RU2452063C2 - Broadband vlf-mf range receiving ferrite antenna - Google Patents
Broadband vlf-mf range receiving ferrite antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452063C2 RU2452063C2 RU2010124492/07A RU2010124492A RU2452063C2 RU 2452063 C2 RU2452063 C2 RU 2452063C2 RU 2010124492/07 A RU2010124492/07 A RU 2010124492/07A RU 2010124492 A RU2010124492 A RU 2010124492A RU 2452063 C2 RU2452063 C2 RU 2452063C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformers
- antenna
- coil
- transformer
- ferrite
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиосвязи, радионавигации или радиопеленгации.The device relates to radio technology and can be used in the field of radio communications, radio navigation or radio direction finding.
Для приема сигналов СДВ, ДВ и СВ диапазонов часто используют магнитные антенны (МА) с ферритовыми сердечниками, которые обладают рядом преимуществ перед антеннами электрического типа [1, 2, 3]. В частности, благодаря ферритам такие антенны имеют небольшие габариты, они менее восприимчивы к сильной электрической составляющей поля помех от близлежащих источников. Данные антенны имеют избирательную диаграмму направленности в виде «восьмерки», что обуславливает их использование для целей навигации и пеленгации.Magnetic antennas (MA) with ferrite cores, which have several advantages over electric type antennas, are often used to receive signals of LED, LW, and MW bands [1, 2, 3]. In particular, due to ferrites, such antennas are small in size, they are less susceptible to the strong electrical component of the interference field from nearby sources. These antennas have a selective radiation pattern in the form of a figure of eight, which determines their use for navigation and direction finding.
Однако широкополосность МА невелика, их действующая высота носит явно выраженный резонансный характер с максимумом на некоторой частоте, на которой чувствительность антенны наилучшая. Поэтому для приема во всем СДВ-СВ диапазоне приходится использовать две антенны, рассчитанные на прием в каждом из диапазонов, что удорожает антенную систему и создает определенные неудобства эксплуатации.However, the broadband MA is small, their effective height is of a pronounced resonance character with a maximum at a certain frequency at which the antenna sensitivity is the best. Therefore, for reception in the entire SDV-SV range, it is necessary to use two antennas designed for reception in each of the ranges, which increases the cost of the antenna system and creates certain inconveniences of operation.
Создание широкополосной антенны, перекрывающей непрерывно весь СДВ-СВ диапазон представляет сложную техническую задачу. Дело в том, что для достижения высокой чувствительности в СДВ диапазоне, особенно в условиях подводного приема, при использовании еще приемлемого по длине ферритового стержня (не более 1 м) обмотка на стержне должна содержать сотни витков (до 500 и более). В результате существенного увеличения индуктивности обмотки и межвитковой емкости резонансная частота антенны снижается до 100 кГц и менее, что приводит к сильному подавлению сигналов с частотами выше резонансной частоты. Кроме того, электрическая длина провода обмотки (с учетом укорочения волны вблизи феррита) на высоких частотах становится соизмеримой с длиной волны. Наведенные полем в проводе полуволны напряжений разной полярности начинают вычитаться друг из друга и приводить к снижению суммарного напряжения на выходе обмотки вплоть до нуля на некоторых частотах, что также снижает верхнюю рабочую частоту антенны.Creating a broadband antenna that continuously covers the entire SDV-SV range is a difficult technical task. The fact is that in order to achieve high sensitivity in the SDD range, especially underwater reception, when using a ferrite rod that is still acceptable along the length (not more than 1 m), the winding on the rod should contain hundreds of turns (up to 500 or more). As a result of a significant increase in the inductance of the winding and inter-turn capacitance, the resonant frequency of the antenna decreases to 100 kHz or less, which leads to a strong suppression of signals with frequencies above the resonant frequency. In addition, the electric length of the winding wire (taking into account the shortening of the wave near the ferrite) at high frequencies becomes comparable with the wavelength. The half-waves of voltages of different polarity induced by the field in the wire begin to be subtracted from each other and lead to a decrease in the total voltage at the output of the winding up to zero at some frequencies, which also reduces the upper operating frequency of the antenna.
Цель изобретения - расширение рабочего диапазона ферритовой СДВ антенны до СВ-диапазона.The purpose of the invention is the expansion of the working range of the ferrite LED ultra-violet antenna to the microwave range.
Известны ферритовые антенны [1, 2], в которых с целью уменьшения межвитковой емкости обмотка на ферритовом стержне выполняется секциями. Недостатком такого решения является заметное увеличение длины обмотки при том же количестве витков.Ferrite antennas are known [1, 2], in which, in order to reduce inter-turn capacitance, the winding on a ferrite rod is performed in sections. The disadvantage of this solution is a noticeable increase in the length of the winding with the same number of turns.
Известна ферритовая МА [1, 3], в которой для уменьшения ее собственной индуктивности предлагается обмотку выполнять секциями, а между секциями включать конденсаторы. В результате образования подобия линии бегущей волны с волновым сопротивлением, согласованным с сопротивлением нагрузки, происходит выравнивание частотной характеристики антенны в рабочем диапазоне частот. Однако расчеты для СДВ антенны показывают, что из-за фазовых сдвигов в секциях верхняя граничная частота МА ограничена несколькими сотнями килогерц.Known ferrite MA [1, 3], in which to reduce its own inductance it is proposed to carry out the winding sections, and between the sections include capacitors. As a result of the similarity of a traveling wave line with a wave impedance consistent with the load impedance, the frequency response of the antenna is aligned in the operating frequency range. However, the calculations for the ADD antenna show that due to phase shifts in the sections, the upper boundary frequency of the MA is limited to several hundred kilohertz.
Известны ферритовые антенны с переменным количеством витков обмотки [1, 2]. При повышении частоты приема количество витков уменьшается с помощью переключателя. Необходимость управления антенной усложняет приемный тракт. Такая антенна будет хорошо работать только с одним радиоприемником, от которого будет получать сигналы управления. Тем же недостатком будет обладать и антенна, настраиваемая, например, с помощью конденсатора переменной емкости [1].Known ferrite antennas with a variable number of turns of the winding [1, 2]. With an increase in the reception frequency, the number of turns decreases with the switch. The need to control the antenna complicates the receiving path. Such an antenna will work well with only one radio receiver, from which it will receive control signals. An antenna tuned, for example, using a capacitor of variable capacitance [1] will also have the same drawback.
Наиболее близким по своей техническим сущности устройством (прототипом) является ферритовая антенна [4], содержащая один широкий виток обмотки на ферритовом стержне и подключенный к нему повышающий трансформатор на ферритовом кольце с коэффициентом трансформации 1:W. Периметр сечения ферритового кольца обычно меньше периметра сечения стержня, что позволяет при том же количестве витков W уменьшить длину обмотки и тем повысить резонансную частоту антенны. Недостатком такой антенны является сложность реализации трансформатора с высоким коэффициентом трансформации (500 и выше), поскольку длина внутренней окружности колец ограничена их реальными типоразмерами и не позволяет намотать в один слой большое количество витков (более ≈200). Многослойная намотка увеличивает межвитковую емкость, а ее секционирование снижает коэффициент связи между обмотками трансформатора. Все эти факторы ухудшают широкополосность.The device closest in technical essence (prototype) is a ferrite antenna [4], containing one wide coil of winding on a ferrite rod and a step-up transformer connected to it on a ferrite ring with a transformation ratio of 1: W. The perimeter of the cross section of the ferrite ring is usually less than the perimeter of the cross section of the rod, which allows for the same number of turns W to reduce the length of the winding and thereby increase the resonant frequency of the antenna. The disadvantage of such an antenna is the difficulty of implementing a transformer with a high transformation ratio (500 and higher), since the inner circumference of the rings is limited by their actual sizes and does not allow a large number of turns to be wound in one layer (more than ≈200). Multilayer winding increases the inter-turn capacity, and its sectioning reduces the coupling coefficient between the transformer windings. All of these factors impair broadband.
Для увеличения широкополосности предлагается параллельно широкому витку (шириной до 0,7 от длины стержня) включить N трансформаторов, распределенных равномерно вдоль широкого витка, а вторичные однослойные обмотки трансформаторов включить последовательно.To increase the broadband, it is proposed to include N transformers distributed evenly along the wide coil in parallel with a wide coil (width up to 0.7 of the rod length), and turn on the secondary single-layer transformer windings in series.
Положительный эффект от предлагаемого технического решения заключается в том, что даже при ограниченном количестве витков на одном трансформаторе W1, равном, например, 200, за счет предлагаемого включения N таких трансформаторов (N≈2-5) общее количество витков W0=N·W1 может достигать 1000. Причем будет обеспечена минимальная межвитковая емкость как за счет выполнения обмоток в каждом трансформаторе однослойными, так и за счет N-кратного секционирования (распределения между N трансформаторами) суммарной вторичной обмотки.A positive effect of the proposed technical solution is that even with a limited number of turns on one transformer W 1 equal to, for example, 200, due to the proposed inclusion of N such transformers (N≈2-5), the total number of turns W 0 = N · W 1 can reach 1000. Moreover, the minimum inter-turn capacitance will be ensured both by performing single-layer windings in each transformer and by N-fold sectioning (distribution between N transformers) of the total secondary winding.
На фиг.1 представлен внешний вид антенны с тремя трансформаторами, где обозначены цифрами:Figure 1 shows the appearance of the antenna with three transformers, where are indicated by numbers:
1 - ферритовый стержень;1 - ferrite core;
2 - широкий виток с тремя параллельными выводами;2 - a wide coil with three parallel leads;
3 - трансформаторы со вторичными обмотками;3 - transformers with secondary windings;
4 - выводы вторичных обмоток трансформаторов.4 - conclusions of the secondary windings of transformers.
Антенна работает следующим образом.The antenna works as follows.
Наведенное на широкий виток 2 напряжение Uвит поступает одновременно на входы N параллельно включенных трансформаторов 3. Первичная обмотка трансформатора содержит один виток, который конструктивно выполнен в виде металлической гильзы, замыкающей вывод широкого витка и проходящей через внутреннее отверстие кольца. Общий ток витка Iвит делится между выводами (между трансформаторами) приблизительно поровну. Напряжение на выходе каждого трансформатора (его вторичной обмотки) будет равно Uтр=Uвит W1. Суммарное напряжение на выходе всех N вторичных обмоток будет равно Uвых=Uвит·W1·N.Induced on a
Широкий виток может быть выполнен из N частей с перекрытием или без перекрытия торцов, фиг.2. Каждая, из частей соединена со своим трансформатором. Такой вариант исполнения может быть проще в изготовлении, но без перекрытия торцов обладает немного меньшей широкополосностью.A wide turn can be made of N parts with overlapping or without overlapping ends, figure 2. Each of the parts is connected to its transformer. This embodiment may be easier to manufacture, but without overlapping ends it has a slightly lower broadband.
Оценим выигрыш от предлагаемого технического решения. Пусть длина окружности ферритового стержня равна 10 см. Для получения необходимой чувствительности антенны требуется намотать 600 вит.обмотки на ферритовом стержне. Длина провода в этом случае составит l=10×600=6000 см=60 м. Если использовать 3 трансформатора на кольцах типоразмера 32×16×8 мм (периметр сечения р=3,2 см) с количеством витков по 200 на каждом, то общая длина обмотки составит l=20 м, что в 3 раза меньше. Это означает, что и верхняя граничная частота антенны может быть в 3 раза выше.We estimate the gain from the proposed technical solution. Let the circumference of the ferrite rod be 10 cm. To obtain the necessary sensitivity of the antenna, it is necessary to wind 600 vit. Windings on the ferrite rod. The length of the wire in this case will be l = 10 × 600 = 6000 cm = 60 m. If you use 3 transformers on rings of size 32 × 16 × 8 mm (section perimeter p = 3.2 cm) with 200 turns each, then the total length of the winding will be l = 20 m, which is 3 times less. This means that the upper cutoff frequency of the antenna can be 3 times higher.
При N>4-5 выигрыш будет уменьшаться, что связано с увеличением кратности деления тока широкого витка Iвит между трансформаторами. Уменьшение тока через каждый трансформатор в N раз эквивалентно увеличению в N раз выходного сопротивления широкого витка для одного трансформатора. Для нормальной работы трансформатора потребуется увеличение индуктивности его первичной обмотки, например, путем наложения нескольких колец или применения колец большей толщины. Все эти меры приводят к увеличению периметра сечения кольца, а следовательно, и длины обмотки.At N> 4-5, the gain will decrease, which is associated with an increase in the frequency division of the current of the wide coil I vit between the transformers. A decrease in current through each transformer by N times is equivalent to an increase in N times the output resistance of a wide coil for one transformer. For normal operation of the transformer, an increase in the inductance of its primary winding will be required, for example, by superimposing several rings or using rings of greater thickness. All these measures lead to an increase in the perimeter of the cross section of the ring, and hence the length of the winding.
Использование предлагаемого технического решения позволяет расширить рабочий диапазон СДВ антенны в сторону высоких частот до СВ диапазона включительно и тем сократить необходимое количество приемных МА на объектах.Using the proposed technical solution allows you to expand the working range of the LED VHF antenna in the direction of high frequencies up to and including the CB range and thereby reduce the required number of receiving MAs at the facilities.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Хомич В.И. Ферритовые антенны. Массовая радиобиблиотека. Выпуск 721 - М.: Энергия, 1969. 96 с.1. Khomich V.I. Ferrite antennas. Mass radio library. Issue 721 - M .: Energy, 1969.96 s.
2. Вершков М.В. Расчет и проектирование судовых антенн радиосвязи. - Л.: Морской транспорт, 1963, 148 с.2. Vershkov M.V. Calculation and design of ship radio communication antennas. - L .: Sea transport, 1963, 148 p.
3. Бобков A.M. Реальная избирательность радиоприемных трактов в сложной помеховой обстановке. - Санкт-Петербург, Абрис, 2001. - 216 с.3. Bobkov A.M. Real selectivity of radio channels in a complex jamming environment. - St. Petersburg, Abris, 2001 .-- 216 p.
4. Патент №2256264, H01Q 7/08, 2004 г.4. Patent No. 2256264,
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010124492/07A RU2452063C2 (en) | 2010-06-15 | 2010-06-15 | Broadband vlf-mf range receiving ferrite antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010124492/07A RU2452063C2 (en) | 2010-06-15 | 2010-06-15 | Broadband vlf-mf range receiving ferrite antenna |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010124492A RU2010124492A (en) | 2011-12-20 |
RU2452063C2 true RU2452063C2 (en) | 2012-05-27 |
Family
ID=45403986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010124492/07A RU2452063C2 (en) | 2010-06-15 | 2010-06-15 | Broadband vlf-mf range receiving ferrite antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2452063C2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1758728A1 (en) * | 1990-06-07 | 1992-08-30 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Broadband receiving aerial device |
US6014111A (en) * | 1997-06-05 | 2000-01-11 | Megapulse, Inc. | Ferrite crossed-loop antenna of optimal geometry and construction and method of forming same |
US6570543B1 (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-27 | Southwest Research Institute | Conformal, high-frequency, direction-finding antenna |
EP1233367B1 (en) * | 2001-02-09 | 2005-04-27 | Omron Corporation | Antenna apparatus |
RU2256264C1 (en) * | 2004-04-06 | 2005-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Wide-band receiving ferrite antenna with combination core |
GB2423586A (en) * | 2005-02-25 | 2006-08-30 | Seiko Instr Inc | Heart rate monitoring device with shock absorbing mounting for ferrite antenna |
RU2380801C2 (en) * | 2008-01-09 | 2010-01-27 | ООО "НПП "Росморсервис" | Design of wideband receiving ferrite antenna with improved screening |
-
2010
- 2010-06-15 RU RU2010124492/07A patent/RU2452063C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1758728A1 (en) * | 1990-06-07 | 1992-08-30 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Broadband receiving aerial device |
US6014111A (en) * | 1997-06-05 | 2000-01-11 | Megapulse, Inc. | Ferrite crossed-loop antenna of optimal geometry and construction and method of forming same |
EP1233367B1 (en) * | 2001-02-09 | 2005-04-27 | Omron Corporation | Antenna apparatus |
US6570543B1 (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-27 | Southwest Research Institute | Conformal, high-frequency, direction-finding antenna |
RU2256264C1 (en) * | 2004-04-06 | 2005-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Wide-band receiving ferrite antenna with combination core |
GB2423586A (en) * | 2005-02-25 | 2006-08-30 | Seiko Instr Inc | Heart rate monitoring device with shock absorbing mounting for ferrite antenna |
RU2380801C2 (en) * | 2008-01-09 | 2010-01-27 | ООО "НПП "Росморсервис" | Design of wideband receiving ferrite antenna with improved screening |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010124492A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3035349B1 (en) | A transformer | |
US9478351B2 (en) | Isolation transformer for use in isolated DC-to-DC switching power supply | |
EP2242067B1 (en) | A transformer | |
KR101279856B1 (en) | Attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil | |
US10763034B2 (en) | Compact pulse transformer with transmission line embodiment | |
US10978241B2 (en) | Transformers having screen layers to reduce common mode noise | |
RU174319U1 (en) | MOBILE NE / HF VIBRATOR ANTENNA | |
NO179348B (en) | Device for supplying a high frequency, pulsating direct voltage on the secondary side of a transformer | |
Park et al. | 5m-off-long-distance inductive power transfer system using optimum shaped dipole coils | |
CN106329114A (en) | Antenna device and mobile terminal with same | |
US20150228393A1 (en) | High-Voltage Transformer Apparatus with Adjustable Leakage | |
US2884632A (en) | Antenna tuning system | |
US20190393604A1 (en) | Antenna device, communication system, and electronic apparatus | |
RU2320045C1 (en) | Transformer | |
NO320550B1 (en) | Device by planar high voltage transformer | |
KR101765487B1 (en) | Installation method for attenna apparatus with ntc attenna annd wireless charging coil | |
RU2691450C1 (en) | Smoothing-current-limiting reactor of filter device of railway traction substation | |
RU2452063C2 (en) | Broadband vlf-mf range receiving ferrite antenna | |
RU2413344C1 (en) | Dipole antenna | |
Farriz et al. | A simple design of a mini tesla coil with DC voltage input | |
US11017941B2 (en) | Isolation transformer with low unwanted resonances, energy transfer device having an isolation transformer and energy transfer device for wireless transfer of energy having an isolation transformer | |
CA2783144A1 (en) | Integrated reactance module | |
RU2619845C2 (en) | Magnetic antenna | |
RU2696882C1 (en) | Resonance tunable antenna | |
US20140300439A1 (en) | Wire rod for inductor, and inductor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120616 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140627 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140616 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170210 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180616 |