высокочастотных колебаний синфазных токов в проводниках спирали, образующий двухзаходную арифметическую спираль, проводники которой изогнуты в противоположные от зазора стороны, причем ширина зазоров S между витками спирали и ширина W ленточного проводника спирали выбраны равными S=W=0,00042λ, конденсаторы переменной емкости и подводящую линию, предназначенную для подсоединения источника высокочастотных колебаний к индуктивности.Among the known solutions, the closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is a flat induction antenna according to the patent of the Russian Federation No. 2470423 C1 IPC H01C 9/00, published on 12.20.2012, Bull. Number 35. It contains an inductance in the form of a multi-turn arithmetic spiral, the turns of which are made of a tape conductor located on a dielectric base, while the width of the gaps between the turns of the spiral is chosen to be the same and equal to the width of the tape conductor of the spiral, in the middle of the spiral conductor at a distance of λ / 8 from its beginning, where λ is the working wavelength in the spiral, the conductor is broken with the formation of a gap located transversely and symmetrically with respect to the longitudinal axis of the spiral and designed to excite source of high-frequency oscillations of the common-mode currents in the conductors of the spiral, forming a two-way arithmetic spiral, the conductors of which are bent to the opposite sides of the gap, the width of the gaps S between the turns of the spiral and the width W of the ribbon conductor of the spiral being chosen equal to S = W = 0,00042λ, capacitors of variable capacitance and a supply line for connecting a high frequency oscillation source to an inductance.

В индукционной антенне по патенту RU 2470423 C1 за счет выполнения индуктивности в виде многовитковой арифметической спирали, витки которой выполнены из ленточного проводника длиной λ/4, расположенного на диэлектрическом основании, путем разрыва проводника на расстоянии λ/8 от его начала с образованием зазора Δ и двух заходов спирали с противоположными от зазора направлениями намотки витков, имеющих одинаковую длину (λ/8) ленточных проводников, выбора значений S и W по предложенному соотношению и включения конденсаторов переменной емкости для резонансной настройки антенны в середине ленточного проводника каждой ветви спирали достигается увеличение дальности действия индуктивной системы связи в 1,36 раза по сравнению с традиционной одновитковой рамочной антенной ридера при одинаковом входном токе.In the induction antenna according to the patent RU 2470423 C1 due to the inductance in the form of a multi-turn arithmetic spiral, the turns of which are made of a ribbon conductor of length λ / 4 located on a dielectric base, by tearing the conductor at a distance of λ / 8 from its beginning with the formation of a gap Δ and two spiral runs with winding directions opposite to the gap of windings having the same length (λ / 8) of tape conductors, selecting S and W values according to the proposed ratio and turning on capacitors of variable capacitance for ezonansnoy antenna settings in the middle of the strip conductor of each branch of the helix is achieved increase the range of the inductive coupling system by 1.36 times as compared with conventional single-turn loop reader antenna at the same input current.

В полезной модели решается задача изыскания конструктивных решений, позволяющих расширить зону действия индуктивной связи за счет повышения эффективности передающей индукционной антенны, а также повысить технологичность конструкции антенны.The utility model solves the problem of finding constructive solutions to expand the range of inductive coupling by increasing the efficiency of the transmitting induction antenna, as well as to improve the manufacturability of the antenna design.

Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в увеличении дальности действия индуктивной системы связи.The technical result that can be obtained using the proposed utility model is to increase the range of the inductive communication system.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной плоской индукционной антенне, содержащей индуктивность в виде многовитковой арифметической спирали, витки которой выполнены из ленточного проводника, расположенного на диэлектрическом основании, при этом ширина зазоров между витками спирали выбрана одинаковой и равной ширине ленточного проводника спирали, в середине спирального проводника на расстоянии λ/8 от его начала, где λ - рабочая длина волны в спирали, выполнен разрыв проводника с образованием зазора, расположенного поперек и симметрично относительно продольной оси спирали и предназначенного для возбуждения источником высокочастотных колебаний синфазных токов в проводниках спирали, образующий двухзаходную арифметическую спираль, проводники которой изогнуты в противоположные от зазора стороны, причем ширина зазоров S между витками спирали и ширина W ленточного проводника спирали выбраны равными S=W=0,00042λ, конденсаторы переменной емкости и подводящую линию, предназначенную для подсоединения источника высокочастотных колебаний к индуктивности, согласно полезной модели конденсаторы переменной емкости подключены после зазора к началам ленточных проводников ветвей спирали, а величина зазора выбрана равной W≤Δ≤1,25W.To solve the problem with achieving the specified technical result in a known flat induction antenna containing an inductance in the form of a multi-turn arithmetic spiral, the turns of which are made of a tape conductor located on a dielectric base, while the width of the gaps between the turns of the spiral is chosen to be the same and equal to the width of the tape conductor of the spiral , in the middle of the spiral conductor at a distance of λ / 8 from its beginning, where λ is the working wavelength in the spiral, the conductor is broken with the image calling a gap located transversely and symmetrically with respect to the longitudinal axis of the spiral and intended for excitation by the source of high-frequency oscillations of common-mode currents in the spiral conductors, forming a two-way arithmetic spiral, the conductors of which are bent to the sides opposite from the gap, the gap width S between the turns of the spiral and the width W of the ribbon conductor spirals are selected equal to S = W = 0,00042λ, capacitors of variable capacitance and a supply line designed to connect a high-frequency source s inductance to vibrations, according utility model variable capacitors connected after the gap to the beginnings of the spiral strip conductors branches, and the clearance value is chosen equal W≤Δ≤1,25W.

Возможен дополнительный вариант выполнения плоской индукционной антенны, в которой целесообразно, чтобы были введены последовательно соединенные согласующий реактивный четырехполюсник и симметрирующий трансформатор, расположенные на едином со спиралью диэлектрическом основании и подключенные к подводящей линии.An additional embodiment of a planar induction antenna is possible, in which it is advisable that a matching reactive four-terminal reactive and a balancing transformer are introduced in series, located on a dielectric base connected to the spiral and connected to the supply line.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемой плоской индукционной антенны, на фиг.2 представлена схема согласующего и симметрирующего устройства антенны, на фиг.3 представлено конструктивное выполнение антенны, на фиг.4 показано протекание токов по проводникам антенны и линии напряженности магнитного поля вокруг проводников антенны с током.Figure 1 shows a General view of the proposed flat induction antenna, figure 2 shows a diagram of a matching and balancing device of the antenna, figure 3 shows the structural design of the antenna, figure 4 shows the flow of currents along the conductors of the antenna and the magnetic field around the conductors antennas with current.

Предлагаемая плоская индукционная антенна содержит индуктивность в виде двухзаходной арифметической спирали, полученной из многовиткового проводника арифметической спирали длиной λ/4 путем разрыва его на расстоянии λ/8 от его начала (λ - рабочая длина волны в спирали) с образованием зазора Δ и двух заходов 1 (темный) и 2 (светлый) спирали с противоположными от зазора Δ направлениями намотки витков, имеющих одинаковую электрическую длину ленточных проводников. Витки спирали имеют прямоугольную форму с отношением длины A=R6 к ширине B=R7, равным A/B=1,5, и расположены в одной плоскости вокруг общего центра 3. Они выполнены из ленточных проводников 1 и 2, расположенных на диэлектрическом основании 4 толщиной h, при этом ширина зазоров S между витками спирали и ширина W ленточных проводников 1 и 2 выбраны равными S=W=0.00042λ. Рабочая длина волны в спирали определяется формулой

, в которой λ_o - рабочая длина волны в свободном пространстве;

- коэффициент укорочения длины волны на границе раздела «диэлектрическое основание - воздух»; ε_r - относительная диэлектрическая проницаемость материала основания 4.The proposed flat induction antenna contains an inductance in the form of a two-way arithmetic spiral obtained from a multi-turn conductor of an arithmetic spiral of length λ / 4 by breaking it at a distance of λ / 8 from its beginning (λ is the working wavelength in the spiral) with the formation of a gap Δ and two approaches 1 (dark) and 2 (light) spirals with winding turns opposite to the gap Δ, having the same electrical length of the tape conductors. The spiral coils have a rectangular shape with a ratio of length A = R6 to width B = R7 equal to A / B = 1.5, and are located in the same plane around the common center 3. They are made of

tape conductors

1 and 2 located on a dielectric base 4 thickness h, while the width of the gaps S between the turns of the spiral and the width W of the

tape conductors

1 and 2 are chosen equal to S = W = 0.00042λ. The working wavelength in the spiral is determined by the formula

in which λ _o is the working wavelength in free space;

- coefficient of shortening the wavelength at the interface "dielectric base - air"; ε _r is the relative dielectric constant of the base material 4.

Таким образом, электрическая длина l проводника каждой ветви спирали выбрана равной l=λ/8. В соответствии с обозначениями отрезков проводников каждой ветви спирали на фиг.1 это условие может быть записано в виде

.Thus, the electric length l of the conductor of each spiral branch is chosen equal to l = λ / 8. In accordance with the notation of the segments of the conductors of each branch of the spiral in figure 1, this condition can be written in the form

.

К зазору Δ с помощью подводящей линии 5 подключен источник высокочастотных колебаний. После зазора к началам ленточных проводников ветвей 1 и 2 спирали подключены конденсаторы переменной емкости 7 и 8. Ленточные проводники 1 и 2 спирали выполнены печатным способом на диэлектрическом основании 4 толщиной h, в качестве которого может быть использован, например, стеклотекстолит фольгированный типа FR-4-0,5.To the gap Δ using the supply line 5 is connected to a source of high-frequency oscillations. After the gap, capacitors of variable capacitance 7 and 8 are connected to the beginnings of the tape conductors of the branches 1 and 2 of the spiral. The tape conductors 1 and 2 of the spiral are printed on a dielectric base 4 of thickness h, for which, for example, foil fiberglass type FR-4 can be used -0.5.

В конструкцию плоской индукционной антенны дополнительно введены последовательно соединенные согласующий реактивный четырехполюсник 9 и симметрирующий трансформатор 10, расположенные на едином со спиралью диэлектрическом основании 4 и подключенные к подводящей линии 5 (фиг.2, фиг.3).The design of a flat induction antenna additionally introduced sequentially connected matching four-terminal reactors 9 and a balancing transformer 10 located on a dielectric base 4 connected to the spiral and connected to the supply line 5 (Fig. 2, Fig. 3).

Устройство согласования и симметрирования выполнено по схеме, показанной на фиг.2. В этой схеме центральная жила и оплетка подводящего коаксиального фидера (11) подключены к входным зажимам 1, 2 симметрирующего трансформатора T₁ (10), который выполнен на двухпроводной линии передачи, намотанной на ферритовом сердечнике. Выходные зажимы 1', 2' трансформатора (10) соединены с согласующим реактивным четырехполюсником (9), реализованным по схеме симметричной лестничной цепи и состоящим из последовательных индуктивностей L₁, L₂ и параллельных конденсаторов C₁, C₂.The matching and balancing device is made according to the circuit shown in figure 2. In this scheme, the central core and the braid of the supply coaxial feeder (11) are connected to the input terminals 1, 2 of the balancing transformer T ₁ (10), which is made on a two-wire transmission line wound on a ferrite core. The output terminals 1 ', 2' of the transformer (10) are connected to the matching reactive four-terminal (9), implemented according to the symmetrical ladder circuit and consisting of series inductances L ₁ , L ₂ and parallel capacitors C ₁ , C ₂ .

Выход согласующего устройства подключен к подводящей линии (5), через которую осуществляется возбуждение двухзаходной арифметической спирали.The output of the matching device is connected to the supply line (5), through which the two-way arithmetic spiral is excited.

Предлагаемая индукционная антенна работает следующим образом. При противофазном возбуждении двухзаходной арифметической спирали со встречной намоткой витков (см. фиг.4, в точке A₁ фаза тока Ф₁=π, а в точке A₂ фаза тока Ф₂=0) и симметричном питании от источника высокочастотных колебаний токи I, протекающие в соседних проводниках 1 и 2 ветвей двухзаходной арифметической спирали, находятся в фазе, как показано на фиг.4. Согласно основному закону электромагнетизма - Ампера, Био, Савара и Лапласа взаимодействующие токи, протекающие в прямолинейных и параллельных проводниках 1 и 2 предлагаемой индукционной антенны, создают ближнее электромагнитное поле, которое в сферической системе координат характеризуется составляющими H_r≠0 и E_r=0. Таким образом, ближнее поле предлагаемой индукционной антенны является магнитным. Линии напряженности магнитного поля антенны вблизи проводников 1 и 2 показаны на фиг.4. Вектор напряженности

магнитного поля в любой точке M линии напряженности касателен к ней в этой точке. Соосная составляющая вектора напряженности магнитного поля

уменьшается с расстоянием R от центра 3 антенны в первом приближении по закону R^-3. Для создания в спиральных проводниках 1 и 2 антенны максимального тока I_m, а, следовательно, и напряженности

, она настраивается на частоту первого последовательного резонанса с помощью конденсаторов 7 и 8, подключенных к началам ленточных проводников 1 и 2 спирали (фиг.1 и 4). При этом симметрирование токов в проводниках спирали достигается путем установки в ветвях спирали одинаковых значений емкостей конденсаторов 7 и 8 при резонансной настройке антенны, определяемой получением в коаксиальном фидере 11 антенны минимального значения коэффициента стоячей волны на рабочей частоте антенны. Настроенная на частоту первого последовательного резонанса антенна из-за малых электрических размеров проводников (λ/8) имеет небольшое входное сопротивление R_вх≈4 Ом. Для повышения резонансного значения R_вх, облегчающего согласование антенны с коаксиальным фидером, ширина W ленточных проводников 1 и 2 и зазоров S между ними выбрана равной W=S=0.00042λ.The proposed induction antenna operates as follows. When the antiphase excitation of a two-way arithmetic spiral with counter winding turns (see figure 4, at point A _{1 the} phase of the current Ф ₁ = π, and at point A _{2 the} phase of the current Ф ₂ = 0) and symmetric power from the source of high-frequency oscillations currents I, flowing in

adjacent conductors

1 and 2 of the branches of a two-way arithmetic spiral, are in phase, as shown in figure 4. According to the basic law of electromagnetism - Ampere, Biot, Savard and Laplace, the interacting currents flowing in the rectilinear and

parallel conductors

1 and 2 of the proposed induction antenna create a near electromagnetic field, which in the spherical coordinate system is characterized by components H _r ≠ 0 and _Er = 0. Thus, the near field of the proposed induction antenna is magnetic. The lines of the magnetic field of the antenna near the

conductors

1 and 2 are shown in Fig.4. Tension vector

magnetic field at any point M of the tension line is tangent to it at this point. Coaxial component of the magnetic field vector

decreases with the distance R from the center 3 of the antenna in a first approximation according to the law R ^-3 . To create in

spiral conductors

1 and 2 of the antenna the maximum current I _m , and, consequently, the intensity

, it is tuned to the frequency of the first sequential

resonance using capacitors

7 and 8 connected to the beginnings of the

tape conductors

1 and 2 of the spiral (Figs. 1 and 4). In this case, the currents in the helix conductors are balanced by setting the

capacitance capacitances

7 and 8 to the same values in the helix branches with the resonant antenna tuning determined by obtaining the minimum value of the standing wave coefficient at the antenna operating frequency in the coaxial antenna feeder 11. Due to the small electrical dimensions of the conductors (λ / 8), the antenna tuned to the frequency of the first sequential resonance has a small input resistance R _in ≈ 4 Ohms. To increase the resonant value of R _I , which facilitates matching of the antenna with the coaxial feeder, the width W of the

tape conductors

1 and 2 and the gaps S between them is chosen equal to W = S = 0.00042λ.

Подключение конденсаторов 7 и 8 непосредственно к началам ленточных проводников 1 и 2 ветвей спирали позволяет при резонансной настройке антенны в соответствии с теорией длинных линий при электрической длине линии l=λ/8 достичь максимально возможного значения распределенного по проводникам 1 и 2 тока при неизменном токе возбуждения подводящей линии 5. Это ведет к росту напряженности создаваемого антенной магнитного поля и, как следствие, увеличению дальности действия индуктивной системы связи. Для увеличения сосной составляющей

напряженности магнитного поля отношение длины A к ширине B каждого витка арифметической спирали выбрано равным A/B=1,5. Это позволяет за счет приближения проводников 1 и 2 к центру 3 спирали при уменьшении B увеличить концентрацию линий напряженности магнитного поля в направлении оси Z (см. фиг.4) и тем самым увеличить

и дальность действия индуктивной системы связи.Connecting the

capacitors

7 and 8 directly to the beginnings of the

tape conductors

1 and 2 of the branches of the spiral allows for resonant tuning of the antenna in accordance with the theory of long lines with an electric line length of l = λ / 8 to achieve the maximum possible value of the current distributed across

conductors

1 and 2 with a constant excitation current supply line 5. This leads to an increase in the intensity of the magnetic field created by the antenna and, as a result, to an increase in the range of the inductive communication system. To increase the pine component

magnetic field, the ratio of the length A to the width B of each turn of the arithmetic spiral is chosen equal to A / B = 1.5. This allows, due to the proximity of the

conductors

1 and 2 to the center 3 of the spiral with a decrease in B, to increase the concentration of lines of the magnetic field in the direction of the Z axis (see Fig. 4) and thereby increase

and the range of the inductive communication system.

Выбор величины зазора W≤Δ≤1.25W продиктован необходимостью повышения технологичности печатной конструкции антенны без ухудшения ее электрических характеристик. При Δ<W зазор не технологичен для печатной конструкции из-за его малости, а при Δ>1,25W ухудшаются электрические характеристики антенны. Технологичность конструкции антенны повышается также за счет расположения согласующего реактивного четырехполюсника и симметрирующего трансформатора на едином со спиралью диэлектрическом основании (фиг.3).The choice of the gap value W≤Δ≤1.25W is dictated by the need to improve the manufacturability of the printed design of the antenna without affecting its electrical characteristics. At Δ <W, the gap is not technologically advanced for the printed structure because of its smallness, and at Δ> 1.25 W, the electrical characteristics of the antenna deteriorate. The manufacturability of the antenna design is also improved due to the location of the matching reactive four-terminal and balancing transformer on a dielectric base unified with the spiral (Fig. 3).

Симметрирующий трансформатор T₁ (10) обеспечивает переход от подводящего коаксиального фидера (11) с волновым сопротивлением 50 Ом к согласующему реактивному четырехполюснику (9), выполненному по симметричной схеме (фиг.2). Трансформатор T₁ представляет собой тороидальный ферритовый сердечник с двумя обмотками. Обмотки соединены таким образом, что образуется двухпроводная линия, по которой распространяется бегущая волна от источника высокочастотных колебаний к антенне. В обмотках токи равны и направлены противоположно, они не создают магнитного поля в ферритовом сердечнике, и поэтому потери в сердечнике - минимальны. Коэффициент трансформации трансформатора T₁равен 1. Согласующий реактивный четырехполюсник согласует низкое входное сопротивление антенны со стандартным сопротивлением 50 Ом.A balancing transformer T ₁ (10) provides a transition from a supplying coaxial feeder (11) with a wave impedance of 50 Ohms to a matching reactive four-terminal (9), made according to a symmetrical scheme (figure 2). The T ₁ transformer is a toroidal ferrite core with two windings. The windings are connected in such a way that a two-wire line is formed, along which a traveling wave propagates from the source of high-frequency oscillations to the antenna. In the windings, the currents are equal and directed opposite, they do not create a magnetic field in the ferrite core, and therefore the loss in the core is minimal. Transformer transform coefficient T ₁ is 1. Matching four-terminal reactance matches the low input impedance of the antenna with a standard impedance of 50 Ohms.

Согласующий реактивный четырехполюсник осуществляет также через подводящую линию 5 противофазное возбуждение двухзаходной арифметической спирали. Согласующий реактивный четырехполюсник (9) выполнен в виде симметричной лестничной цепи, где последовательными элементами цепи являются индуктивности L₁, L₂, а параллельными - конденсаторы C₁, C₂. В такой симметричной лестничной цепи не требуется подключать один из выводов конденсаторов к земле, что упрощает конструкцию. Согласующий реактивный четырехполюсник соединен с антенной через подводящую линию (5).Matching reactive four-terminal also carries out through the supply line 5 antiphase excitation of a two-way arithmetic spiral. The matching reactive four-terminal (9) is made in the form of a symmetrical ladder circuit, where the inductors L ₁ , L ₂ are the series elements, and the capacitors C ₁ , C _{2 are} parallel. In such a symmetrical staircase, it is not necessary to connect one of the capacitor leads to the ground, which simplifies the design. The matching reactive four-terminal is connected to the antenna through the supply line (5).

Таким образом, за счет подключения конденсаторов переменной емкости к началам ленточных проводников ветвей спирали и введение последовательно соединенных согласующего реактивного четырехполюсника и симметрирующего трансформатора с подключением их к подводящей линии обеспечивается повышение соосной составляющей напряженности магнитного поля в зоне индукции антенны. Это, в свою очередь, увеличивает дальность действия индуктивной системы связи. Кроме того, за счет выбора величины зазора равной W≤Δ≤1.25W, размещения согласующего реактивного четырехполюсника и симметрирующего трансформатора на едином со спиралью диэлектрическом основании повышается технологичность печатной конструкции антенны.Thus, by connecting variable capacitors to the beginning of the tape conductors of the branches of the spiral and introducing a series-connected matching reactive four-terminal device and a balancing transformer with connecting them to the supply line, an increase in the coaxial component of the magnetic field strength in the antenna induction zone is ensured. This, in turn, increases the range of the inductive communication system. In addition, by choosing a gap value equal to W≤Δ≤1.25W, placing a matching reactive four-terminal device and a balancing transformer on a dielectric base integrated with a spiral, the manufacturability of the printed antenna design increases.

ЛитератураLiterature

1. Joubok Lee. Antenna circuit design for RFID applications. DS00710C (Microchip AN710).1. Joubok Lee. Antenna circuit design for RFID applications. DS00710C (Microchip AN710).

2. Аллан Голборн. Заметки по разработке высокочастотной антенны, стр.9.2. Allan Golborne. High-frequency antenna design notes, page 9.

Claims

1. A flat induction antenna containing an inductance in the form of a multi-turn arithmetic spiral, the turns of which are made of a tape conductor located on a dielectric base, while the width of the gaps between the turns of the spiral is chosen to be the same and equal to the width of the tape conductor of the spiral, in the middle of the spiral conductor at a distance of λ / 8 from its beginning, where λ is the working wavelength in the spiral, a gap is made with the formation of a gap located transversely and symmetrically with respect to the longitudinal axis of the spiral and is intended which is necessary for excitation by the source of high-frequency oscillations of the common-mode currents in the spiral conductors, forming a two-way arithmetic spiral, the width of the gaps S between the turns of the spiral and the width W of the ribbon conductor of the spiral being selected equal to S = W = 0,00042λ, capacitors of variable capacitance and a supply line intended for connection a source of high-frequency oscillations to the inductance, characterized in that the capacitors of variable capacitance are connected after the gap to the beginnings of the tape conductors of the branches of the spiral, and the value of Zor is chosen equal W≤Δ≤1,25W.

2. The flat induction antenna according to claim 1, characterized in that a matching reactive four-terminal and a balancing transformer are introduced in series, located on a dielectric base connected to the spiral and connected to the supply line.