RU2728757C1 - Device for near-field magnetic coupling - Google Patents
Device for near-field magnetic coupling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2728757C1 RU2728757C1 RU2019122660A RU2019122660A RU2728757C1 RU 2728757 C1 RU2728757 C1 RU 2728757C1 RU 2019122660 A RU2019122660 A RU 2019122660A RU 2019122660 A RU2019122660 A RU 2019122660A RU 2728757 C1 RU2728757 C1 RU 2728757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- receiving
- antenna
- field
- transmitting
- Prior art date
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title abstract 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title abstract 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title abstract 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005404 magnetometry Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type
-
- H04B5/26—
-
- H04B5/73—
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи информации, а более конкретно - к устройствам для организации канала связи посредством модулирования низкочастотных магнитных полей и может быть использовано для передачи информации между различными подземными, подводными и другими объектами.The invention relates to the field of information transmission, and more specifically to devices for organizing a communication channel by modulating low-frequency magnetic fields and can be used to transfer information between various underground, underwater and other objects.
Известно устройство передачи информации посредством модулирования магнитных волн [Патент США №3898565, МПК Н04В 5/00, Н04В 5/0043, опубл. 05.08.1975], содержащее приемник для магнитной связи, в состав которого входят: источник возбуждения; антенный блок; схема обработки сигналов; управляющая схема. Источник возбуждения предназначен для формирования сигнала в антенном элементе, выполненном на основе тонкой магнитной пленки. Антенный блок состоит из корпуса и антенны, состоящей из сердечника, тонкой магнитной пленки и катушки. Схема обработки сигнала содержит детектор, сигнал на выходе которого пропорционален разнице между максимальными положительной и отрицательной ассиметричными амплитудами обрабатываемого сигнала, и фильтр. Выходной сигнал схемы обработки поступает на управляющую схему, формирующую сигнал отрицательной обратной связи, подаваемый на катушку обратной связи, а также подаваемый на усилитель звуковой частоты и динамики.Known device for transmitting information by modulating magnetic waves [US Patent No. 3898565, IPC
Недостатком такого устройства является передача информации в аналоговом виде, что значительно ухудшает помехозащищенность системы связи, так как используемый частотный диапазон перегружен промышленными и городскими помехами. Аналоговые виды модуляции имеют низкую стойкость к шумам и помехам, а также не позволяют регенерировать сигнал, т.е. восстанавливать сигнал, принятый с ошибками. Кроме того, чувствительный элемент, содержащий сердечник и катушку, помимо магнитной составляющей полезного сигнала способен принимать электрические помехи от работающего электротехнического оборудования. Современное импульсное оборудование формирует широкий спектр электрических помех, который в значительной мере снижает рабочую дальность устройства передачи данных.The disadvantage of such a device is the transmission of information in analog form, which significantly worsens the noise immunity of the communication system, since the used frequency range is overloaded with industrial and urban interference. Analog types of modulation have low immunity to noise and interference, and also do not allow signal regeneration, i.e. restore a signal received with errors. In addition, the sensing element containing the core and the coil, in addition to the magnetic component of the useful signal, is capable of receiving electrical interference from operating electrical equipment. Modern pulse equipment generates a wide range of electrical interference, which significantly reduces the operating range of the data transmission device.
Известно устройство беспроводной связи с использованием только магнитной составляющей поля [Патент США №6219529, МПК Н04В 7/24, опубл. 17.04.2001], состоящее из приемника, где в качестве чувствительного к магнитному полю элемента используется аморфный магнитоимпедансный элемент, сопротивление которого изменяется в соответствии с параметрами модулированного магнитного поля.A known wireless communication device using only the magnetic component of the field [US Patent No. 6219529, IPC H04B 7/24, publ. 17.04.2001], consisting of a receiver, where an amorphous magneto-impedance element is used as a magnetic-field-sensitive element, the resistance of which changes in accordance with the parameters of the modulated magnetic field.
Недостатком такого устройства является невысокая чувствительность приемного элемента устройства связи - магнитоимпедансного датчика. Тогда как при реализации, например, подводных и подземных сетей передачи информации необходимо обеспечить высокую чувствительность приемного элемента - на уровне геомагнитных шумов.The disadvantage of such a device is the low sensitivity of the receiving element of the communication device - a magnetoimpedance sensor. Whereas when implementing, for example, underwater and underground networks of information transmission, it is necessary to ensure a high sensitivity of the receiving element - at the level of geomagnetic noise.
Известен также способ и устройство беспроводной связи посредством магнитной индукции [Патент США №2008/0171512, МПК Н04В 5/00, опубл. 17.07.2008], описывающий способ сетевой передачи информации посредством модулирования переменного магнитного поля. Передатчик системы связи состоит из микроконтроллера, микросхемы прямого цифрового синтеза с источником тактирования, развязывающего трансформатора, усилителя мощности и передающей ферритовой магнитной антенны. Микроконтроллер управляет микросхемой прямого цифрового синтеза для формирования частотной, фазовой, широтно-импульсной и амплитудной манипуляций. Приемник системы связи состоит из приемной ферритовой антенны, нескольких каскадов усиления с автоматической регулировкой уровня усиления и микропроцессора.There is also known a method and device for wireless communication by means of magnetic induction [US Patent No. 2008/0171512, IPC
Недостатками известной конструкции являются низкая стойкость к электрическим помехам, к которым восприимчива приемная ферритовая магнитная антенна, и низкая стойкость к узкополосным помехам в силу применения простейших видов манипуляций, отсутствия блоков канального кодирования.The disadvantages of the known design are low resistance to electrical interference, to which the receiving ferrite magnetic antenna is susceptible, and low resistance to narrowband interference due to the use of the simplest types of manipulations, the absence of channel coding units.
Наиболее близким техническим решением является устройство ближнепольной магнитной связи [Бабицкий А.Н., Беляев Б.А., Боев Н.М., Сушков А.А., Клешнина С.А., Королев Е.В., Галеев Р.Г. Системы ближнепольной магнитной передачи информации // Системы связи и радионавигации, 2017. - 416 с. (прототип)], включающее передающую часть, содержащую канальный декодер, формирователь комплексной огибающей, квадратурный смеситель, цифро-аналоговый преобразователь, усилитель мощности и передающую магнитную антенну, и приемную часть, содержащую магнитную антенну, в качестве которой может быть использован датчик слабых магнитных полей на основе тонких магнитных пленок, каскад автоматической регулировки усиления, аналого-цифровой преобразователь, квадратурный смеситель, блок демодуляции и канальный декодер.The closest technical solution is a near-field magnetic communication device [Babitsky A.N., Belyaev B.A., Boev N.M., Sushkov A.A., Kleshnina S.A., Korolev E.V., Galeev R.G. ... Systems of near-field magnetic information transmission // Communication and radio navigation systems, 2017 .-- 416 p. (prototype)], comprising a transmitting part containing a channel decoder, a complex envelope shaper, a quadrature mixer, a digital-to-analog converter, a power amplifier and a transmitting magnetic antenna, and a receiving part containing a magnetic antenna, which can be a weak magnetic field sensor based on thin magnetic films, an automatic gain control stage, analog-to-digital converter, quadrature mixer, demodulation unit and channel decoder.
Недостатком конструкции прототипа является чувствительность к электрической составляющей электромагнитных помех, что значительно ограничивает дальность работы системы связи в условиях городского электромагнитного шума. Конструкция применяемого широкополосного датчика слабых магнитных полей на основе тонких магнитных пленок не имеет элементов электрического экранирования и не предназначена для эксплуатации в условиях промышленных и городских шумов.The disadvantage of the prototype design is the sensitivity to the electrical component of electromagnetic interference, which significantly limits the range of operation of the communication system in conditions of urban electromagnetic noise. The design of the used broadband sensor of weak magnetic fields based on thin magnetic films does not have electrical shielding elements and is not intended for operation in industrial and urban noise.
Наряду с этим, из предыдущего уровня техники известен малогабаритный высокочастотный магнитометр [п.м. РФ №163174, МПК G01R 33/05, опубл. 10.07.2016, бюл. №19], предназначенный для применения в измерительной технике и в магнитометрии, а также используемый в качестве высокочастотной магнитной антенны. Магнитометр содержит многослойную печатную плату, на которой размещаются микрополосковые резонаторы с тонкой магнитной пленкой. Особенностью конструкции является использование компенсационной катушки магнитных полей, выполненной в виде печатной индуктивности на нескольких слоях многослойной печатной платы.Along with this, a small-sized high-frequency magnetometer is known from the prior art [r.m. RF No. 163174, IPC G01R 33/05, publ. 10.07.2016, bul. No. 19], intended for use in measuring technology and magnetometry, and also used as a high-frequency magnetic antenna. The magnetometer contains a multilayer printed circuit board on which microstrip resonators with a thin magnetic film are placed. A design feature is the use of a compensation coil of magnetic fields, made in the form of a printed inductance on several layers of a multilayer printed circuit board.
Использование такого малогабаритного высокочастотного магнитометра в качестве высокочастотной магнитной антенны позволяет реализовать все преимущества компенсационной схемы измерений и при этом не экранировать высокочастотную составляющую магнитного поля. К тому же все элементы конструкции малогабаритного высокочастотного магнитометра, за исключением микрополоскового резонатора с тонкими магнитными пленками и компенсационной катушки, могут быть размещены внутри электромагнитного экрана с целью повышения стойкости устройства к электромагнитным помехам.The use of such a small-sized high-frequency magnetometer as a high-frequency magnetic antenna makes it possible to realize all the advantages of the compensation measurement circuit without screening the high-frequency component of the magnetic field. In addition, all structural elements of a small-sized high-frequency magnetometer, with the exception of a microstrip resonator with thin magnetic films and a compensation coil, can be placed inside an electromagnetic shield in order to increase the device's resistance to electromagnetic interference.
Техническим результатом изобретения является повышение стойкости системы ближнепольной магнитной связи к электрическим помехам, а также повышение помехозащищенности системы при работе в условиях узкополосных помех.The technical result of the invention is to increase the resistance of the near-field magnetic communication system to electrical interference, as well as to increase the noise immunity of the system when operating in conditions of narrow-band interference.
Технический результат достигается тем, что в устройстве ближнепольной магнитной связи, включающем передающую часть с интерфейсом приема данных от источника информации, канальным кодером, блоком многочастотной модуляции, цифро-аналоговым преобразователем, усилителем мощности, передающей магнитной антенной и приемную часть с приемной магнитной антенной, где в качестве приемной магнитной антенны используется датчик слабых магнитных полей на основе микрополоскового резонатора с тонкими магнитными пленками, а также каскадом автоматической регулировки усиления, аналого-цифровым преобразователем, демодулятором, декодером и интерфейсом передачи данных потребителю, новым является то, что компенсационная катушка датчика слабых магнитных полей выполнена в виде печатной индуктивности на нескольких слоях многослойной печатной платы и располагается под магнитной пленкой, а все элементы приемной антенны, за исключением микрополоскового резонатора с тонкими магнитными пленками и компенсационной катушки, находятся внутри электромагнитного экрана.The technical result is achieved by the fact that in a near-field magnetic communication device comprising a transmitting part with an interface for receiving data from an information source, a channel encoder, a multifrequency modulation unit, a digital-to-analog converter, a power amplifier, a transmitting magnetic antenna and a receiving part with a receiving magnetic antenna, where as a receiving magnetic antenna, a weak magnetic field sensor based on a microstrip resonator with thin magnetic films is used, as well as a cascade of automatic gain control, an analog-to-digital converter, a demodulator, a decoder and a data transmission interface to the consumer, the new thing is that the compensation coil of the weak magnetic fields is made in the form of a printed inductance on several layers of a multilayer printed circuit board and is located under the magnetic film, and all elements of the receiving antenna, with the exception of a microstrip resonator with thin magnetic films and a compensation coil and, are inside the electromagnetic shield.
Существенным отличием заявляемого устройства от прототипа, является применение датчика слабых магнитных полей на основе микрополоскового резонатора с тонкими магнитными пленками, в котором компенсационная катушка (катушка обратной связи), выполнена в виде печатной индуктивности на нескольких слоях многослойной печатной платы и расположена под магнитной пленкой. Это позволяет компенсировать низкочастотную составляющую магнитного поля и не экранировать высокочастотную составляющую магнитного поля. Такая особенность дает возможность экранировать элементы конструкции датчика и всего приемного устройства, что значительно снижает его чувствительность к электрической составляющей электромагнитного поля.A significant difference between the claimed device and the prototype is the use of a weak magnetic field sensor based on a microstrip resonator with thin magnetic films, in which a compensation coil (feedback coil) is made in the form of a printed inductance on several layers of a multilayer printed circuit board and is located under the magnetic film. This allows you to compensate for the low-frequency component of the magnetic field and not screen the high-frequency component of the magnetic field. This feature makes it possible to screen the structural elements of the sensor and the entire receiving device, which significantly reduces its sensitivity to the electric component of the electromagnetic field.
Таким образом, перечисленные выше отличительные от прототипа признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».Thus, the above-listed features distinguishing from the prototype make it possible to conclude that the proposed technical solution meets the “novelty” criterion.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что известно применение адаптивной многочастотной модуляции с кодированием (COFDM) для борьбы с импульсными помехами в системах ближнепольной магнитной связи с подземными и подводными объектами [Бабицкий А.Н., Беляев Б.А., Боев Н.М, Сушков А.А., Клешнина С.А., Королев Е.В., Галеев Р Г. Системы ближнепольной магнитной передачи информации // Системы связи и радионавигации, 2017. - 416 с]. Известно использование многочастотной модуляции (OFDM) при решении задач только подводной связи [п. US 8682244 В2, МПК Н04В 13/02, опубл. 25.03.2014]. Известен и датчик слабых магнитных полей на основе микрополоскового резонатора с тонкими магнитными пленками [п.м. РФ №163174, МПК G01R 33/05, опубл. 10.07.2016, бюл. №19], но при их использовании с остальными элементами схемы, проявляются новые свойства: конструкция датчика позволяет компенсировать низкочастотную составляющую магнитного поля и не экранировать высокочастотную составляющую магнитного поля, при этом становится возможной экранировка элементов конструкции датчика и всего приемника системы связи, что делает его нечувствительным к электрической составляющей электромагнитного поля; одновременно с этим для передачи сигнала используется многочастотная модуляция с канальным кодированием (COFDM), что в итоге повышает эффективность работы системы связи в условиях помех и дает возможность работы в условиях промышленного и городского шума.Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that it is known to use coded adaptive multifrequency modulation (COFDM) to combat impulse noise in near-field magnetic communication systems with underground and underwater objects [Babitsky A.N., Belyaev B.A., Boev N .M, Sushkov A.A., Kleshnina S.A., Korolev E.V., Galeev RG. Near-field magnetic transmission systems // Communication and radio navigation systems, 2017. - 416 p.]. It is known to use multifrequency modulation (OFDM) when solving problems of only underwater communication [p. US 8682244 B2, IPC Н04В 13/02, publ. 03/25/2014]. Known and a sensor of weak magnetic fields based on a microstrip resonator with thin magnetic films [p.m. RF No. 163174, IPC G01R 33/05, publ. 10.07.2016, bul. No. 19], but when they are used with other elements of the circuit, new properties appear: the design of the sensor allows you to compensate for the low-frequency component of the magnetic field and not screen the high-frequency component of the magnetic field, while it becomes possible to screen the structural elements of the sensor and the entire receiver of the communication system, which makes it insensitive to the electrical component of the electromagnetic field; at the same time, channel coded multifrequency modulation (COFDM) is used for signal transmission, which ultimately increases the efficiency of the communication system in interference conditions and makes it possible to work in industrial and city noise.
Таким образом, заявляемое изобретение представляет собой совокупность известных элементов, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, но совместное использование этих элементов в такой функциональности не следует явным образом из известного уровня техники и позволяет повышать стойкость системы ближнепольной магнитной связи к электрическим помехам, а также повышать помехозащищенность системы при работе в условиях узкополосных помех. Все вышеперечисленное позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».Thus, the claimed invention is a set of known elements, the choice of which and the connection between which are carried out on the basis of known rules, but the joint use of these elements in such functionality does not explicitly follow from the prior art and makes it possible to increase the resistance of the near-field magnetic communication system to electrical interference , as well as to increase the noise immunity of the system when operating in conditions of narrow-band interference. All of the above allows us to conclude that the technical solution meets the “inventive step” criterion.
Данное техническое решение поясняется чертежом (фиг. 1), где изображена структурная схема устройства ближнепольной магнитной связи; чертежом общего вида приемной антенны (фиг. 2) и чертежом (фиг. 3) приемной антенны с разнесенными частями.This technical solution is illustrated by a drawing (Fig. 1), which shows a structural diagram of a near-field magnetic communication device; a general view of a receiving antenna (FIG. 2) and a drawing (FIG. 3) of a receiving antenna with spaced apart parts.
Устройство ближнепольной магнитной связи включает в себя (фиг. 1) передающую (1) и приемную (2) части. Передающая часть (1) включает последовательно соединенные интерфейс (3), канальный кодер (4), модулятор (5), квадратурный смеситель (6), цифро-аналоговый преобразователь (7), усилитель мощности (8) и передающую антенну (9), которые могут быть выполнены в виде отдельных блоков или в виде единого передающего устройства. Передающая часть (1) через канал связи (10) соединена с приемной частью (2). Приемная часть (2) включает последовательно соединенные приемную антенну (11), систему автоматической регулировки усиления (12), аналого-цифровой преобразователь (13), квадратурный смеситель (14), демодулятор (15), канальный декодер (16) и интерфейс (17), которые могут быть выполнены в виде отдельных блоков или в виде единого приемного устройства.The near-field magnetic communication device includes (Fig. 1) transmitting (1) and receiving (2) parts. The transmitting part (1) includes a series-connected interface (3), a channel encoder (4), a modulator (5), a quadrature mixer (6), a digital-to-analog converter (7), a power amplifier (8) and a transmitting antenna (9), which can be made as separate blocks or as a single transmitting device. The transmitting part (1) is connected through the communication channel (10) to the receiving part (2). The receiving part (2) includes a serially connected receiving antenna (11), an automatic gain control system (12), an analog-to-digital converter (13), a quadrature mixer (14), a demodulator (15), a channel decoder (16) and an interface (17 ), which can be made as separate blocks or as a single receiving device.
Конструкция приемной антенны (11) показана на фиг. 2, на фиг. 3 показан чертеж конструкции с разнесенными частями. Электроника приемной антенны (11) размещена внутри электромагнитного экрана (18), снаружи экрана расположены микрополосковый резонатор (19) с тонкими магнитными пленками (20) и компенсационная катушка (21). Электромагнитные экран (18), показанный на фиг. 2 и фиг. 3, может быть выполнен, например, из немагнитных сплавов латуни или алюминия. Части экрана скрепляются между собой таким образом (фиг. 3), чтобы все элементы, за исключением микрополоскового резонатора (19) с тонкими магнитными пленками (20) и компенсационной катушки (21), находились внутри электромагнитного экрана (18). При этом связь между элементами устройства осуществляется через печатную плату, для которой предусматривается паз (фиг.3) в электромагнитном экране (18).The design of the receiving antenna (11) is shown in FIG. 2, FIG. 3 shows a drawing of the structure with exploded parts. The electronics of the receiving antenna (11) is located inside the electromagnetic screen (18), outside the screen there are a microstrip resonator (19) with thin magnetic films (20) and a compensation coil (21). The electromagnetic shield (18) shown in FIG. 2 and FIG. 3 can be made, for example, of non-magnetic alloys of brass or aluminum. The parts of the shield are fastened together in such a way (Fig. 3) that all elements, except for the microstrip resonator (19) with thin magnetic films (20) and the compensation coil (21), are inside the electromagnetic shield (18). In this case, the connection between the elements of the device is carried out through a printed circuit board, for which a groove (Fig. 3) is provided in the electromagnetic screen (18).
Устройство работает следующим образом: При работе передатчика (1) системы ближнепольной магнитной связи информация от источника данных в цифровом виде поступает через интерфейс (3) на канальный кодер (4) для повышения помехоустойчивости канала связи, выходной сигнал с канального кодера поступает на модулятор (5), формирующий комплексную огибающую сигнала с многочастотной модуляцией, которая переносится на несущую частоту квадратурным смесителем (6). Выходной сигнал квадратурного смесителя (6) преобразуется в аналоговый вид цифро-аналоговым преобразователем (7), после чего сигнал поступает на усилитель мощности (8). Усилитель мощности (8) формирует сигнал для передающей антенны (9), которая формирует модулированное переменное магнитное поле в канале связи (10). Переменное магнитное поле регистрируется приемной антенной (11) приемника системы связи (2). Сигнал с выхода приемной антенны (11) поступает на каскад автоматической регулировки усиления (12), после чего аналого-цифровым преобразователем (13) выполняется преобразование сигнала в цифровой вид. Далее с выхода аналого-цифрового преобразователя (13) цифровой сигнал поступает на квадратурный смеситель (14), который переносит спектр сигнала на промежуточную частоту. Выходной сигнал квадратурного смесителя (14) подается на демодулятор (15), выполняющий функции синхронизации и демодулирования сигнала с многочастотной модуляцией. Выходной сигнал демодулятора поступает на канальный декодер (16), выходные данные которого посредством интерфейса (17) в цифровом виде передаются потребителю (приемнику данных).The device works as follows: When the transmitter (1) of the near-field magnetic communication system is operating, information from the data source in digital form is fed through the interface (3) to the channel encoder (4) to increase the noise immunity of the communication channel, the output signal from the channel encoder goes to the modulator (5 ), which forms a complex envelope of a signal with multifrequency modulation, which is transferred to the carrier frequency by a quadrature mixer (6). The output signal of the quadrature mixer (6) is converted into analog form by a digital-to-analog converter (7), after which the signal is fed to the power amplifier (8). The power amplifier (8) generates a signal for the transmitting antenna (9), which generates a modulated alternating magnetic field in the communication channel (10). The alternating magnetic field is recorded by the receiving antenna (11) of the receiver of the communication system (2). The signal from the output of the receiving antenna (11) is fed to the automatic gain control stage (12), after which the signal is converted into digital form by the analog-to-digital converter (13). Further, from the output of the analog-to-digital converter (13), the digital signal enters the quadrature mixer (14), which transfers the signal spectrum to the intermediate frequency. The output signal of the quadrature mixer (14) is fed to the demodulator (15), which performs the functions of synchronization and demodulation of the multifrequency modulation signal. The output signal of the demodulator is fed to the channel decoder (16), the output data of which is transmitted in digital form to the consumer (data receiver) via the interface (17).
В связи с тем, что в качестве приемной антенны (11) используется датчик слабых магнитных полей на основе микрополоскового резонатора (19) с тонкими магнитными пленками (20), удается значительно улучшить характеристики системы ближнепольной магнитной связи. Указанный датчик обладает высокой чувствительностью, широкой полосой рабочих частот, постоянным коэффициентом преобразования во всем частотном диапазоне. Отличительной особенностью датчика является компенсационная катушка (21), выполненная в виде печатной индуктивности на нескольких слоях многослойной печатной платы, которая находится под магнитной пленкой, что позволяет компенсировать низкочастотную составляющую магнитного поля и не экранировать высокочастотную составляющую магнитного поля. Существенно важно, что такая конструкция датчика дает возможность экранировки его элементов и делает его нечувствительным к электрической составляющей электромагнитного поля.Due to the fact that a sensor of weak magnetic fields based on a microstrip resonator (19) with thin magnetic films (20) is used as a receiving antenna (11), it is possible to significantly improve the characteristics of the near-field magnetic communication system. The specified sensor has a high sensitivity, a wide band of operating frequencies, a constant conversion coefficient in the entire frequency range. A distinctive feature of the sensor is a compensation coil (21) made in the form of a printed inductance on several layers of a multilayer printed circuit board, which is located under a magnetic film, which allows compensating for the low-frequency component of the magnetic field and not shielding the high-frequency component of the magnetic field. It is essential that such a sensor design makes it possible to screen its elements and makes it insensitive to the electric component of the electromagnetic field.
Следует отметить, что в составе структурной схемы устройства ближнепольной магнитной связи присутствуют блоки канального кодирования и многочастотной модуляции сигнала (COFDM), за счет чего также повышается эффективность работы системы связи в условиях промышленных и городских помех.It should be noted that the block diagram of a near-field magnetic communication device contains channel coding and multi-frequency signal modulation (COFDM) blocks, which also increases the efficiency of the communication system in industrial and urban noise.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122660A RU2728757C1 (en) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Device for near-field magnetic coupling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122660A RU2728757C1 (en) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Device for near-field magnetic coupling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2728757C1 true RU2728757C1 (en) | 2020-07-31 |
Family
ID=72085781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019122660A RU2728757C1 (en) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Device for near-field magnetic coupling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2728757C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6219529B1 (en) * | 1994-07-19 | 2001-04-17 | Seiko Instruments Inc. | Wireless communication system using only the magnetic field component |
| US20080171512A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-17 | Utah State University | Methods and systems for wireless communication by magnetic induction |
| RU2536083C1 (en) * | 2013-07-16 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | Sensor of weak high-frequency magnetic fields |
| RU163174U1 (en) * | 2015-10-19 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | SMALL HIGH FREQUENCY MAGNETOMETER |
-
2019
- 2019-07-15 RU RU2019122660A patent/RU2728757C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6219529B1 (en) * | 1994-07-19 | 2001-04-17 | Seiko Instruments Inc. | Wireless communication system using only the magnetic field component |
| US20080171512A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-17 | Utah State University | Methods and systems for wireless communication by magnetic induction |
| RU2536083C1 (en) * | 2013-07-16 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | Sensor of weak high-frequency magnetic fields |
| RU163174U1 (en) * | 2015-10-19 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | SMALL HIGH FREQUENCY MAGNETOMETER |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь", СИСТЕМЫ СВЯЗИ И РАДИОНАВИГАЦИИ, Сборник тезисов, Под редакцией В.Ф. Шабанова, Красноярск 2016, с. 403-406. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6590400B2 (en) | Inductive signature measurement circuit | |
| JPS58151575A (en) | Electromagnetic geological survey device | |
| EP1227434A1 (en) | Communication device | |
| JP6373259B2 (en) | Signal selection in underground wiring detection | |
| JP2007502043A (en) | Unidirectional power transfer and bidirectional data transfer through a single inductive coupling | |
| GB539793A (en) | Improvements in or relating to fading compensation in radio receivers | |
| EP0435233B1 (en) | Displacement sensing circuit less influenced by external noises | |
| US11881639B2 (en) | Signal isolation and transmission device | |
| RU2728757C1 (en) | Device for near-field magnetic coupling | |
| US3898565A (en) | Magnetic wave communication system | |
| US9285386B2 (en) | Inductive rotational speed sensors | |
| EP3443367B1 (en) | Remote sensing using sensor resonator with sensor inductor coupled to resonator capacitor over shielded cable | |
| US5345473A (en) | Apparatus for providing two-way communication in underground facilities | |
| CN111030712B (en) | Through-the-earth magnetic field communication device | |
| US11309738B2 (en) | Recovery of modulation amplitude in wireless charger tx demodulation | |
| CN212935879U (en) | Signal isolation transmission device | |
| EP0649111A1 (en) | Noise reduction in identification system | |
| US6393265B1 (en) | Method and apparatus for two dimensional filtering in a communications system using a transformer system | |
| US20100066614A1 (en) | Communicating apparatus | |
| RU2073257C1 (en) | Small-sized induction converter | |
| RU2618518C1 (en) | Underwater communication unilateral system | |
| RU2155351C1 (en) | Induction magnetic receiver with noise suppression | |
| RU2075757C1 (en) | Sensor of induced magnetic fields (variants) | |
| SU1081575A2 (en) | Device for measuring variable magnetic field | |
| SU1287080A1 (en) | Reception device for underground pipeline locator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201008 Effective date: 20201008 |