RU175975U1 - Антенна системы ближнепольной магнитной связи - Google Patents
Антенна системы ближнепольной магнитной связи Download PDFInfo
- Publication number
- RU175975U1 RU175975U1 RU2017129194U RU2017129194U RU175975U1 RU 175975 U1 RU175975 U1 RU 175975U1 RU 2017129194 U RU2017129194 U RU 2017129194U RU 2017129194 U RU2017129194 U RU 2017129194U RU 175975 U1 RU175975 U1 RU 175975U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- communication system
- frame
- antenna
- magnetic frame
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к технике связи и предназначена для формирования переменного магнитного поля в составе передатчика системы ближнепольной магнитной связи. Антенна содержит трансформатор на тороидальном сердечнике, магнитную рамку и конденсатор. Первичная обмотка трансформатора соединена с выходом усилителя мощности системы ближнепольной магнитной связи, а его вторичная обмотка подключена через конденсатор к магнитной рамке. Емкость конденсатора и индуктивность магнитной рамки выбраны таким образом, что резонансная частота образованного ими последовательного колебательного контура соответствует центральной частоте системы связи, а ширина полосы пропускания антенны соответствует ширине спектра полезного сигнала. Технический результат заключается в увеличении дальности работы системы ближнепольной магнитной связи за счет увеличения тока в магнитной рамке. 1 ил.
Description
Техническое решение относится к технике связи, а более конкретно, предназначено для формирования переменного магнитного поля магнитной антенной в составе передатчика системы ближнепольной магнитной связи.
Известна конструкция широкополосной многопетлевой магнитной антенны со слабосвязанными элементами [Патент USA №20130072117 А1, опубликован 2013.03.21]. Конструкция магнитной антенны включает две или более частично перекрывающиеся резонансные магнитные рамки, для возбуждения которых используется один или несколько источников высокочастотной мощности. Магнитные рамки расположены вокруг одной общей центральной точки, причем расстояние от общей центральной точки до центров каждой из рамок одинаково. Каждая резонансная магнитная рамка имеет собственную резонансную частоту и точной настройкой взаимоиндукции, определяющей связь между рамками, добиваются требуемой ширины полосы частот антенны. При этом использование резонансных магнитных рамок с высокой добротностью в конструкции антенны обеспечивает относительно высокое значение магнитного момента, создаваемого магнитной антенной.
Недостатком такого решения является сложность конструкции, включающей несколько магнитных рамок, и требующей их точной настройки для обеспечения необходимой полосы частот системы связи.
Известна конструкция низкочастотной передающей магнитной антенны [Патент USA №20140314129 А1, опубликован 2014.10.23]. Конструкция магнитной антенны включает по крайней мере две сильно связанные магнитные рамки, сигнал для каждой из которых формируется отдельным мостовым усилителем мощности с широтно-импульсной модуляцией. Заявленная конструкция обеспечивает широкую полосу частот и относительно высокое значение магнитного момента антенны.
Недостатком такой конструкции является ее сложная реализация, требующая отдельного усилителя мощности для каждой магнитной рамки антенны.
Известна конструкция магнитной антенны (взятая за прототип) и метод генерирования магнитных полей [Патент USA №20090322640 А1, опубликован 2009.12.31]. Конструкция магнитной антенны включает усилитель мощности, трансформатор на тороидальном сердечнике и передающую магнитную рамку. Причем первичная обмотка трансформатора подключается к усилителю мощности, а его вторичная обмотка подключается к магнитной рамке для генерирования магнитного поля. Достоинством заявленной конструкции является отсутствие ограничений на ширину полосы пропускания антенны, снижение требований к усилителю мощности и повышение электрического тока во вторичной цепи трансформатора, включающей передающую магнитную рамку.
Недостатком такой конструкции является сравнительно небольшая величина магнитного момента, создаваемого антенной. Магнитный момент магнитной рамки, входящей в состав антенны, определяется произведением ее площади, числа витков и величины протекающего в проводниках рамки электрического тока. Величина магнитного момента антенны определяет дальность действия ближнепольной системы связи. Для увеличения магнитного момента и, как следствие, увеличения дальности работы системы связи при ограниченной площади рамки стремятся увеличить ток и число витков в ней. В конструкции прототипа вторичная обмотка трансформатора напрямую соединяется с магнитной рамкой. Увеличение числа витков рамки увеличивает ее магнитный момент, при этом также увеличивается и ее импеданс. А увеличение импеданса, в свою очередь, приводит к снижению протекающего в магнитной рамке электрического тока и, как следствие, к снижению ее магнитного момента.
В основу предлагаемого технического решения положена задача повышения дальности работы системы ближнепольной магнитной связи за счет увеличения текущего в магнитной рамке тока и увеличения магнитного момента антенны.
Данная задача решается тем, что в антенне системы ближнепольной магнитной связи, содержащей магнитную рамку и трансформатор на тороидальном сердечнике, первичная обмотка которого подключена к выходу усилителя мощности системы ближнепольной магнитной связи, а вторичная обмотка подключена к магнитной рамке, согласно новому техническому решению, последовательно с магнитной рамкой дополнительно включен конденсатор, емкость которого и индуктивность магнитной рамки выбраны таким образом, что резонансная частота образованного ими последовательного колебательного контура соответствует центральной рабочей частоте системы ближнепольной магнитной связи, а его нагруженная добротность соответствует ширине полосы частот для передачи полезного сигнала без искажений.
На фиг. 1 схематично представлена заявляемая антенна системы ближнепольной магнитной связи.
Антенна системы ближнепольной магнитной связи содержит трансформатор на тороидальном сердечнике 1, к первичной обмотке 2 которого подключен усилитель мощности ближнепольной системы связи. Нагрузкой вторичной обмотки 3 трансформатора является резонансный контур, образованный конденсатором 4 и магнитной рамкой 5. Величина емкости конденсатора 4 и величина индуктивности магнитной рамки 5 выбраны таким образом, что резонансная частота образованного ими последовательного колебательного контура соответствует центральной рабочей частоте системы связи, а ширина полосы пропускания антенны соответствует необходимой ширине полосы частот для передачи полезного сигнала без искажений.
Антенна системы ближнепольной магнитной связи работает следующим образом. Аналоговый сигнал на несущей частоте от усилителя мощности системы ближнепольной магнитной связи поступает на вход первичной обмотки 2 трансформатора на тороидальном сердечнике 1. Сигнал со вторичной обмотки 3 трансформатора поступает на резонансный контур, образованный конденсатором 4 и магнитной рамкой 5. За счет явления последовательного резонанса во вторичной цепи трансформатора удается снизить импеданс и, следовательно, увеличить ток. Увеличение тока в магнитной рамке 5 приводит к увеличению магнитного момента антенны и увеличению дальности работы системы ближнепольной магнитной связи.
Приведем конкретный пример. Несущая частота системы ближнепольной магнитной связи - 10 кГц, ширина спектра полезного сигнала - менее 200 Гц. Для передачи информации с мобильного объекта используется квадратная магнитная рамка размерами 350×350 мм. Пусть исходная магнитная рамка содержит три витка медного провода прямоугольного сечения 4×2 мм. Измеренная индуктивность рамки - 10 мкГн, эквивалентное сопротивление потерь на частоте 10 кГц - 20 мОм. Величина емкости найдена из формулы Томсона, связывающей период колебаний в контуре с его емкостью и индуктивностью С≈25,3 мкФ [Атабеков, Г.И. Основы теории цепей. Учебник для вузов. М., «Энергия», 1969, 424 с.]. Тангенс угла потерь полипропиленового конденсатора на рабочей частоте менее 10-2, поэтому потери колебательного контура определяются в первую очередь потерями в индуктивной рамке. Добротность колебательного контура Q≈30, откуда ширина полосы пропускания Δ≈330 Гц, что превышает требуемую полосу частот 200 Гц. Увеличение числа витков магнитной рамки до шести, приводит к увеличению индуктивности до 35 мкГн и увеличению сопротивления потерь в магнитной рамке до 50 мОм. Величина емкости для резонанса на частоте 10 кГц: С≈7,3 мкФ. Добротность колебательного контура Q≈45, ширина полосы пропускания Δ≈220 Гц, что удовлетворяет исходным требованиям с запасом. На параметры колебательного контура влияет индуктивность и потери во вторичной обмотке трансформатора, поэтому точное значение емкости подбирают опытным путем при макетировании антенны. Импеданс нагрузки вторичной обмотки трансформатора (импеданс магнитной рамки) без конденсатора на рабочей частоте составляет ~2 Ом, за счет добавления конденсатора и явления последовательного резонанса удается снизить импеданс нагрузки в Q раз и, как следствие, увеличить ток в магнитной рамке. Таким образом, в данном примере за счет явления последовательного резонанса удается увеличить магнитный момент рамки путем увеличения числа витков рамки и текущего в рамке тока.
Заявляемая полезная модель позволяет решить поставленную задачу, т.е. повысить магнитный момент антенны системы ближнепольной магнитной связи и увеличить дальность ее работы. Техническим результатом заявленного решения является увеличение дальности работы системы ближнепольной магнитной связи за счет увеличения тока в магнитной рамке.
Claims (1)
- Антенна системы ближнепольной магнитной связи, содержащая магнитную рамку и трансформатор на тороидальном сердечнике, первичная обмотка которого подключена к выходу усилителя мощности системы ближнепольной магнитной связи, а вторичная обмотка подключена к магнитной рамке, отличающаяся тем, что последовательно с магнитной рамкой дополнительно включен конденсатор, емкость которого и индуктивность магнитной рамки выбраны таким образом, что резонансная частота образованного ими последовательного колебательного контура соответствует центральной рабочей частоте системы ближнепольной магнитной связи, а его нагруженная добротность соответствует ширине полосы частот для передачи полезного сигнала без искажений.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129194U RU175975U1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Антенна системы ближнепольной магнитной связи |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129194U RU175975U1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Антенна системы ближнепольной магнитной связи |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU175975U1 true RU175975U1 (ru) | 2017-12-25 |
Family
ID=63853652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017129194U RU175975U1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Антенна системы ближнепольной магнитной связи |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU175975U1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU182537U1 (ru) * | 2018-05-17 | 2018-08-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Передающая антенна с обратной связью для системы ближнепольной магнитной передачи информации |
RU182538U1 (ru) * | 2018-05-17 | 2018-08-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Передающая антенна для системы ближнепольной магнитной связи |
RU186668U1 (ru) * | 2018-10-17 | 2019-01-29 | Дмитрий Витальевич Федосов | Устройство подключения для индукционной связи |
RU190840U1 (ru) * | 2018-12-07 | 2019-07-15 | Общество с ограниченной ответственностью "ХайТэк" | Многовитковая приемопередающая антенна |
RU191121U1 (ru) * | 2018-10-17 | 2019-07-25 | Дмитрий Витальевич Федосов | Многодиапазонное устройство подключения для индукционной связи |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU968774A1 (ru) * | 1981-04-06 | 1982-10-23 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Индукционный магнитоприемник |
US7903041B2 (en) * | 2008-05-01 | 2011-03-08 | Lockheed Martin Corporation | Magnetic antenna apparatus and method for generating a magnetic field |
UA97194C2 (ru) * | 2010-10-07 | 2012-01-10 | Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина | Антенная система ближнего поля |
WO2015087724A1 (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-18 | 有限会社 アール・シー・エス | 磁力波アンテナおよびそれを用いる磁力波通信装置 |
-
2017
- 2017-08-15 RU RU2017129194U patent/RU175975U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU968774A1 (ru) * | 1981-04-06 | 1982-10-23 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Индукционный магнитоприемник |
US7903041B2 (en) * | 2008-05-01 | 2011-03-08 | Lockheed Martin Corporation | Magnetic antenna apparatus and method for generating a magnetic field |
UA97194C2 (ru) * | 2010-10-07 | 2012-01-10 | Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина | Антенная система ближнего поля |
WO2015087724A1 (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-18 | 有限会社 アール・シー・エス | 磁力波アンテナおよびそれを用いる磁力波通信装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU182537U1 (ru) * | 2018-05-17 | 2018-08-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Передающая антенна с обратной связью для системы ближнепольной магнитной передачи информации |
RU182538U1 (ru) * | 2018-05-17 | 2018-08-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Передающая антенна для системы ближнепольной магнитной связи |
RU186668U1 (ru) * | 2018-10-17 | 2019-01-29 | Дмитрий Витальевич Федосов | Устройство подключения для индукционной связи |
RU191121U1 (ru) * | 2018-10-17 | 2019-07-25 | Дмитрий Витальевич Федосов | Многодиапазонное устройство подключения для индукционной связи |
RU190840U1 (ru) * | 2018-12-07 | 2019-07-15 | Общество с ограниченной ответственностью "ХайТэк" | Многовитковая приемопередающая антенна |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU175975U1 (ru) | Антенна системы ближнепольной магнитной связи | |
JP5698626B2 (ja) | ワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電システム | |
Hui | Magnetic resonance for wireless power transfer | |
US9692238B2 (en) | Wireless power transmission system and power transmitting device | |
JP5930328B2 (ja) | ワイヤレス電力送信のためのシステム | |
CN104779714B (zh) | 一种高速无线携能通信系统 | |
CN103199634B (zh) | 磁耦合谐振式无线电能传输相控电容调谐装置 | |
US10158254B2 (en) | Resonant coupling power transmission system, resonance type power transmission device, and resonance type power reception device | |
KR20120011956A (ko) | 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기, 및 그것들을 이용한 무선 전력 전송 방법 | |
KR20120097239A (ko) | 무선 전력 전송 시스템 | |
CN108667154B (zh) | 一种具有负载隔离特性的多频多负载无线充电平台 | |
CN104981964A (zh) | 无线电力传输设备及其方法 | |
JP2013198260A (ja) | 電力伝送システム | |
US9948147B2 (en) | Magnetic resonance type wireless charging circuit | |
KR20160126743A (ko) | 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법 | |
CN108242856A (zh) | 高压输电线路用电设备的wpt系统电源装置及其运行方法 | |
KR101189298B1 (ko) | 공진 코일 및 이를 포함하는 무선 전력 전송장치 | |
JP2015136274A (ja) | 非接触電力伝送装置 | |
KR101470815B1 (ko) | 저전압용 자기공명 무선 전력 전송장치 | |
Dou et al. | Bidirectional communication in the inductive WPT system with injected information transmission | |
CN103997217A (zh) | 一种基于平板型电感的定频串联谐振变换器 | |
Baharom et al. | Impact of switching frequency variation to the power transfer efficiency of wireless power transfer converter | |
KR101444746B1 (ko) | 자기 공명 전력전송 장치 | |
JP2012191697A (ja) | 非接触電力伝送装置 | |
KR101189289B1 (ko) | 무선 전력 송신 장치 |