RU2700332C1 - Capacitive two-resonance antenna - Google Patents

Capacitive two-resonance antenna Download PDF

Info

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
Application number
RU2018144584A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Геннадьевич Божченко
Владимир Васильевич Кононов
Владимир Петрович Морозов
Original Assignee
Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" filed Critical Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника"
Priority to RU2018144584A priority Critical patent/RU2700332C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700332C1 publication Critical patent/RU2700332C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas

Abstract

FIELD: antenna equipment.
SUBSTANCE: invention relates to antenna engineering and can be used in designing transceiving antenna devices for VHF radio communication equipment of frequency band. Antenna comprises two capacitance elements developed in space, formed by three current-conducting surfaces, one of which is common and grounded, two inductance coils, each of which is connected to its capacitive element so that a system of two coupled oscillatory circuits is formed, tuned to different operating frequencies, and a matching device, two outputs of which are connected to different inductance coils, and the input is connected to a feeder line. At that, each inductance coil is provided with a dielectric threaded nut and a threaded dielectric core with a short-circuited copper ring along the core circumference, which during core rotation moves inside coil, which leads to smooth change of its inductance and enables to fine-tune resonant frequencies of antenna circuits within required limits.
EFFECT: technical result consists in ensuring constancy of structurally specified working frequencies of a capacitive two-resonant VHF antenna when installed on a permanent operation object by enabling their rapid adjustment.
1 cl, 2 dwg

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.

Figure 00000001
Figure 00000001

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)

Емкостная двухрезонансная УКВ антенна, содержащая три токопроводящие поверхности, одна из которых заземлена, а две другие образуют попарно с ней два развернутых в пространстве емкостных элемента, две катушки индуктивности, один вывод каждой катушки подключен к одной из двух токопроводящих поверхностей, и согласующее устройство, выходы которого подключены ко вторым выводам катушек индуктивности, при этом один вывод согласующего устройства заземлен, а вход подключен к центральному проводнику фидерной линии, отличающаяся тем, что в каждую катушку индуктивности введены диэлектрическая гайка с резьбой и резьбовой диэлектрический сердечник с короткозамкнутым медным кольцом по окружности сердечника.A capacitive two-resonant VHF antenna containing three conductive surfaces, one of which is grounded, and the other two form in pairs two capacitive elements deployed in space, two inductors, one output of each coil is connected to one of two conductive surfaces, and a matching device, outputs which are connected to the second terminals of the inductors, while one terminal of the matching device is grounded, and the input is connected to the center conductor of the feeder line, characterized in that each A threaded dielectric nut and a threaded dielectric core with a short-circuited copper ring around the core circumference are introduced into the inductance coil.
RU2018144584A 2018-12-14 2018-12-14 Capacitive two-resonance antenna RU2700332C1 (en)

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)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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
US7034767B2 (en) Helical coil, Magnetic core antenna
RU2470424C1 (en) Small-size capacitive antenna with matching inductance coil
JP6315109B2 (en) Power supply device
US2884632A (en) Antenna tuning system
Dautov et al. Analysis and experimental validation of circularly slotted near-field WPT systems
RU2700332C1 (en) Capacitive two-resonance antenna
RU2610387C1 (en) Capacitive double-resonance array for frequency usb
RU2490785C1 (en) Metamaterial resonance structure
KR101776263B1 (en) Metamaterial antenna
KR101700934B1 (en) Planar fractal metamaterial resonator and energy flux increasing apparatus for wireless power transfer
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
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
KR102023911B1 (en) Dual band Helical Antenna with fine tuning capability for operating frequencies
US2470882A (en) Receiver input circuit
RU183768U1 (en) Variable Frequency Vibrating Antenna with Ferrite Core