RU2573180C1 - Compact broadband three-component receiving antenna device - Google Patents
Compact broadband three-component receiving antenna device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573180C1 RU2573180C1 RU2014141100/28A RU2014141100A RU2573180C1 RU 2573180 C1 RU2573180 C1 RU 2573180C1 RU 2014141100/28 A RU2014141100/28 A RU 2014141100/28A RU 2014141100 A RU2014141100 A RU 2014141100A RU 2573180 C1 RU2573180 C1 RU 2573180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- receiving magnetic
- metal base
- screen
- receiving
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Устройство относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиопеленгации, радионавигации и радиомониторинга.The device relates to radio technology and can be used in the field of direction finding, radio navigation and radio monitoring.
Выявление и анализ радиоизлучений для идентификации источников сигналов и помех, измерение параметров сигналов и помех, определение положения источников на местности являются важнейшими задачами современной радиотехники.The identification and analysis of radio emissions to identify sources of signals and interference, measuring the parameters of signals and interference, determining the position of sources on the ground are the most important tasks of modern radio engineering.
При решении этих задач особенно высокие требования по чувствительности, широкополосности, погрешности пеленга и помехозащищенности предъявляют к антенным устройствам - первичным преобразователям электромагнитного поля.In solving these problems, particularly high demands on sensitivity, broadband, bearing error and noise immunity are imposed on antenna devices - primary converters of the electromagnetic field.
Известна ферритовая антенна [1], в которой обмотка на стержневом ферритовом сердечнике помещена в резистивный электрический экран. Для повышения широкополосности электрического экранирования экран изготавливают из хорошо проводящего материала (металла). В этом случае для сохранения магнитной чувствительности антенны экран вокруг стержневого ферритового сердечника имеет щель [2], расположенную вдоль его оси по всей длине экрана. Такой экран со щелью позволяет улучшить направленные свойства ферритовой антенны.Known ferrite antenna [1], in which the winding on a rod ferrite core is placed in a resistive electric shield. To increase the broadband electrical shielding, the screen is made of a well-conducting material (metal). In this case, to maintain the magnetic sensitivity of the antenna, the screen around the rod ferrite core has a slit [2] located along its axis along the entire length of the screen. Such a screen with a slit can improve the directional properties of a ferrite antenna.
К недостаткам аналога относится то, что по мере повышения частоты воздействующего электромагнитного поля на выходе обмотки ферритовой антенны появляется заметный помеховый сигнал, обусловленный электрической составляющей поля. В широкополосной ферритовой антенне мегагерцового диапазона частот этот помеховый сигнал уже может быть соизмерим с полезным сигналом от магнитной составляющей, что нарушает нормальную работу магнитной антенны.The disadvantages of the analogue include the fact that as the frequency of the acting electromagnetic field increases, a noticeable interfering signal appears at the output of the winding of the ferrite antenna, due to the electric component of the field. In a megahertz broadband ferrite antenna, this interference signal can already be commensurate with the useful signal from the magnetic component, which disrupts the normal operation of the magnetic antenna.
Известна также сопряженная пеленгационная антенна диапазона 0,5-30 МГц [3], содержащая две взаимно ортогональные приемные магнитные антенны на стержневых ферритовых сердечниках, которые имеют профиль с углами, уменьшающими отражение радиолокационного излучения и расположенных крестообразно, с обмотками на каждом из них, расположенными симметрично относительно центральных сечений сердечников, дифференциальные выходы которых соединены с дифференциальными входами симметрирующих трансформаторов, выходы которых соединены с разъемами, все указанные элементы защищены кожухом и размещены на металлическом основании, и с выхода разъемов с помощью кабелей принимаемые радиосигналы передаются на вход приемного электронного устройства.A conjugate direction-finding antenna of the range of 0.5-30 MHz [3] is also known, containing two mutually orthogonal receiving magnetic antennas on rod ferrite cores, which have a profile with angles that reduce the reflection of radar radiation and are located crosswise, with windings on each of them located symmetrically with respect to the central sections of the cores, the differential outputs of which are connected to the differential inputs of the balancing transformers, the outputs of which are connected to the connectors, these elements are protected by a casing and arranged on the metal base, and with output connectors with cables received radio signals are transmitted to the input of the receiving electronic device.
Симметрирование элементов устройства позволяет достаточно эффективно подавлять синфазную составляющую помехового сигнала от электрической составляющей электромагнитного поля.The symmetry of the elements of the device allows you to quite effectively suppress the in-phase component of the interfering signal from the electrical component of the electromagnetic field.
Недостатком этого аналога является слабая поляризационная развязка между взаимно ортогональными приемными антеннами и, как следствие, значительная ошибка определения пеленга. Реально достижимая поляризационная развязка в антенных устройствах с взаимно ортогональным крестообразным расположением приемных магнитных антенн, сочетающих в себе широкополосность и взаимную симметрию их элементов, не превышает 40 дБ на частотах около 100 кГц, 30 дБ - на частотах около 1 МГц и 21 дБ - на частотах около 10 МГц и выше. При требовании к точности пеленга в 1÷2°, необходимо иметь развязку не менее 40 дБ.The disadvantage of this analogue is the weak polarization isolation between mutually orthogonal receiving antennas and, as a result, a significant error in determining the bearing. The achievable polarization isolation in antenna devices with mutually orthogonal cross-shaped arrangement of receiving magnetic antennas, combining the broadband and mutual symmetry of their elements, does not exceed 40 dB at frequencies of about 100 kHz, 30 dB at frequencies of about 1 MHz and 21 dB at frequencies about 10 MHz and higher. If the bearing accuracy requirement is 1 ÷ 2 °, it is necessary to have a separation of at least 40 dB.
Наиболее близким по своей технической сущности устройством (прототипом) является широкополосное двухкомпонентное приемное антенное устройство [4], содержащее металлическое основание, на котором размещены две взаимно ортогональные приемные антенны на стержневых ферритовых сердечниках, расположенных крестообразно, с обмотками на каждом из сечений сердечников, расположенными симметрично относительно центральных сечений сердечников, симметрирующие трансформаторы и разъемы, дифференциальные выходы обмоток соединены с дифференциальными входами трансформаторов, а выходы симметрирующих трансформаторов с разъемами, с выходов которых принимаемые радиосигналы с помощью кабелей передаются на вход приемного электронного устройства, электрические экраны приемных антенн с продольными щелями, экранированные линии связи, торцевые элементы антенного снижения, приемные магнитные антенны смещены друг относительно друга по вертикали, расположены над металлическим основанием, плоскость которого параллельна продольным осям магнитных антенн, обмотки каждой из приемных магнитных антенн помещены в собственный электрический экран с продольной щелью, в месте пересечения антенн экраны верхней и нижней приемных магнитных антенн электрически соединяются между собой, при этом продольная щель экрана верхней приемной магнитной антенны обращена вверх, продольная щель экрана нижней приемной магнитной антенны обращена вниз, к торцевым краям экрана нижней приемной магнитной антенны симметрично подсоединены электропроводящие конструктивно идентичные торцевые элементы антенного снижения, замыкающие электрические экраны на металлическое основание, а экранированные линии связи между дифференциальными выходами приемных антенн и дифференциальными входами симметрирующих трансформаторов проложены вдоль поверхностей экрана нижней приемной магнитной антенны, торцевых элементов снижения и металлического основания симметрично относительно центрального сечения сердечника нижней приемной магнитной антенны, и экранирующие оболочки линий связи электрически соединены с экраном нижней приемной магнитной антенны, торцевыми элементами снижения и металлическим основанием.The closest in its technical essence device (prototype) is a broadband two-component receiving antenna device [4], containing a metal base on which two mutually orthogonal receiving antennas are placed on rod ferrite cores arranged crosswise, with windings on each of the cross-sections of the cores located symmetrically relative to the central sections of the cores, balancing transformers and connectors, differential outputs of the windings are connected to the differential the transformer inputs, and the outputs of the balancing transformers with connectors, from the outputs of which the received radio signals are transmitted via cables to the input of the receiving electronic device, the electrical screens of the receiving antennas with longitudinal slots, shielded communication lines, end elements of the antenna reduction, the receiving magnetic antennas are offset relative to each other vertically located above a metal base, the plane of which is parallel to the longitudinal axes of the magnetic antennas, the windings of each of the receiving magnets of the antennas are placed in their own electric screen with a longitudinal slit, at the intersection of the antennas, the screens of the upper and lower receiving magnetic antennas are electrically connected to each other, while the longitudinal slit of the screen of the upper receiving magnetic antenna is facing up, the longitudinal slit of the screen of the lower receiving magnetic antenna is facing down, to the end edges of the screen of the lower receiving magnetic antenna are symmetrically connected electrically conductive structurally identical end elements of the antenna reduction, closing the electrical on the metal base, and the shielded communication lines between the differential outputs of the receiving antennas and the differential inputs of the balancing transformers are laid along the surfaces of the screen of the lower receiving magnetic antenna, the end elements of the reduction and the metal base are symmetrical with respect to the central section of the core of the lower receiving magnetic antenna, and the shielding of the communication lines is electrically connected to the screen of the lower receiving magnetic antenna, end reduction elements and metal eskim base.
Использование предложенных в прототипе конструктивного и технического решений позволяет снизить влияние помехи на полезный сигнал, а также улучшить поляризационную развязку до значения не менее 40 дБ в диапазоне частот до 10 МГц.The use of the structural and technical solutions proposed in the prototype allows to reduce the effect of interference on the useful signal, as well as to improve the polarization isolation to a value of at least 40 dB in the frequency range up to 10 MHz.
Недостатком прототипа является двузначность определения пеленга (истинный пеленг и пеленг, отличающийся от истинного на 180°), связанная с отсутствием возможности привязки поляризаций взаимно ортогональных электрической и магнитной составляющих принимаемых электромагнитных сигналов.The disadvantage of the prototype is the ambiguity of the determination of the bearing (true bearing and bearing, which differs from the true 180 °), due to the lack of the ability to bind the polarizations of the mutually orthogonal electrical and magnetic components of the received electromagnetic signals.
Техническим результатом изобретения является устранение двузначности определения пеленга.The technical result of the invention is to eliminate the ambiguity of the definition of the bearing.
Технический результат достигается тем, что компактное широкополосное трехкомпонентное приемное антенное устройство, содержащее металлическое основание, на котором размещены две взаимно ортогональные приемные магнитные антенны на стержневых ферритовых сердечниках, расположенные крестообразно, с обмотками на каждом из сердечников, расположенными симметрично относительно центральных сечений сердечников, первый и второй симметрирующие трансформаторы, первый и второй разъемы, дифференциальные выводы обмоток соединены с дифференциальными входами соответствующих симметрирующих трансформаторов, а выходы первого и второго симметрирующих трансформаторов электрически соединены с соответствующими разъемами, электрические экраны приемных магнитных антенн с продольными щелями, первые и вторые экранированные линии связи, торцевые элементы антенного снижения, приемные магнитные антенны смещены относительно друг друга по вертикали, расположены над металлическим основанием, плоскость которого параллельна продольным осям приемных магнитных антенн, обмотки каждой из приемных магнитных антенн помещены в собственный электрический экран с продольной щелью, в месте пересечения антенн экраны верхней и нижней приемных магнитных антенн электрически соединяются между собой, при этом продольная щель экрана верхней приемной магнитной антенны обращена вверх, продольная щель экрана нижней приемной магнитной антенны обращена вниз, к торцевым краям экрана нижней приемной магнитной антенны симметрично подсоединены электропроводящие конструктивно идентичные торцевые элементы антенного снижения, замыкающие электрические экраны на металлическое основание, а первые и вторые экранированные линии связи между дифференциальными выходами приемных магнитных антенн и дифференциальными входами симметрирующих трансформаторов проложены вдоль поверхностей экрана нижней приемной магнитной антенны, торцевых элементов снижения и металлического основания симметрично относительно центрального сечения сердечника нижней приемной магнитной антенны, и экранирующие оболочки первых и вторых экранированных линий связи электрически соединены с экраном нижней приемной магнитной антенны, торцевыми элементами снижения и металлическим основанием, дополнительно содержит третий симметрирующий трансформатор, третий разъем, третьи экранированные линии связи, верхний и нижний металлические электроды, состоящие каждый из четырех плоских сегментов, проекции четырех плоских сегментов на металлическое основание не выходят за его пределы, четыре плоских сегмента аксиально симметрично расположены в одной плоскости вокруг центральной оси устройства и электрически соединены между собой в общей точке, лежащей на центральной оси устройства, причем плоскость верхнего электрода расположена над верхней приемной магнитной антенной, а плоскость нижнего электрода расположена под нижней приемной магнитной антенной, и оба электрода образуют приемную электрическую антенну конденсаторного типа, к общим точкам каждого электрода которой подключены жилы третьих экранированных линий, электрически связывающих электроды с дифференциальным входом третьего симметрирующего трансформатора, выход которого электрически соединен с третьим разъемом, проложенные вдоль поверхностей экрана нижней приемной магнитной антенны, торцевых элементов снижения и металлического основания симметрично относительно центрального сечения сердечника нижней приемной магнитной антенны, и экранирующие оболочки третьих экранированных линий связи приемной электрической антенны электрически соединены с экраном нижней приемной магнитной антенны, торцевыми элементами снижения и металлическим основанием.The technical result is achieved by the fact that a compact broadband three-component receiving antenna device containing a metal base, on which there are two mutually orthogonal receiving magnetic antennas on rod ferrite cores located crosswise, with windings on each of the cores located symmetrically relative to the central sections of the cores, the first and second balancing transformers, first and second connectors, differential leads of the windings connected to the differential the inputs of the respective balancing transformers, and the outputs of the first and second balancing transformers are electrically connected to the corresponding connectors, the electric screens of the receiving magnetic antennas with longitudinal slots, the first and second shielded communication lines, the end elements of the antenna reduction, the receiving magnetic antennas are offset vertically from each other, located above a metal base, the plane of which is parallel to the longitudinal axes of the receiving magnetic antennas, the windings of each of volume magnetic antennas are placed in their own electric screen with a longitudinal slit, at the intersection of the antennas, the screens of the upper and lower receiving magnetic antennas are electrically connected to each other, while the longitudinal slit of the screen of the upper receiving magnetic antenna is facing up, the longitudinal slit of the screen of the lower receiving magnetic antenna is facing down, to the end edges of the screen of the lower receiving magnetic antenna are symmetrically connected electrically conductive structurally identical end elements of the antenna reduction, closing elec critical screens on the metal base, and the first and second shielded communication lines between the differential outputs of the receiving magnetic antennas and the differential inputs of the balancing transformers are laid along the surfaces of the screen of the lower receiving magnetic antenna, the end reduction elements and the metal base symmetrically with respect to the central section of the core of the lower receiving magnetic antenna, and shielding shells of the first and second shielded communication lines are electrically connected to the screen of the lower the receiving magnetic antenna, the lowering end elements and the metal base, further comprises a third balancing transformer, a third connector, third shielded communication lines, upper and lower metal electrodes consisting of each of four flat segments, the projection of four flat segments on a metal base does not extend beyond limits, four flat segments are axially symmetrically located in one plane around the central axis of the device and are electrically connected to each other at a common point e lying on the central axis of the device, the plane of the upper electrode located above the upper receiving magnetic antenna, and the plane of the lower electrode located below the lower receiving magnetic antenna, and both electrodes form a receiving electric antenna of a capacitor type, to the common points of each electrode of which are connected the third shielded cores lines electrically connecting the electrodes to the differential input of the third balancing transformer, the output of which is electrically connected to the third connector m, laid along the surfaces of the screen of the lower receiving magnetic antenna, the end reduction elements and the metal base symmetrically with respect to the central section of the core of the lower receiving magnetic antenna, and the shielding shells of the third shielded communication lines of the receiving electric antenna are electrically connected to the screen of the lower receiving magnetic antenna, end reduction elements and metal base.
На фигурах 1-3 представлены три проекции общего вида на антенное устройство: вид спереди, вид сбоку и вид сверху, соответственно. На чертежах приняты следующие обозначения:In figures 1-3 presents three projections of a General view of the antenna device: front view, side view and top view, respectively. In the drawings, the following notation:
1 - верхняя приемная магнитная антенна;1 - upper receiving magnetic antenna;
2 - нижняя приемная магнитная антенна;2 - lower receiving magnetic antenna;
3 - стержневой ферритовый сердечник верхней приемной магнитной антенны;3 - rod ferrite core of the upper receiving magnetic antenna;
4 - стержневой ферритовый сердечник нижней приемной магнитной антенны;4 - rod ferrite core of the lower receiving magnetic antenna;
5 - обмотка верхней приемной магнитной антенны;5 - winding of the upper receiving magnetic antenna;
6 - обмотка нижней приемной магнитной антенны;6 - winding of the lower receiving magnetic antenna;
7 - электрический экран верхней приемной магнитной антенны;7 - electric screen of the upper receiving magnetic antenna;
8 - электрический экран нижней приемной магнитной антенны;8 - electric screen of the lower receiving magnetic antenna;
9 - продольные щели в электрических экранах верхней и нижней приемных магнитных антенн;9 - longitudinal slots in the electric screens of the upper and lower receiving magnetic antennas;
10 - торцевые элементы антенного снижения;10 - end elements of the antenna reduction;
11 - металлическое основание;11 - metal base;
12 - первые и вторые экранированные линии связи;12 - first and second shielded communication lines;
13 - экранированный корпус симметрирующих трансформаторов;13 - shielded case of balancing transformers;
14 - разъемы приемных магнитных антенн;14 - connectors of the receiving magnetic antennas;
15 - приемная электрическая антенна;15 - receiving electric antenna;
16 - верхний металлический электрод приемной электрической антенны;16 - the upper metal electrode of the receiving electric antenna;
17 - нижний металлический электрод приемной электрической антенны;17 - lower metal electrode of the receiving electric antenna;
18 - плоские сегменты верхнего электрода приемной электрической антенны;18 - flat segments of the upper electrode of the receiving electric antenna;
19 - плоские сегменты нижнего электрода приемной электрической антенны;19 - flat segments of the lower electrode of the receiving electric antenna;
20 - третьи экранированные линии связи;20 - third shielded communication lines;
21 - разъем приемной электрической антенны.21 - connector receiving electric antenna.
Компактное широкополосное трехкомпонентное приемное антенное устройство содержит две крестообразно расположенные одна под другой верхняя и нижняя приемные магнитные антенны 1 и 2, в состав которых входят стержневые ферритовые сердечники 3 и 4, обмотки 5 и 6 и электрические экраны 7 и 8 верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 соответственно. Электрические экраны 7 и 8 имеют продольные щели 9, причем продольная щель 9 электрического экрана 7 расположена над верхней гранью стержневого ферритового сердечника 3, т.е. обращена вверх, а продольная щель 9 электрического экрана 8 - под нижней гранью стержневого ферритового сердечника 4, т.е. обращена вниз. Электрический экран 8 нижней приемной магнитной антенны 2 имеет торцевые элементы антенного снижения 10 на металлическое основание 11. Электрические экраны 7, 8 нижней и верхней приемных магнитных антенн 1 и 2 и металлическое основание 11 соединены электрически между собой. Первые и вторые экранированные линии связи 12, состоящие из двух примерно равных отрезков однотипных коаксиальных кабелей (лучший результат по исключению из сигнала синфазной помехи достигается при использовании более точного равенства отрезков кабелей), верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 одним своим концом подключены к дифференциальным выходам обмоток 5 и 6, другим - к дифференциальным входам первого и второго симметрирующих трансформаторов (на фигурах 1-3 не показаны), размещенных в экранированном корпусе 13, выходы которых электрически соединены с первым и вторым разъемами 14 верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2. Первые и вторые экранированные линии связи 12 верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 разведены попарно, симметрично относительно места пересечения электрических экранов 7 и 8 и проложены по верхней плоскости электрического экрана 8, торцевым элементам антенного снижения 10 и поверхности металлического основания 11 вдоль осевой линии проекции нижней приемной магнитной антенны 2 до точки проекции центра пересечения верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 на металлическое основание 11, при этом экранирующие оболочки первых и вторых экранированных линий связи 12 вдоль линии их прокладки электрически соединены с электрическим экраном 8 и металлическим основанием 11. Над верхней приемной магнитной антенной 1 размещен верхний металлический электрод 16 приемной электрической антенны 15 конденсаторного типа, состоящей из четырех плоских сегментов 18, аксиально симметрично расположенных в одной плоскости вокруг центральной оси устройства, а под нижней приемной магнитной антенной 2 размещен нижний металлический электрод 17 приемной электрической антенны 15 конденсаторного типа, состоящей из четырех плоских сегментов 19, проекции которых на металлическое основание 11 не выходят за его пределы, аксиально симметрично расположенных в одной плоскости вокруг центральной оси устройства. Плоские сегменты 18 верхнего металлического электрода 16 и плоские сегменты 19 нижнего металлического электрода 17 поэлектродно электрически соединены между собой в общих точках, лежащих на центральной оси устройства. К общим точкам верхнего и нижнего металлических электродов 16 и 17 подключены жилы третьих экранированных линий связи 20, состоящие из двух примерно равных отрезков однотипных коаксиальных кабелей, электрически связывающих приемную электрическую антенну 15 с дифференциальным входом третьего симметрирующего трансформатора (на фигурах 1-3 не показан), размещенного в экранированном корпусе 13, выход которого электрически соединен с третьим разъемом 21 приемной электрической антенны 15. Третьи экранированные линии связи 20 приемной электрической антенны 15 разведены симметрично относительно места пересечения электрических экранов 7 и 8 верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 и проложены по верхней плоскости электрического экрана 8, торцевым элементам антенного снижения 10 и поверхности металлического основания 11 вдоль осевой линии нижней приемной магнитной антенны 2 до точки проекции центра пересечения верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 на металлическое основание 11, при этом экранирующие оболочки третьих экранированных линий связи 20 приемной электрической антенны 15 вдоль трассы их прокладки электрически соединены с электрическим экраном 8 и металлическим основанием 11.The compact broadband three-component receiving antenna device contains two crosswise upper and lower receiving
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Магнитная составляющая падающего на верхнюю и нижнюю приемные магнитные антенны 1, 2 электромагнитного поля концентрируется стержневыми ферритовыми сердечниками 3, 4 соответственно, и наводит в обмотках 5, 6 эдс, зависящие от угла прихода электромагнитной волны. Эти эдс в виде соответствующих напряжений на симметричных выходах обмоток 5, 6 по первым и вторым экранированным линиям связи 12 передаются на входы первого и второго симметрирующих трансформаторов, расположенных в экранированном корпусе 13, где освобождаются от синфазных помеховых сигналов, и далее с первого и второго разъемов 14 пара полезных сигналов по кабелям транслируется к входу приемного электронного устройства (регистратору). Для защиты обмоток 5, 6 от воздействия электрической составляющей электромагнитного поля, являющейся помеховым фактором для верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2, они помещены в электрические экраны 7 и 8, соответственно. Электрическое поле, взаимодействуя с электрическими экранами 7 и 8, формирует натекающий на них из окружающего пространства ток смещения, который переходит в ток антенного снижения, стекающий с электрических экранов 7, 8 от места их электрического соединения по двум симметричным ветвям снижения, сформированным с помощью двух электрически и конструктивно идентичных торцевых элементов антенного снижения 10, на металлическое основание 11. С металлического основания 11 ток снижения растекается по находящейся с ним в электрофизическом контакте подстилающей поверхности земли. При этом сформированные торцевыми элементами 10 симметричные ветви стекания на металлическое основание 11 тока снижения расположены в вертикальной плоскости пространственной фиксации нижней приемной магнитной антенны 2 симметрично по отношению к ортогональной вертикальной плоскости, в которой фиксирована верхняя приемная антенна 1. Такая пространственная структура размещения элементов антенного устройства выводит нижнюю приемную магнитную антенну 2 из области воздействия магнитного поля тока снижения, а для верхней приемной магнитной антенны 1 влияние противоположно направленных магнитных полей симметричных ветвей тока снижения компенсируется. Продольные щели 9 в электрических экранах 7 и 8, располагаясь у верхней приемной магнитной антенны 1 сверху, а у нижней приемной магнитной антенны 2 снизу, находятся вне путей стекания тока снижения и, тем самым, не создают асимметрии в его распределении. Продольные оси верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 параллельны металлическому основанию 11. Компланарность плоскостей, в которых лежат оси верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2, исключает возможность ассиметричного натекания на антенное устройство тока смещения из окружающего пространства. Электрическая составляющая падающего на приемную электрическую антенну 15 конденсаторного типа электромагнитного поля создает между верхним металлическим электродом 16 приемной электрической антенны 15 конденсаторного типа и нижним металлическим электродом 17 приемной электрической антенны 15 конденсаторного типа эдс, которая в виде соответствующего ей напряжения между жилами третьих экранированных линий связи 20 передается по ним на дифференциальный вход третьего симметрирующего трансформатора, расположенного в экранированном корпусе 13, где освобождается от синфазного помехового сигнала, и в виде полезного сигнала с третьего разъема 21 приемной электрической антенны 15 по кабелю транслируется к входу приемного электронного устройства. Расстояние между верхним 16 и нижним 17 металлическими электродами задано положением плоских сегментов 18 относительно плоских сегментов 19 и определяет чувствительность приемной электрической антенны 15 конденсаторного типа и соответственно величину полезного сигнала, снимаемого с третьего разъема 21 приемной электрической антенны 15. Сегментирование верхнего и нижнего металлических плоских электродов 16 и 17 позволяет функционировать приемной электрической антенне 15 конденсаторного типа, не изменяя характеристик верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2. Форма плоских сегментов 18 и 19 практически не влияет на характеристики приемной электрической антенны 15 конденсаторного типа, имеет значение лишь их площадь, так, чтобы состоящие из плоских сегментов 18 и 19 верхнего 16 и нижнего 17 металлических электродов образовывали плоский конденсатор, вписывающийся в поперечные габариты металлического основания 11. В приемном электронном устройстве полезные сигналы с верхней и нижней приемных магнитных антенн 1, 2 и приемной электрической антенны 15 конденсаторного типа анализируются по соотношению полярностей их, например, первого квазиполупериода, после чего дается однозначное направление на источник электромагнитного излучения.The magnetic component of the electromagnetic field incident on the upper and lower receiving
Внешнее изменяющееся во времени магнитное поле Н=H(t) наводит в обмотках 5 и 6 взаимно ортогонально расположенных верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 в апериодическом режиме (широкополосный прием) токи, которые создают на дифференциальных входах соответствующих симметрирующих трансформаторов напряжения U1 и U2, соответственноAn external time-varying magnetic field H = H (t) induces in the
где Kпр1 и Kпр2 - коэффициенты преобразования напряженности магнитного поля в напряжение на нагрузках верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2, соответственно; φ - азимутальный угол на источник электромагнитного излучения.where K CR1 and K CR2 are the coefficients of the conversion of the magnetic field into voltage at the loads of the upper and lower receiving
Из (1), (2) следует, что при векторном сложении суммарное напряжение, соотносимое с модулем вектора напряженности магнитного поля , равноеFrom (1), (2) it follows that with vector addition the total voltage correlated with the modulus of the magnetic field vector equal to
не зависит от угла φ при равенстве Kпр1 и Kпр2, т.е. теоретически устройство обладает строго круговой диаграммой направленности и может независимо использоваться в малобазовых (однопунктовых) радиопеленгаторах.does not depend on the angle φ when K pr1 and K pr2 are equal , i.e. theoretically, the device has a strictly circular radiation pattern and can be independently used in low-base (single-point) direction finders.
При этом направление на источник излучения (пеленг) определяется с помощью соотношенияIn this case, the direction to the radiation source (bearing) is determined using the relation
Однако угол φ, найденный из соотношения (3), соответствующий однозначно определенному в азимутальной плоскости положению вектора , оставляет неопределенность в направлении на источник излучения φпел (пеленг), допуская два диаметрально противоположенных его значения, т.е.However, the angle φ found from relation (3) corresponds to the position of the vector uniquely determined in the azimuthal plane , leaves uncertainty in the direction of the radiation source φ pel (bearing), assuming two diametrically opposite values, i.e.
Для устранения этой двузначности пеленга необходимо найти направление вектора прихода электромагнитной волны (вектора Пойтинга)To eliminate this ambiguity of the bearing, it is necessary to find the direction of the vector of arrival of the electromagnetic wave (Poiting vector)
и определить пеленг, как направление ему противоположенноеand determine the bearing as the opposite direction
Как следует из (4), пеленг определяется однозначно, если кроме направления вектора в азимутальной плоскости найдено направление компоненты вектора электрического поля , нормальной к азимутальной плоскости. Поскольку продольные оси взаимно ортогональных верхней и нижней приемных магнитных антенн 1 и 2 компланарны металлическому основанию 11, устанавливаемому в азимутальной плоскости, то соответственно приемная электрическая антенна 15 должна обладать избирательной чувствительностью к компоненте электрического поля, нормальной к металлическому основанию 11. Это требование выполняется, благодаря компланарному расположению плоских сегментов 18 и 19, составляющих верхний 16 и нижний 17 металлические электроды приемной электрической антенны 15, и металлического основания 11. В результате плоские верхний 16 и нижний 17 металлические электроды образуют приемную электрическую антенны 15 конденсаторного типа с действующей высотой, равной, приблизительно, расстоянию между верхней и нижней плоскостями электродов 16 и 17. Внешнее изменяющееся во времени электрическое поле Е=E(t) наводит между металлическими электродами 16 и 17 приемной электрической антенны 15 э.д.с., которая создает на дифференциальном входе соответствующего симметрирующего трансформатора напряжение U3 As follows from (4), a bearing is uniquely determined if, in addition to the direction of the vector in the azimuthal plane, the direction of the electric field vector component is found normal to the azimuthal plane. Since the longitudinal axes of the mutually orthogonal upper and lower receiving
где Kпр3 - коэффициент преобразования напряженности электрического поля в напряжение на нагрузке приемной электрической антенны 15, θ - угол места для направления прихода электромагнитной волны.where K CR3 is the coefficient of conversion of the electric field into voltage at the load of the receiving
Из (5) видно, что напряжение U3 пропорционально вертикальной на местности компоненте вектора электрического поля , и поэтому полярность напряжения U3 по отношению к сочетанию полярностей напряжений U1 и U2 дает направление вектора Пойтинга, снимает двузначность и позволяет однозначно определить пеленг.From (5) it can be seen that the voltage U 3 is proportional to the vertical component of the electric field vector on the ground , and therefore, the polarity of the voltage U 3 with respect to the combination of the polarity of the voltages U 1 and U 2 gives the direction of the Poiting vector, removes the double-valuedness and allows you to unambiguously determine the bearing.
Приемная электрическая антенна 15 вписана в конструкцию прототипа [4] без увеличения его габаритных размеров, поэтому габариты предлагаемого трехкомпонентного устройства минимальные из возможных для фиксированных чувствительности и широкополосности устройства - любое конструктивное выделение приемной электрической антенны 15 в самостоятельный антенный элемент увеличивает габариты приемной антенной системы. Компактность предлагаемого устройства делает его более удобным в эксплуатации и значительно расширяет область его применения.The receiving
Таким образом, компактное широкополосное трехкомпонентное приемное антенное устройство устраняет двузначность определения пеленга без какого-либо увеличения его габаритов в сравнении с прототипом.Thus, the compact broadband three-component receiving antenna device eliminates the ambiguity of determining the bearing without any increase in its dimensions in comparison with the prototype.
ЛитератураLiterature
1. Патент США №2981950? НКИ 343-788, 1959.1. US patent No. 2981950? NKI 343-788, 1959.
2. Ротхаммель К., Кришке А. Антенны, т. 2, Минск, Наш город, 2001, с. 194.2. Rothammel K., Krishke A. Antennas, vol. 2, Minsk, Our city, 2001, p. 194.
3. Патент США №6570543 B1, МКИ H01Q 7/04, 2003.3. US patent No. 6570543 B1, MKI H01Q 7/04, 2003.
4. Ахмедзянов И.Ш., Молочков В.Ф. Широкополосное двухкомпонентное антенное устройство, Патент РФ №2474014 С1, МКИ H01Q 7/04, 06, 2013.4. Akhmedzyanov I.Sh., Molochkov V.F. Broadband two-component antenna device, RF Patent No. 2474014 C1, MKI H01Q 7/04, 06, 2013.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014141100/28A RU2573180C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Compact broadband three-component receiving antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014141100/28A RU2573180C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Compact broadband three-component receiving antenna device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2573180C1 true RU2573180C1 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=55087128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014141100/28A RU2573180C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Compact broadband three-component receiving antenna device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2573180C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649037C1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-03-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Compact broadband four-component receiving antenna device |
RU2777349C1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-08-02 | Александр Леонидович Наговицын | Unit of orthogonal magnetic antennas for the receiver of an hdd location system |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005079918A (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Mitsumi Electric Co Ltd | Antenna of radio controlled clock |
WO2005062316A2 (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Neosid Pemetzrieder Gmbh & Co. Kg | Inductive miniature component, in particular an antenna |
EP1376762B1 (en) * | 2002-06-27 | 2006-02-01 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Multiaxial loop antenna chip |
US7046200B2 (en) * | 2003-07-11 | 2006-05-16 | Citizen Electronics Co., Ltd. | Surface-mounted antenna apparatus |
EP1887587A1 (en) * | 2006-08-12 | 2008-02-13 | Kaschke KG GmbH & Co. | Coil arrangement |
JP4742140B2 (en) * | 2006-04-10 | 2011-08-10 | スミダコーポレーション株式会社 | Coil parts |
RU2474014C1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Two-component broad-band receiving antenna assembly |
EP2696438A1 (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna device, wireless communication device, and method of manufacturing antenna device |
-
2014
- 2014-10-13 RU RU2014141100/28A patent/RU2573180C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1376762B1 (en) * | 2002-06-27 | 2006-02-01 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Multiaxial loop antenna chip |
US7046200B2 (en) * | 2003-07-11 | 2006-05-16 | Citizen Electronics Co., Ltd. | Surface-mounted antenna apparatus |
JP2005079918A (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Mitsumi Electric Co Ltd | Antenna of radio controlled clock |
WO2005062316A2 (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Neosid Pemetzrieder Gmbh & Co. Kg | Inductive miniature component, in particular an antenna |
JP4742140B2 (en) * | 2006-04-10 | 2011-08-10 | スミダコーポレーション株式会社 | Coil parts |
EP1887587A1 (en) * | 2006-08-12 | 2008-02-13 | Kaschke KG GmbH & Co. | Coil arrangement |
RU2474014C1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Two-component broad-band receiving antenna assembly |
EP2696438A1 (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna device, wireless communication device, and method of manufacturing antenna device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649037C1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-03-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Compact broadband four-component receiving antenna device |
RU2777349C1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-08-02 | Александр Леонидович Наговицын | Unit of orthogonal magnetic antennas for the receiver of an hdd location system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2659184C1 (en) | Composite electrically small loop radiator with mirror symmetry of quartic and the receiving triorthogonal antenna system of hf range on its basis | |
US10903893B2 (en) | Radio wave measurement device | |
KR102155829B1 (en) | Compact 3d direction finder | |
King et al. | The slot antenna with coupled dipoles | |
US20140266888A1 (en) | Electromagnetic vector sensors (emvs) apparatus method and system | |
CN104241826A (en) | Broadband single-dielectric-layer GNSS measurement type antenna device | |
CN106483494A (en) | Complete polarization interferometer based on space samples aerial array and its method for parameter estimation | |
US20160181690A1 (en) | Pentaband antenna | |
US8988303B1 (en) | Extended performance SATCOM-ORIAN antenna | |
CN115715421A (en) | RF voltage and current (V-I) sensor and measurement method | |
CN110770974A (en) | Intubation device broadband antenna array | |
RU2573180C1 (en) | Compact broadband three-component receiving antenna device | |
US7482814B2 (en) | Electric/magnetic field sensor | |
US6211846B1 (en) | Antenna system for radio direction-finding | |
US9234928B2 (en) | Electric field probe | |
RU2649037C1 (en) | Compact broadband four-component receiving antenna device | |
RU2474014C1 (en) | Two-component broad-band receiving antenna assembly | |
RU2560807C1 (en) | Two-component broad-band receiving antenna assembly | |
Henault et al. | Effects of mutual coupling on the accuracy of adcock direction finding systems | |
GB2536440A (en) | An antenna | |
CN115943476A (en) | RF voltage and current (V-I) sensor and measurement method | |
JP2012208117A (en) | Detection sensor for three-dimensional component of underground electromagnetic wave | |
Voytovich et al. | Dual-band U-shaped Dipole Antenna with Circular Radiation Pattern in the E Plane | |
Luchin et al. | Problems of implementation of ground biorthogonal and triorthogonal antenna systems | |
US9523728B2 (en) | Electromagnetic stripline transmission line structure |