RU2700332C1 - Capacitive two-resonance antenna - Google Patents
Capacitive two-resonance antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700332C1 RU2700332C1 RU2018144584A RU2018144584A RU2700332C1 RU 2700332 C1 RU2700332 C1 RU 2700332C1 RU 2018144584 A RU2018144584 A RU 2018144584A RU 2018144584 A RU2018144584 A RU 2018144584A RU 2700332 C1 RU2700332 C1 RU 2700332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- inductance
- capacitive
- core
- frequencies
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании приемо-передающих емкостных антенных устройств для мобильной аппаратуры радиосвязи УКВ диапазона частот.The invention relates to antenna technology and can be used to create transceiver capacitive antenna devices for mobile radio communication equipment VHF frequency range.
Известными аналогами являются антенна малогабаритная емкостная с согласующей катушкой индуктивности (см. патент на изобретение РФ №2470424, М. кл. H01Q 9/04, опубл. 20.12.2012 г.), а также антенна емкостная двухрезонансная для УКВ диапазона частот (см. патент на изобретение РФ №2610387, М. кл. H01Q 9/04, опубл. 09.02.2017 г.), выбранная в качестве прототипа, содержащая три токопроводящих поверхности, две катушки индуктивности и согласующее устройство.Well-known analogs are a small-sized capacitive antenna with a matching inductor (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2470424, M. class. H01Q 9/04, published on December 20, 2012), as well as a capacitive two-resonance antenna for the VHF frequency range (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2610387, M. C. H01Q 9/04, publ. 02/09/2017), selected as a prototype, containing three conductive surfaces, two inductors and a matching device.
В данном прототипе две токопроводящие поверхности совместно с третьей общей заземленной токопроводящей поверхностью образуют два развернутых в пространстве емкостных элемента, каждый из которых соединен последовательно с соответствующей катушкой индуктивности. При этом образуется система из двух связанных колебательных контуров (антенных контуров), которые могут быть настроены на разные частоты в зависимости от частоты излучаемого (принимаемого) электромагнитного сигнала. Таким образом, рабочими частотами антенны являются резонансные частоты антенных контуров, которые задаются конструктивно и определяются величинами их индуктивности и емкости.In this prototype, two conductive surfaces, together with a third common grounded conductive surface, form two capacitive elements deployed in space, each of which is connected in series with a corresponding inductance coil. In this case, a system of two connected oscillatory circuits (antenna circuits) is formed, which can be tuned to different frequencies depending on the frequency of the emitted (received) electromagnetic signal. Thus, the working frequencies of the antenna are the resonant frequencies of the antenna circuits, which are set constructively and are determined by their inductance and capacitance.
где Fp - резонансная частота антенного контура;where F p is the resonant frequency of the antenna circuit;
L, C - индуктивность и емкость антенного контура соответственно.L, C - inductance and capacitance of the antenna circuit, respectively.
При установке такой антенны на объект постоянной эксплуатации в антенные контуры дополнительно могут привноситься паразитные емкости, обусловленные влиянием окружающих предметов и подстилающей поверхности, что в соответствии с (1) может приводить к расстройке связанных контуров и изменению конструктивно заданных рабочих частот антенны. Несоответствие частоты подводимого сигнала резонансной частоте антенного контура приведет к существенному снижению КПД антенны в излучении и, как следствие, к сокращению дальности радиосвязи. Поэтому при первичной установке антенны на объекте постоянной эксплуатации возникает необходимость оперативной подстройки ее резонансных частот.When such an antenna is installed on an object of continuous operation, parasitic capacitances may additionally be introduced into the antenna circuits due to the influence of surrounding objects and the underlying surface, which, in accordance with (1), can lead to mismatch of the connected loops and to a change in the structurally set operating frequencies of the antenna. The mismatch of the frequency of the input signal to the resonant frequency of the antenna circuit will lead to a significant decrease in the antenna efficiency in radiation and, as a result, to a reduction in the radio range. Therefore, during the initial installation of the antenna at the object of constant operation, it becomes necessary to quickly adjust its resonant frequencies.
Как следует из (1) резонансную частоту колебательного контура можно изменять подбором емкости или индуктивности. Однако величина емкости жестко задана конструктивным исполнением емкостных элементов, а катушка индуктивности антенного контура на частотах УКВ диапазона имеет всего несколько витков, что не позволяет применить для перестройки индуктивности общеизвестные в радиотехнике способы и устройства.As follows from (1), the resonant frequency of the oscillatory circuit can be changed by selecting the capacitance or inductance. However, the capacitance value is rigidly set by the design of capacitive elements, and the antenna circuit inductance coil at the VHF frequencies has only a few turns, which does not allow the use of well-known methods and devices for tuning inductance.
Так, например, введение ферромагнитного сердечника в катушку с малым количеством витков будет приводить к недопустимо резкому изменению общей индуктивности и, как следствие, к невозможности обеспечить тонкую подстройку резонансной частоты контура в ограниченном частотном интервале. Кроме того, на высокой частоте в режиме излучения в сердечнике будут возникать значительные потери.For example, the introduction of a ferromagnetic core into a coil with a small number of turns will lead to an unacceptably sharp change in the total inductance and, as a result, to the inability to provide fine tuning of the resonant frequency of the circuit in a limited frequency range. In addition, at a high frequency in the radiation mode, significant losses will occur in the core.
Построение катушки переменной индуктивности по принципу вариометра не оправдано по причине сложности и «громоздкости» конструкции по сравнению с размерами самой антенны.The construction of a variable inductance coil according to the principle of a variometer is not justified due to the complexity and "bulkiness" of the design in comparison with the dimensions of the antenna itself.
Применение согласующей катушки индуктивности, описанной в патенте на изобретение РФ №2470424, не приводит к достижению технического результата, поскольку она позволяет изменять лишь входной импеданс антенны и практически не влияет на резонансную частоту антенного контура.The use of a matching inductor described in the patent for the invention of the Russian Federation No. 2470424, does not lead to the achievement of a technical result, since it allows you to change only the input impedance of the antenna and practically does not affect the resonant frequency of the antenna circuit.
Техническим результатом изобретения является обеспечение постоянства конструктивно заданных рабочих частот емкостной двухрезонансной УКВ антенны при установке ее на объекте постоянной эксплуатации путем создания возможности их оперативной подстройки.The technical result of the invention is to ensure the constancy of the structurally specified operating frequencies of a capacitive two-resonant VHF antenna when installing it at an object of constant operation by creating the possibility of their operational adjustment.
Технический результат может быть реализован в емкостной двухрезонансной УКВ антенне, содержащей два развернутых в пространстве емкостных элемента, образованных тремя токопроводящими поверхностями, одна из которых является общей и заземлена, две катушки индуктивности, каждая из которых соединена со своим емкостным элементом так, что образуется система из двух связанных колебательных контуров, настроенных на разные рабочие частоты, и согласующее устройство, два выхода которого подключены к разным катушкам индуктивности, а вход соединен с фидерной линией.The technical result can be implemented in a capacitive two-resonant VHF antenna, containing two capacitive elements deployed in space, formed by three conductive surfaces, one of which is common and grounded, two inductors, each of which is connected to its capacitive element so that a system of two coupled oscillatory circuits tuned to different operating frequencies, and a matching device, two outputs of which are connected to different inductors, and the input is connected n with feeder line.
Технический результат достигается тем, что в каждую катушку индуктивности введены диэлектрическая гайка с резьбой и резьбовой диэлектрический сердечник с короткозамкнутым медным кольцом по окружности сердечника, которое при вращении сердечника перемещается внутри катушки, что приводит к плавному изменению ее индуктивности и позволяет производить точную подстройку резонансных частот антенных контуров в необходимых пределах.The technical result is achieved by the fact that a dielectric nut with a thread and a threaded dielectric core with a short-circuited copper ring around the circumference of the core, which during rotation of the core moves inside the coil, is introduced into each inductor, which leads to a smooth change in its inductance and allows for fine tuning of the resonant frequencies of the antenna contours within the necessary limits.
Электрическая схема предлагаемой антенны и пример конструктивного исполнения элементов подстройки приведены на фиг. 1, 2.The electrical circuit of the proposed antenna and an example of the design of the tuning elements are shown in FIG. 12.
На фиг. 1 показаны:In FIG. 1 are shown:
1.1, 1.2, 1.3 - токопроводящие поверхности емкостных элементов;1.1, 1.2, 1.3 - conductive surfaces of capacitive elements;
2.1, 2.2 - катушки индуктивности с элементами подстройки;2.1, 2.2 - inductors with tuning elements;
3 - согласующее устройство.3 - matching device.
На фиг. 2 показано конструктивное исполнение элементов подстройки, установленных в катушках индуктивности 2.1 и 2.2 (см. фиг. 1):In FIG. 2 shows the design of the tuning elements installed in the inductors 2.1 and 2.2 (see Fig. 1):
2.3, 2.4 - резьбовые сердечники;2.3, 2.4 - threaded cores;
2.5, 2.6 - медные кольца;2.5, 2.6 - copper rings;
2.7, 2.8 - диэлектрические гайки.2.7, 2.8 - dielectric nuts.
Работа заявляемой антенны с элементами подстройки ее рабочей частоты осуществляется следующим образом.The operation of the claimed antenna with elements for adjusting its operating frequency is as follows.
В режиме излучения от передатчика по фидерной линии к антенне через согласующее устройство 3 (см. фиг. 1) подводится напряжение сигнала той или иной высокой частоты. Резонанс возникает в том антенном контуре, частота настройки которого совпадает с частотой подводимого сигнала. При этом между развернутыми в пространстве токопроводящими поверхностями 1.1 и 1.2 или 1.3 и 1.2 (см. фиг. 1) емкостного элемента соответствующего антенного контура возникает переменное напряжение высокой частоты, в Q раз превышающее по величине входное напряжение (Q - добротность антенного контура). Высокочастотное электрическое поле, действующее между токопроводящими поверхностями, индуцирует в окружающем пространстве токи смещения, циркуляция которых приводит к возникновению электромагнитного излучения.In the radiation mode from the transmitter on the feeder line to the antenna through the matching device 3 (see Fig. 1) the voltage of a signal of one or another high frequency is supplied. Resonance occurs in the antenna circuit, the tuning frequency of which coincides with the frequency of the input signal. In this case, between the conductive surfaces 1.1 and 1.2 or 1.3 and 1.2 (see Fig. 1) of the capacitive element of the corresponding antenna circuit that are deployed in space, an alternating high-frequency voltage arises, which is Q times the input voltage (Q is the quality factor of the antenna circuit). A high-frequency electric field acting between conductive surfaces induces bias currents in the surrounding space, the circulation of which leads to the appearance of electromagnetic radiation.
В режиме подстройки частоты производится вращение резьбового сердечника 2.3 или 2.4 (см. фиг. 2), в результате чего происходит линейное перемещение короткозамкнутого медного кольца 2.5 или 2.6 (см. фиг. 2) внутри катушки индуктивности 2.1 или 2.2 (см. фиг. 2) соответственно. Взаимодействие магнитного поля катушки индуктивности и магнитного поля, обусловленного наведенной в короткозамкнутом медном кольце 2.5 или 2.6 ЭДС, приводит к изменению индуктивности катушки 2.1 или 2.2, а перемещение медного кольца 2.5 или 2.6 - к плавному изменению рабочей частоты антенны.In the frequency adjustment mode, the threaded core 2.3 or 2.4 is rotated (see Fig. 2), as a result of which the snapped copper ring 2.5 or 2.6 (see Fig. 2) is linearly moved inside the inductor 2.1 or 2.2 (see Fig. 2 ) respectively. The interaction of the magnetic field of the inductor and the magnetic field caused by induced in the short-circuited copper ring 2.5 or 2.6 EMF leads to a change in the inductance of the coil 2.1 or 2.2, and the movement of the copper ring 2.5 or 2.6 leads to a smooth change in the operating frequency of the antenna.
Промышленная применимость устройства достигается тем, что для его изготовления могут быть использованы широко распространенные материалы и технологии. Резьбовые сердечники (2.3, 2.4) и диэлектрические гайки (2.7, 2.8) могут быть изготовлены из любого диэлектрического материала (эбонит, стеклотекстолит, АБС пластик и др.) путем токарной обработки. Медное кольцо (2.5, 2.6) может быть изготовлено из тонкой листовой меди марок М, П или Т путем пайки.Industrial applicability of the device is achieved by the fact that for its manufacture can be used widespread materials and technologies. Threaded cores (2.3, 2.4) and dielectric nuts (2.7, 2.8) can be made of any dielectric material (ebonite, fiberglass, ABS plastic, etc.) by turning. The copper ring (2.5, 2.6) can be made of thin sheet copper of grades M, P or T by soldering.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144584A RU2700332C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Capacitive two-resonance antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144584A RU2700332C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Capacitive two-resonance antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2700332C1 true RU2700332C1 (en) | 2019-09-16 |
Family
ID=67989913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018144584A RU2700332C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Capacitive two-resonance antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2700332C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2828603C1 (en) * | 2024-08-16 | 2024-10-14 | Акционерное общество "Схемотехника" (АО "Схемотехника") | Dual-band vhf stripline antenna |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4358762A (en) * | 1979-10-03 | 1982-11-09 | Robert Bosch Gmbh | Inductive transducer responsive to displacement along a path |
US6734831B2 (en) * | 2000-12-06 | 2004-05-11 | Nippon Antena Kabushiki Kaisha | Dual-resonance antenna |
US6873299B2 (en) * | 2001-12-20 | 2005-03-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dual resonance antenna apparatus |
RU2610387C1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-02-09 | Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" | Capacitive double-resonance array for frequency usb |
-
2018
- 2018-12-14 RU RU2018144584A patent/RU2700332C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4358762A (en) * | 1979-10-03 | 1982-11-09 | Robert Bosch Gmbh | Inductive transducer responsive to displacement along a path |
US6734831B2 (en) * | 2000-12-06 | 2004-05-11 | Nippon Antena Kabushiki Kaisha | Dual-resonance antenna |
US6873299B2 (en) * | 2001-12-20 | 2005-03-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dual resonance antenna apparatus |
RU2610387C1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-02-09 | Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" | Capacitive double-resonance array for frequency usb |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2828603C1 (en) * | 2024-08-16 | 2024-10-14 | Акционерное общество "Схемотехника" (АО "Схемотехника") | Dual-band vhf stripline antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2711310C (en) | Electrically variable inductor, associated tunable filter and methods | |
CN107408918B (en) | Radio frequency oscillator | |
RU174319U1 (en) | MOBILE NE / HF VIBRATOR ANTENNA | |
US8860618B2 (en) | Internal FM antenna | |
WO2019208253A1 (en) | Antenna device and communication terminal apparatus | |
RU2470424C1 (en) | Small-size capacitive antenna with matching inductance coil | |
JP6315109B2 (en) | Power supply device | |
US20050073466A1 (en) | Helical Coil, Magnetic Core Antenna | |
US2884632A (en) | Antenna tuning system | |
RU2700332C1 (en) | Capacitive two-resonance antenna | |
RU2610387C1 (en) | Capacitive double-resonance array for frequency usb | |
RU2490785C1 (en) | Metamaterial resonance structure | |
KR101700934B1 (en) | Planar fractal metamaterial resonator and energy flux increasing apparatus for wireless power transfer | |
KR101776263B1 (en) | Metamaterial antenna | |
RU2696882C1 (en) | Resonance tunable antenna | |
US20050242915A1 (en) | Multi-tap coil | |
RU2751648C1 (en) | Quickly reconfigurable short-wave capacitive transceiving antenna | |
GB2422959A (en) | A method of variable tuning for a loop antenna | |
RU2828603C1 (en) | Dual-band vhf stripline antenna | |
RU2728736C1 (en) | Medium-wave band capacitive transceiving antenna | |
RU2680674C1 (en) | Resonant spiral antenna | |
US11469508B1 (en) | Communications device with electrically small antenna and settable operating curve and related method | |
RU190840U1 (en) | Multi-turn transceiver antenna | |
US2470882A (en) | Receiver input circuit | |
RU183768U1 (en) | Variable Frequency Vibrating Antenna with Ferrite Core |