RU190840U1

RU190840U1 - Multi-turn transceiver antenna

Info

Publication number: RU190840U1
Application number: RU2018143395U
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Береза; Василий Юрьевич Горн; Дмитрий Алексеевич Корнеев; Юрий Владимирович Рыженко; Алексей Андреевич Кирсанов; Константин Владимирович Лобов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ХайТэк"
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-07-15

Abstract

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована для разработки устройств связи. Многовитковая приемопередающая антенна содержит экранированную катушку 1, экран 2, два коммутатора 3.1 и 3.2, трансформатор 4 и два конденсатора 5 и 6, второй конденсатор, первый конденсатор 3.1 подключен к первому и второму выходам антенны, первый и второй входы которой подключены к одной из обмоток трансформатора, другая обмотка которого одним концом через второй конденсатор подключена к одному из контактов первого коммутатора, другой контакт которого подключен к первому выходу антенны, второй выход которой подключен к одному из контактов экранированной катушки и к одному из контактов второго коммутатора, другой контакт которого подключен к другому концу другой обмотки трансформатора, другой контакт экранированной катушки к одному из контактов первого коммутатора. Технический результат заключается в увеличении уровня сигнала при работе антенны на прием и в повышении ее чувствительности. 1 ил.The utility model relates to antenna technology and can be used to develop communication devices. A multi-turn transceiver antenna contains a shielded coil 1, shield 2, two switches 3.1 and 3.2, a transformer 4 and two capacitors 5 and 6, a second capacitor, the first capacitor 3.1 is connected to the first and second outputs of the antenna, the first and second inputs of which are connected to one of the windings a transformer, the other winding of which is connected at one end through a second capacitor to one of the contacts of the first switch, the other contact of which is connected to the first output of the antenna, the second output of which is connected to one of the anirovannoy coil and to one of the contacts of the second switch, the other terminal of which is connected to the other end of the other winding of the transformer, the other terminal of the shielded coil to one of the contacts of the first switch. The technical result consists in increasing the signal level during operation of the antenna for reception and in increasing its sensitivity. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована для разработки устройств связи.The invention relates to antenna technology and can be used to develop communication devices.

Известно большое разнообразие конструкций катушек и антенн, параметры которых варьируются в зависимости от области применения.A wide variety of designs of coils and antennas are known, the parameters of which vary depending on the application.

В антенне [Патент US 8164530 В2, опубликован 24.04.2012] используется несколько отдельных резонансных контуров для расширения общей полосы системы связи. Недостатками такой конструкции является сложность настройки различных контуров на близкие частоты, а также необходимость разнесения в пространстве этих контуров, поскольку в случае сильной связи между катушками система в целом не настроится.The antenna [Patent US 8164530 B2, published 04.24.2012] uses several separate resonant circuits to extend the overall bandwidth of the communication system. The disadvantages of this design is the difficulty of setting up different loops for close frequencies, as well as the need for separation in space of these loops, because in the case of a strong connection between the coils, the system as a whole will not tune.

Существует большое разнообразие ферритовых антенн как широкополосных [Патент на изобретение RU №2452063, опубликован 27.05.2012, патент на изобретение RU №2466483, опубликован 10.11.2012], так и узкополосных [Патент на изобретение RU №2428774, опубликован 10.09.2011]. Общим недостатком ферритовых антенн является то, что они в общем случае являются приемными. Кроме того, в силу высокой добротности катушки, полоса ферритовой антенны на нижних частотах будет очень узкой, что не подходит для ряда задач. Если же использовать широкополосные ферритовые антенны, а не резонансные, то чувствительность антенны будет значительно снижена.There is a wide variety of ferrite antennas as broadband [Patent for invention RU No. 2452063, published on 27/05/2012, patent for invention RU No. 2466483, published on 10.11.2012], and narrowband [Patent for invention RU No. 2428774, published on 10.09.2011]. A common disadvantage of ferrite antennas is that they are generally receiving. In addition, due to the high quality of the coil, the band of the ferrite antenna at low frequencies will be very narrow, which is not suitable for a number of tasks. If broadband ferrite antennas are used instead of resonant ones, the antenna sensitivity will be significantly reduced.

В патенте [Патент на изобретение RU №2318275, опубликован 27.02.2008] описывается многовитковая рамка, размещенная в многовитковом экране, выполненном в виде трубы с поперечным разрезом кольцевой формы. Отмечается, что антенна может быть использована в качестве передающей. Недостатком такой конструкции является то, что каждый проводник в антенне находится в отдельном экране, что, во-первых, усложняет конструкцию антенны, во-вторых, уменьшает количество витков в антенне на единицу объема, что негативно скажется на уровне принимаемого сигнала в случае работы антенны на прием.In the patent [Patent for invention RU №2318275, published 02.27.2008] describes a multi-turn frame, placed in a multi-turn screen, made in the form of a pipe with a cross-section of an annular shape. It is noted that the antenna can be used as a transmitter. The disadvantage of this design is that each conductor in the antenna is in a separate screen, which, firstly, complicates the antenna design, secondly, reduces the number of turns in the antenna per unit volume, which will adversely affect the level of the received signal appointment.

Наиболее близким аналогом к заявляемому является «Антенна системы ближнепольной магнитной связи» [RU 175975 U1, H01Q 7/00, 25.12.2017], 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.The closest analogue to the claimed is the “Antenna of the near-field magnetic coupling system” [RU 175975 U1, H01Q 7/00, 25.12.2017], which contains a magnetic frame and a transformer on the toroidal core, the primary winding of which is connected to the output of the power amplifier of the near-field magnetic coupling system, and the secondary winding is connected to a magnetic frame, characterized in that a capacitor is additionally connected in series with the magnetic frame, the capacitor of which and the inductance of the magnetic frame are chosen so that the resonant frequency is about azovannogo of series resonant circuit corresponds to the central operating frequency of the near-field magnetic communications system, and its loaded Q corresponds to a bandwidth for transmission of the useful signal without distortion.

Недостатком указанной антенны является то, что при работе на прием оказывается низким уровень сигнала, а антенна обладает низкой чувствительностью.The disadvantage of this antenna is that when working at the reception, the signal level is low, and the antenna has low sensitivity.

Технический результат заключается в увеличении уровня сигнала при работе антенны на прием и в повышении ее чувствительности.The technical result is to increase the signal level when the antenna is on reception and to increase its sensitivity.

Технический результат достигается тем, что в «Многовитковую приемопередающую антенну», содержащую трансформатор и конденсатор, дополнительно введены экран, два коммутатора, экранированная катушка и второй конденсатор, первый конденсатор подключен к первому и второму выходам антенны, первый и второй входы которой подключены к одной из обмоток трансформатора, другая обмотка которого одним концом через второй конденсатор подключена к одному из контактов первого коммутатора, другой контакт которого подключен к первому выходу антенны, второй выход которой подключен к одному из контактов экранированной катушки и к одному из контактов второго коммутатора, другой контакт которого подключен к другому концу другой обмотки трансформатора, другой контакт экранированной катушки к одному из контактов первого коммутатора.The technical result is achieved by the fact that a “multi-turn transceiver antenna” containing a transformer and a capacitor, a screen, two switches, a shielded coil and a second capacitor are added, the first capacitor is connected to the first and second antenna outputs, the first and second inputs of which are connected to windings of the transformer, the other winding of which is connected to one of the contacts of the first switch through the second capacitor at one end, the other contact of which is connected to the first output of the antenna, W The output of which is connected to one of the contacts of the shielded coil and to one of the contacts of the second switch, the other contact of which is connected to the other end of the other winding of the transformer, the other contact of the shielded coil to one of the contacts of the first switch.

На фиг. 1 представлена эквивалентная схема предлагаемой антенны.FIG. 1 shows the equivalent circuit of the proposed antenna.

Приемопередающая антенна содержит экранированную катушку 1, экран 2, два коммутатора 3.1 и 3.2, трансформатор 4 и два конденсатора 5 и 6.Transceiver antenna contains a shielded coil 1, screen 2, two switches 3.1 and 3.2, transformer 4 and two capacitors 5 and 6.

Многовитковая приемопередающая антенна (фиг. 1) содержит экранированную катушку 1, экран 2, два коммутатора 3.1 и 3.2, трансформатор 4 и два конденсатора 5 и 6, второй конденсатор, первый конденсатор 3.1 подключен к первому и второму выходам антенны, первый и второй входы которой подключены к одной из обмоток трансформатора, другая обмотка которого одним концом через второй конденсатор подключена к одному из контактов первого коммутатора, другой контакт которого подключен к первому выходу антенны, второй выход которой подключен к одному из контактов экранированной катушки и к одному из контактов второго коммутатора, другой контакт которого подключен к другому концу другой обмотки трансформатора, другой контакт экранированной катушки к одному из контактов первого коммутатора.The multi-turn transceiver antenna (Fig. 1) contains a shielded coil 1, screen 2, two switches 3.1 and 3.2, a transformer 4 and two capacitors 5 and 6, a second capacitor, the first capacitor 3.1 connected to the first and second outputs of the antenna, the first and second inputs of which connected to one of the transformer windings, the other winding of which at one end through the second capacitor is connected to one of the contacts of the first switch, the other contact of which is connected to the first output of the antenna, the second output of which is connected to one of the contacts It is connected to one of the contacts of the second switch, the other contact of which is connected to the other end of the other transformer winding, the other contact of the screened coil to one of the contacts of the first switch.

Работа антенны.Antenna operation.

Существует ряд систем связи, где для обмена информацией либо для передачи энергии используется магнитное поле катушек с током. В таких системах используется закон электромагнитной индукции (Закон Фарадея), согласно которому в катушке возникает ЭДС в случае воздействия на нее переменного магнитного поля. Для создания переменного магнитного поля используется другая катушка, к которой прикладывается разность потенциалов. Фактически система из двух катушек представляет собой трансформатор, в котором расстояние между обмотками может варьироваться. Естественно, что между двумя катушками возникает взаимная индукция, которая значительно уменьшается при увеличении расстояния. Иногда катушки комплектуются ферритовыми сердечниками.There are a number of communication systems where the magnetic field of current-carrying coils is used to exchange information or to transfer energy. In such systems, the law of electromagnetic induction (Faraday's Law) is used, according to which EMF occurs in the coil in the event of exposure to a variable magnetic field. To create an alternating magnetic field, another coil is used, to which a potential difference is applied. In fact, the system of two coils is a transformer, in which the distance between the windings can vary. Naturally, mutual induction occurs between the two coils, which decreases significantly with increasing distance. Sometimes coils are completed with ferrite cores.

Экранированная катушка 1 предназначена для приема и передачи сигналов, имеет большое количество витков.The shielded coil 1 is designed to receive and transmit signals, has a large number of turns.

Первый конденсатор 3.1 предназначен для настройки антенны в резонанс при передаче, а согласующий трансформатор 4 дополнительно содержит второй конденсатор 3.2, предназначенный для настройки антенны в резонанс при приеме.The first capacitor 3.1 is designed to tune the antenna to resonance during transmission, and the matching transformer 4 further comprises a second capacitor 3.2, designed to tune the antenna to resonance at reception.

Первый 3.1 и второй 3.2 коммутаторы позволяют подключать антенну к приемнику или передатчику в зависимости от режима работы.The first 3.1 and second 3.2 switches allow you to connect an antenna to a receiver or transmitter, depending on the mode of operation.

Предлагаемая схема позволит независимо настраивать контуры приема и передачи, значительно усилить уровень принимаемого сигнала в силу использования параллельного колебательного контура совместно с малошумящим усилителем в приемнике.The proposed scheme will allow you to independently adjust the receive and transmit circuits, significantly increase the level of the received signal due to the use of a parallel oscillating circuit together with a low-noise amplifier in the receiver.

Система коммутации, состоящая из двух коммутаторов 3.1 и 3.2, включается в положение Тх при передаче и в положение Rx при приеме. Экран 2 служит для экранирования антенны 1 от статических помех, а также используется в качестве каркаса. Трансформатор 4 используется для согласования активного сопротивления контура экранированной катушки 1 при передаче.A switching system consisting of two switches 3.1 and 3.2 is included in the Tx position during transmission and in the Rx position during reception. Screen 2 serves to shield the antenna 1 from static interference, and is also used as a frame. Transformer 4 is used to match the active resistance of the circuit of the shielded coil 1 during transmission.

Таким образом, многовитковая приемопередающая антенна позволяет обеспечить увеличение уровня сигнала при работе антенны на прием и повышение ее чувствительности.Thus, the multi-turn transceiver antenna allows to increase the signal level when the antenna is working for reception and to increase its sensitivity.

Claims

Multi-turn transceiver antenna containing a transformer and a capacitor, characterized in that it additionally introduces two switches, a shielded coil and a second capacitor, the first capacitor is connected to the first and second outputs of the antenna, the first and second inputs of which are connected to one of the windings of the transformer, the other winding which one end through the second capacitor is connected to one of the contacts of the first switch, the other contact of which is connected to the first output of the antenna, the second output of which is connected It is connected to one of the contacts of the shielded coil and to one of the contacts of the second switch, the other contact of which is connected to the other end of the other winding of the transformer, the other contact of the shielded coil to one of the contacts of the first switch.