RU2231876C1 - Spiral antenna with readjustable resonance frequency - Google Patents
Spiral antenna with readjustable resonance frequency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231876C1 RU2231876C1 RU2002130162/09A RU2002130162A RU2231876C1 RU 2231876 C1 RU2231876 C1 RU 2231876C1 RU 2002130162/09 A RU2002130162/09 A RU 2002130162/09A RU 2002130162 A RU2002130162 A RU 2002130162A RU 2231876 C1 RU2231876 C1 RU 2231876C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- spiral antenna
- antenna
- variable capacitance
- dielectric base
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая спиральная антенна с перестраиваемой резонансной частотой относится к антенной технике и может быть использована в системах радиосвязи УКВ и ДМВ диапазонов.The proposed spiral antenna with tunable resonant frequency relates to antenna technology and can be used in VHF and UHF radio communication systems.
Из уровня техники известна спиральная антенна [1], состоящая из провода, намотанного на эластичное основание из стекловолокна по синусоидальному закону. При такой намотке происходит оптимальное синусоидальное распределение тока по длине спиральной антенны, что дает ей преимущество по сравнению с простой вертикальной антенной. Число витков спиральной антенны, необходимое для резонанса, зависит от длины спирали, шага, диаметра диэлектрического основания и диаметра провода спирали. Изготовление диэлектрического основания конусообразной формы и неравномерность намотки спирали делают невозможным расчет спиральной антенны, а намотка проводника антенны по синусоидальному закону трудновыполнима. Недостатком данной антенны также является невозможность перестройки резонансной частоты.The prior art spiral antenna [1], consisting of a wire wound on an elastic base of fiberglass according to a sinusoidal law. With this winding, an optimal sinusoidal current distribution occurs along the length of the spiral antenna, which gives it an advantage over a simple vertical antenna. The number of turns of a spiral antenna needed for resonance depends on the length of the spiral, pitch, diameter of the dielectric base and the diameter of the wire of the spiral. The manufacture of a cone-shaped dielectric base and the unevenness of the spiral winding make it impossible to calculate a spiral antenna, and winding the antenna conductor according to a sinusoidal law is difficult. The disadvantage of this antenna is the impossibility of tuning the resonant frequency.
Наиболее близкой к предлагаемой спиральной антенне с перестраиваемой резонансной частотой является антенна [2], которая и выбрана в качестве прототипа. Она состоит из провода, намотанного вокруг стекловолоконного стержня, а перестройка резонансной частоты обеспечивается за счет конденсатора переменной емкости, включенного в точке питания последовательно с распределенной индуктивностью нижней части излучателя. Конструктивно конденсатор переменной емкости образован внутренней поверхностью металлического цилиндра, являющегося элементом крепления антенны и частью обмотки излучателя, который имеет возможность перемещения и фиксации в вертикальном направлении. В качестве диэлектрической прокладки использована термоусадочная трубка, защищающая излучатель антенны от внешних воздействий. Недостатком данной конструкции является то, что перемещение излучателя в нижнюю часть цилиндра приводит к увеличению емкости цилиндрического конденсатора, то есть к снижению резонансной частоты антенны при одновременном снижении части индуктивности излучателя. Это приводит к уменьшению диапазона перестройки спиральной антенны за счет рассогласования входного сопротивления антенны и приемопередатчика на краях диапазона рабочих частот.Closest to the proposed spiral antenna with tunable resonant frequency is the antenna [2], which is selected as a prototype. It consists of a wire wound around a fiberglass rod, and the resonance frequency is tuned by a variable capacitor connected at the power point in series with the distributed inductance of the lower part of the emitter. Structurally, a variable capacitor is formed by the inner surface of a metal cylinder, which is an element for attaching the antenna and part of the emitter winding, which has the ability to move and fix in the vertical direction. As a dielectric strip, a heat shrink tube is used to protect the antenna emitter from external influences. The disadvantage of this design is that moving the emitter to the lower part of the cylinder leads to an increase in the capacity of the cylindrical capacitor, that is, to a decrease in the resonant frequency of the antenna while reducing part of the inductance of the emitter. This leads to a decrease in the tuning range of the spiral antenna due to a mismatch in the input impedance of the antenna and the transceiver at the edges of the operating frequency range.
Техническим результатом заявляемой спиральной антенны с перестраиваемой резонансной частотой является создание спиральной антенны, обладающей оптимальным согласованием при перестройке резонансной частоты в широком диапазоне частот.The technical result of the inventive spiral antenna with tunable resonant frequency is the creation of a spiral antenna with optimal coordination when tuning the resonant frequency in a wide frequency range.
Технический результат достигается тем, что спиральная антенна с перестраиваемой резонансной частотой содержит элементы, выполняющие функцию излучателя: диэлектрическое основание с расположенной на нем излучающей обмоткой, распределенный конденсатор переменной емкости (воздушный), образованный одним или несколькими металлическими стержнями, расположенными вдоль оси диэлектрического основания, и излучающей обмоткой. Данная антенна также содержит элементы, выполняющие функцию согласующего резонансного трансформатора: первичную и вторичную обмотки на диэлектрическом основании, причем конец первичной обмотки и начало вторичной обмотки соединены между собой, цилиндрический конденсатор переменной емкости, состоящий из подвижной наружной металлической обкладки, соединенной с металлическими стержнями, диэлектрического изолятора, внутренней металлической обкладки, соединенной с началом первичной обмотки. Также имеется металлическая направляющая контактная втулка, жестко закрепленная на диэлектрическом основании между началом излучающей обмотки и концом вторичной обмотки, электрически соединяющая их между собой и через металлические стержни с подвижной наружной металлической обкладкой. Возможность перестройки резонансной частоты спиральной антенны обеспечивается одновременным перемещением металлических стержней распределенного конденсатора переменной емкости и подвижной наружной металлической обкладки цилиндрического конденсатора переменной емкости вдоль вертикальной оси первичной, вторичной обмоток и обмотки излучателя в соответствии с направлением перестройки резонансной частоты спиральной антенны, чем достигается оптимальное согласование в широком диапазоне частот.The technical result is achieved by the fact that a spiral antenna with a tunable resonant frequency contains elements that act as a radiator: a dielectric base with a radiating winding located on it, a distributed capacitor of variable capacitance (air), formed by one or more metal rods located along the axis of the dielectric base, and radiating winding. This antenna also contains elements that perform the function of a matching resonant transformer: primary and secondary windings on a dielectric base, and the end of the primary winding and the beginning of the secondary winding are interconnected, a cylindrical capacitor of variable capacitance consisting of a movable outer metal plate connected to metal rods, a dielectric insulator, inner metal lining connected to the beginning of the primary winding. There is also a metal guide contact sleeve, rigidly mounted on a dielectric base between the beginning of the radiating winding and the end of the secondary winding, electrically connecting them to each other and through metal rods with a movable outer metal lining. The resonant frequency of the spiral antenna can be tuned by simultaneously moving the metal rods of the distributed variable capacitor and the movable outer metal lining of the variable capacitance cylindrical capacitor along the vertical axis of the primary, secondary and emitter windings in accordance with the direction of tuning of the resonant frequency of the spiral antenna, which ensures optimal coordination in a wide frequency range.
На фиг.1 изображена конструкция спиральной антенны с перестраиваемой резонансной частотой, гдеFigure 1 shows the design of a spiral antenna with a tunable resonant frequency, where
1 - диэлектрическое основание;1 - dielectric base;
2 - металлический стержень;2 - metal rod;
3 - металлическая направляющая контактная втулка;3 - metal guide contact sleeve;
4 - подвижная наружная металлическая обкладка;4 - movable outer metal lining;
5 - диэлектрический изолятор;5 - dielectric insulator;
6 - внутренняя металлическая обкладка;6 - inner metal lining;
7 - коаксиальный питающий проводник;7 - coaxial supply conductor;
8 - первичная обмотка;8 - primary winding;
9 - вторичная обмотка;9 - secondary winding;
10 - излучающая обмотка.10 - radiating winding.
Спиральная антенна с перестраиваемой резонансной частотой состоит из диэлектрического основания 1, на котором снизу вверх расположены три обмотки из провода: первичная обмотка 8, вторичная обмотка 9, излучающая обмотка 10.A spiral antenna with a tunable resonant frequency consists of a
Нижняя часть диэлектрического основания жестко скреплена с внутренней металлической обкладкой 6, окруженной диэлектрическим изолятором 5 и подвижной наружной металлической обкладкой 4. Внутренняя металлическая обкладка, диэлектрический изолятор и подвижная наружная металлическая обкладка образуют цилиндрический конденсатор переменной емкости. В теле подвижной наружной металлической обкладки параллельно оси диэлектрического основания жестко установлены металлические стержни 2, образующие с излучающей обмоткой распределенный конденсатор переменной емкости (воздушный).The lower part of the dielectric base is rigidly bonded to the inner metal lining 6, surrounded by a dielectric insulator 5 and a movable outer metal lining 4. The inner metal lining, the dielectric insulator and the movable outer metal lining form a cylindrical capacitor of variable capacitance. In the body of the movable outer metal plate parallel to the axis of the dielectric base, metal rods 2 are rigidly mounted, forming a distributed capacitor of variable capacity (air) with a radiating winding.
Металлическая направляющая контактная втулка 3, жестко закрепленная на диэлектрическом основании между началом излучающей обмотки и концом вторичной обмотки, электрически соединяет их между собой и через металлические стержни с подвижной наружной металлической обкладкой цилиндрического конденсатора переменной емкости. Причем перемещение металлических стержней распределенного конденсатора переменной емкости и подвижной наружной металлической обкладки цилиндрического конденсатора переменной емкости производят одновременно и в соответствии с направлением перестройки резонансной частоты спиральной антенны. При этом начало первичной обмотки соединено с внутренней металлической обкладкой, а конец первичной обмотки и начало вторичной обмотки соединены между собой в одной точке.A metal guide contact sleeve 3, rigidly mounted on a dielectric base between the beginning of the radiating winding and the end of the secondary winding, electrically connects them together and through metal rods with a movable outer metal lining of a cylindrical capacitor of variable capacitance. Moreover, the movement of metal rods of a distributed capacitor of variable capacitance and a movable outer metal lining of a cylindrical capacitor of variable capacitance is carried out simultaneously and in accordance with the direction of tuning the resonant frequency of the spiral antenna. In this case, the beginning of the primary winding is connected to the inner metal lining, and the end of the primary winding and the beginning of the secondary winding are interconnected at one point.
Питание антенны осуществляют через коаксиальный проводник 7, подключенный к точке соединения конца первичной обмотки и начала вторичной обмотки согласующего трансформатора.The antenna is powered through a coaxial conductor 7 connected to the connection point of the end of the primary winding and the beginning of the secondary winding of the matching transformer.
На фиг.2 изображена схема электрическая принципиальная спиральной антенны с перестраиваемой резонансной частотой, гдеFigure 2 shows a schematic diagram of an electrical circuit of a spiral antenna with a tunable resonant frequency, where
1 - излучатель;1 - emitter;
2 - согласующий трансформатор;2 - matching transformer;
L1 - излучающая обмотка;L1 - radiating winding;
L2 - вторичная обмотка;L2 - secondary winding;
L3 - первичная обмотка;L3 - primary winding;
С1 - цилиндрический конденсатор переменной емкости;C1 is a cylindrical capacitor of variable capacitance;
С2 - распределенный конденсатор переменной емкости.C2 - distributed capacitor of variable capacitance.
Принцип работы спиральной антенны с перестраиваемой резонансной частотой заключается в следующем.The principle of operation of a spiral antenna with a tunable resonant frequency is as follows.
Сигнал несущей частоты приемопередатчика поступает на первичную обмотку L3 согласующего трансформатора 2, где производится согласование активного сопротивления приемопередатчика и спиральной антенны. Роль согласующего трансформатора в данном случае выполняют расположенные на диэлектрическом основании первичная L3 и вторичная L2 обмотки из провода с параллельно подключенным цилиндрическим конденсатором переменной емкости С1, позволяющим осуществлять резонанс согласующего трансформатора 2.The signal of the carrier frequency of the transceiver is fed to the primary winding L3 of the matching transformer 2, where the resistance of the transceiver and the helical antenna are matched. In this case, the role of the matching transformer is performed by primary L3 and secondary L2 windings located on a dielectric base from a wire with a parallel-connected cylindrical capacitor of variable capacitance C1, which allows resonance of the matching transformer 2.
Далее резонансный сигнал несущей частоты поступает на излучающую обмотку L1 излучателя 1. При этом функцию излучателя 1 выполняют расположенная на диэлектрическом основании излучающая обмотка L1 с параллельно подключенным распределенным конденсатором переменной емкости С2. Резонанс излучателя достигают за счет применения распределенного конденсатора переменной емкости С2, включенного параллельно части обмотки излучателя L1.Next, the resonant signal of the carrier frequency is supplied to the emitting winding L1 of the
Изменение резонансной частоты спиральной антенны в сторону ее увеличения или уменьшения производят за счет одновременного уменьшения или увеличения емкости цилиндрического конденсатора переменной емкости С1 и распределенного конденсатора переменной емкости С2. Конструктивно это условие выполняется путем одновременного перемещения подвижной наружной металлической обкладки цилиндрического конденсатора переменной емкости и стержней распределенного конденсатора переменной емкости параллельно вертикальной оси первичной, вторичной и излучающей обмоток любым из известных способов. Для защиты антенны от воздействия внешних факторов может применяться чехол из изоляционной трубки.Changing the resonant frequency of the spiral antenna in the direction of increasing or decreasing it is done by simultaneously reducing or increasing the capacity of a cylindrical capacitor of variable capacitance C1 and a distributed capacitor of variable capacitance C2. Structurally, this condition is satisfied by simultaneously moving the movable outer metal lining of the cylindrical capacitor of variable capacity and the rods of the distributed capacitor of variable capacity parallel to the vertical axis of the primary, secondary and radiating windings by any of the known methods. To protect the antenna from external factors, a cover from an insulating tube can be used.
Источники информацииSources of information
1. "Антенны" /Под ред. К.Ротхаммеля. - Санкт-Петербург, "Бояныч", 1998 г., стр. 508, 509.1. "Antennas" / Ed. K. Rothammelya. - St. Petersburg, Boyanich, 1998, p. 508, 509.
2. Патент на изобретение, США №5, 955, 996, 1999 г.2. Patent for invention, USA No. 5, 955, 996, 1999
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002130162/09A RU2231876C1 (en) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | Spiral antenna with readjustable resonance frequency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002130162/09A RU2231876C1 (en) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | Spiral antenna with readjustable resonance frequency |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002130162A RU2002130162A (en) | 2004-05-27 |
RU2231876C1 true RU2231876C1 (en) | 2004-06-27 |
Family
ID=32846360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002130162/09A RU2231876C1 (en) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | Spiral antenna with readjustable resonance frequency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231876C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499335C1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ИРБИС" (ООО НПФ "ИРБИС") | Small-size short-wave antenna |
RU217948U1 (en) * | 2022-11-18 | 2023-04-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | SMALL ANTENNA OF THE UHF1 RANGE |
-
2002
- 2002-11-11 RU RU2002130162/09A patent/RU2231876C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499335C1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ИРБИС" (ООО НПФ "ИРБИС") | Small-size short-wave antenna |
RU217948U1 (en) * | 2022-11-18 | 2023-04-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | SMALL ANTENNA OF THE UHF1 RANGE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6163300A (en) | Multi-band antenna suitable for use in a mobile radio device | |
US5771023A (en) | Broad band helical antenna | |
US20040263409A1 (en) | Coaxial inductor and dipole EH antenna | |
EP0790666A1 (en) | A combined structure of a helical antenna and a dielectric plate | |
RU154886U1 (en) | SMALL VIBRATOR ANTENNA OF SYSTEMS OF DATA TRANSMISSION NETWORK IN THE RANGE OF MEDIUM AND INTERMEDIATE WAVES | |
JP2002359514A (en) | Helical antenna | |
TWI593168B (en) | Dipole antenna assembly having an electrical conductor extending through tubular segments and related methods | |
CN1219291A (en) | Radio communication apparatus | |
US3750181A (en) | Ground independent antenna | |
CN1270406C (en) | Antenna apparatus with inner antenna and grounded outer helix antenna | |
RU2470424C1 (en) | Small-size capacitive antenna with matching inductance coil | |
GB2206243A (en) | Dual-frequency helical antenna | |
US4460896A (en) | Antenna with tunable helical resonator | |
US4092646A (en) | Flexible antenna with capacative plate coupling | |
US4462033A (en) | Antenna with spring loading coil | |
RU2231876C1 (en) | Spiral antenna with readjustable resonance frequency | |
US2866197A (en) | Tuned antenna system | |
US2996718A (en) | Multi-band vertical antenna with concentric radiators | |
US3737910A (en) | Multielement radio-frequency antenna structure having helically coiled conductive elements | |
US4349825A (en) | Antenna assembly for high frequency ranges | |
JP2004266482A (en) | Antenna assembly | |
US5982332A (en) | Broad band transmit and receive antenna | |
JPH05343907A (en) | Variable length whip antenna | |
US5790081A (en) | Constant impedance matching system | |
RU2769306C1 (en) | Broadband antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120628 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131112 |