RU2751648C1 - Quickly reconfigurable short-wave capacitive transceiving antenna - Google Patents

Quickly reconfigurable short-wave capacitive transceiving antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2751648C1
RU2751648C1 RU2020128462A RU2020128462A RU2751648C1 RU 2751648 C1 RU2751648 C1 RU 2751648C1 RU 2020128462 A RU2020128462 A RU 2020128462A RU 2020128462 A RU2020128462 A RU 2020128462A RU 2751648 C1 RU2751648 C1 RU 2751648C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
capacitive
frequency
capacitive element
hopping
Prior art date
Application number
RU2020128462A
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 RU2020128462A priority Critical patent/RU2751648C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2751648C1 publication Critical patent/RU2751648C1/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

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: antennas.SUBSTANCE: invention relates to antenna technology and can be used in manufacture of transceiving antenna apparatuses for radio communication equipment in the HF frequency range. According to the invention, the quickly configurable short-wave capacitive transceiving antenna is comprised of a capacitive element deployed in space in form of two flat current-conducting surfaces located perpendicular to each other, as well as a variable inductance coil and a movable coupling coil connected with the capacitive element so as to electrically form a resonant oscillatory circuit configurable by frequency. The variable inductance coil provides smooth reconfiguration of the operating frequency of the capacitive antenna. The frequency hopping is provided by the additional current-conducting plates of different sizes installed in the capacitive element configured to be electrically connected to the lower horizontal current-conducting surface of the capacitive element according to a predetermined algorithm using a switching unit. The capacitance in the antenna circuit is therein changed by hopping, and the operating frequency of the antenna is changed accordingly. The value of the frequency jump will depend on the area of the additionally connected plates, and the number of discrete operating frequencies of the antenna configuration will be determined by the amount thereof.EFFECT: technical result of the invention is the expanded operational capabilities of the capacitive transceiving antenna due to implementation of resonant frequency hopping of the antenna circuit therein.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании приемо-передающих антенных устройств для аппаратуры радиосвязи коротковолнового диапазона частот.The invention relates to antenna technology and can be used to create transceiving antenna devices for radio communication equipment in the short-wave 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 емкостная приемо-передающая антенна средневолнового диапазона (см. патент на изобретение RU 2728736, МПК H01Q 9/04, опубл. 30.07.2020), выбранная в качестве прототипа.Known analogs are a small-sized capacitive antenna with a matching inductance coil (see patent for invention of the Russian Federation No. 2470424, M.cl. H01Q 9/04, publ. 20.12.2012), as well as a capacitive transmitting and receiving antenna of the medium wavelength range (see. patent for invention RU 2728736, IPC H01Q 9/04, publ. 07/30/2020), selected as a prototype.

Данный прототип содержит развернутый в пространстве емкостный элемент в виде двух плоских токопроводящих поверхностей, расположенных перпендикулярно друг к другу. К емкостному элементу подключены катушка переменной индуктивности и подвижная катушка связи так, что электрически образуется перестраиваемый по частоте резонансный колебательный контур (антенный контур).This prototype contains a capacitive element deployed in space in the form of two flat conductive surfaces located perpendicular to each other. A variable inductance coil and a movable coupling coil are connected to the capacitive element so that a frequency-tunable resonant oscillatory circuit (antenna circuit) is electrically formed.

В коротковолновой радиосвязи часто применяется режим передачи, при котором рабочая частота скачкообразно изменяется по определенному алгоритму, задаваемому программным образом. Длительность передачи на любой из частот не превышает сотен или даже десятков миллисекунд, что требует соответствующей скорости перестройки резонансной частоты антенного контура емкостной антенны.In shortwave radio communication, a transmission mode is often used, in which the operating frequency hops according to a certain algorithm set in software. The duration of transmission at any of the frequencies does not exceed hundreds or even tens of milliseconds, which requires the corresponding speed of tuning the resonant frequency of the antenna circuit of the capacitive antenna.

В прототипе перестройка резонансной частоты антенного контура осуществляется путем введения в катушку переменной индуктивности ферромагнитного сердечника. При этом время перестройки рабочей частоты емкостной антенны оказывается существенно больше требуемого и в зависимости от интервала перестройки может составлять десятки и более секунд.In the prototype, the tuning of the resonant frequency of the antenna circuit is carried out by introducing a variable inductance of a ferromagnetic core into the coil. In this case, the tuning time of the operating frequency of the capacitive antenna turns out to be significantly longer than the required one and, depending on the tuning interval, can be tens or more seconds.

Быстрая (скачкообразная) перестройка частоты в емкостной антенне может быть реализована путем скачкообразного изменения величины емкости емкостного элемента антенного контура.Fast (hopping) frequency hopping in a capacitive antenna can be implemented by hopping the value of the capacitance of the capacitive element of the antenna circuit.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей емкостной приемо-передающей антенны путем реализации скачкообразной перестройки ее рабочей частоты по заданному алгоритму. The aim of the invention is to expand the functionality of a capacitive transmitting-receiving antenna by implementing a hopping of its operating frequency according to a given algorithm.

Технический результат достигается тем, что:The technical result is achieved by:

- с целью реализации скачкообразной перестройки резонансной частоты антенного контура в его емкостный элемент введены дополнительные токопроводящие пластины, подключение которых позволяет скачкообразно изменять его емкость и, соответственно, рабочую частоту антенны;- in order to implement the hopping of the resonant frequency of the antenna circuit, additional conductive plates are introduced into its capacitive element, the connection of which makes it possible to jumpwise change its capacitance and, accordingly, the operating frequency of the antenna;

- с целью обеспечения возможности задания алгоритма скачкообразной перестройки рабочей частоты емкостной антенны введен блок коммутации, обеспечивающий электрическое подключение в заданном порядке дополнительных токопроводящих пластин к нижней горизонтальной токопроводящей поверхности емкостного элемента.- in order to provide the possibility of setting the algorithm for hopping the operating frequency of the capacitive antenna, a switching unit is introduced, which provides electrical connection in a predetermined order of additional conductive plates to the lower horizontal conductive surface of the capacitive element.

На чертеже изображено:The drawing shows:

Фиг. 1 - Электрическая схема антенного контура быстро перестраиваемой емкостной приемо-передающей антенны коротковолнового диапазона, где цифрами обозначено:FIG. 1 - Electrical diagram of the antenna circuit of a quickly tunable capacitive receiving-transmitting antenna of the short-wave range, where the numbers indicate:

1 - токопроводящие поверхности емкостного элемента;1 - conductive surfaces of the capacitive element;

2 - катушка переменной индуктивности;2 - variable inductance coil;

3 - катушка связи;3 - communication coil;

4 - дополнительные токопроводящие пластины;4 - additional conductive plates;

5 - блок коммутации.5 - switching unit.

Быстро перестраиваемая емкостная приемо-передающая антенна коротковолнового диапазона состоит из развернутого в пространстве емкостного элемента, образованного двумя плоскими токопроводящими поверхностями 1, например, из листовой меди. Одна из токопроводящих поверхностей располагается горизонтально, а другая устанавливается выше перпендикулярно к ней. К емкостному элементу подключены соединенные последовательно катушка переменной индуктивности 2 и подвижная катушка связи 3 так, что вместе с ним они образуют перестраиваемый по частоте резонансный колебательный (антенный) контур (см. фиг. 1). Рабочая частота емкостной антенны, равная резонансной частоте антенного контура, определяется величиной суммарной индуктивности катушек 2 и 3, а также величиной емкости емкостного элементаA rapidly tunable capacitive transmitting and receiving antenna of the short wavelength range consists of a capacitive element deployed in space, formed by two flat conductive surfaces 1, for example, of sheet copper. One of the conductive surfaces is located horizontally, and the other is installed above perpendicular to it. A variable inductance coil 2 and a movable coupling coil 3 are connected in series to the capacitive element so that together with it they form a frequency-tunable resonant oscillatory (antenna) circuit (see Fig. 1). The operating frequency of the capacitive antenna, equal to the resonant frequency of the antenna circuit, is determined by the value of the total inductance of coils 2 and 3, as well as the value of the capacitance of the capacitive element

Figure 00000001
Figure 00000001

Медленная перестройка резонансной (рабочей) частоты антенного контура осуществляется катушкой 2, индуктивность которой может изменяться путем введения в катушку ферромагнитного сердечника.Slow tuning of the resonant (operating) frequency of the antenna circuit is carried out by coil 2, the inductance of which can be changed by introducing a ferromagnetic core into the coil.

Для обеспечения возможности быстрой скачкообразной перестройки резонансной частоты под верхней токопроводящей поверхностью 1 вертикально установлены дополнительные токопроводящие пластины 4, разновеликие по площади. Эти пластины могут в любом сочетании и любой последовательности электрически подключаться блоком коммутации 5 к нижней горизонтальной токопроводящей поверхности 1 емкостного элемента. При этом будет дискретно изменяться его суммарная емкость и, соответственно, резонансная частота антенного контура в соответствии с заданным алгоритмом. Величина приращения (скачка) частоты будет зависеть от площади дополнительно подключаемых пластин, а число дискретных рабочих частот настройки антенны будет определяться количеством дополнительных пластин 4.To ensure the possibility of rapid hopping of the resonant frequency under the upper conductive surface 1, additional conductive plates 4 are vertically installed, of different sizes in area. These plates can, in any combination and any sequence, be electrically connected by the switching unit 5 to the lower horizontal conductive surface 1 of the capacitive element. In this case, its total capacitance and, accordingly, the resonant frequency of the antenna circuit will discretely change in accordance with the specified algorithm. The magnitude of the frequency increment (jump) will depend on the area of the additionally connected plates, and the number of discrete operating frequencies of the antenna tuning will be determined by the number of additional plates 4.

Ввод высокочастотной энергии сигнала в антенный контур от внешнего источника осуществляется через катушку связи 3, расположенную соосно с катушкой 2 и связанную с ней единым магнитным полем (автотрансформаторная связь). Эта связь может изменяться путем продольного перемещения катушки связи, что приводит к изменению параметров входного импеданса антенны и позволяет производить подстройку согласования антенны с фидерной линией.The input of high-frequency signal energy into the antenna circuit from an external source is carried out through the coupling coil 3, located coaxially with the coil 2 and connected to it by a single magnetic field (autotransformer coupling). This connection can be changed by longitudinal movement of the coupling coil, which leads to a change in the parameters of the input impedance of the antenna and makes it possible to adjust the matching of the antenna with the feed line.

При излучении по фидерной линии от передатчика к катушке связи подводится напряжение сигнала высокой частоты. На резонансе между развернутыми в пространстве токопроводящими поверхностями емкостного элемента возникает переменное напряжение высокой частоты, в Q раз превышающее по величине входное напряжение, где Q является добротностью антенного контура. Высокочастотное электрическое поле большой напряженности, действующее в раскрыве емкостного элемента, индуцирует в окружающем пространстве токи смещения, благодаря которым и возникает излучение электромагнитной энергии.When radiating along the feeder line, a high-frequency signal voltage is applied from the transmitter to the communication coil. At resonance between the conductive surfaces of the capacitive element deployed in space, an alternating voltage of high frequency arises, which is Q times greater than the input voltage, where Q is the quality factor of the antenna circuit. A high-frequency electric field of high intensity, acting in the opening of the capacitive element, induces displacement currents in the surrounding space, due to which radiation of electromagnetic energy occurs.

Промышленная применимость устройства достигается тем, что для его изготовления могут быть использованы широко распространенные материалы и технологии.The industrial applicability of the device is achieved by the fact that widespread materials and technologies can be used for its manufacture.

Claims (1)

Быстро перестраиваемая емкостная приемо-передающая антенна коротковолнового диапазона, содержащая развернутый в пространстве емкостной элемент в виде двух плоских токопроводящих поверхностей, расположенных перпендикулярно друг к другу, катушку переменной индуктивности и катушку связи, соединенные с ним так, что электрически образуется перестраиваемый по частоте резонансный колебательный контур, отличающаяся тем, что для обеспечения скачкообразной перестройки рабочей частоты антенны между токопроводящими поверхностями емкостного элемента вертикально установлены дополнительные токопроводящие пластины, разновеликие по площади, а также введен блок коммутации, выполняющий электрическое подключение дополнительных токопроводящих пластин к нижней горизонтальной токопроводящей поверхности емкостного элемента по заданному алгоритму.A rapidly tunable short-wavelength capacitive receiving-transmitting antenna containing a capacitive element deployed in space in the form of two flat current-conducting surfaces located perpendicular to each other, a variable inductance coil and a coupling coil, connected to it so that an electrically tunable resonant oscillatory circuit is formed , characterized in that to ensure the hopping of the operating frequency of the antenna between the conductive surfaces of the capacitive element, additional conductive plates of different sizes are vertically installed, and a switching unit is introduced, which electrically connects additional conductive plates to the lower horizontal conductive surface of the capacitive element according to a given algorithm.
RU2020128462A 2020-08-26 2020-08-26 Quickly reconfigurable short-wave capacitive transceiving antenna RU2751648C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128462A RU2751648C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Quickly reconfigurable short-wave capacitive transceiving antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128462A RU2751648C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Quickly reconfigurable short-wave capacitive transceiving antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2751648C1 true RU2751648C1 (en) 2021-07-15

Family

ID=77020060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020128462A RU2751648C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Quickly reconfigurable short-wave capacitive transceiving antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751648C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040263409A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 Hart Robert T. Coaxial inductor and dipole EH antenna
RU2470424C1 (en) * 2011-10-12 2012-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" Small-size capacitive antenna with matching inductance coil
RU2610387C1 (en) * 2015-10-29 2017-02-09 Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" Capacitive double-resonance array for frequency usb
RU2625631C1 (en) * 2016-10-14 2017-07-17 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Small-size quickly retunable antenna

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040263409A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 Hart Robert T. Coaxial inductor and dipole EH antenna
RU2470424C1 (en) * 2011-10-12 2012-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" Small-size capacitive antenna with matching inductance coil
RU2610387C1 (en) * 2015-10-29 2017-02-09 Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" Capacitive double-resonance array for frequency usb
RU2625631C1 (en) * 2016-10-14 2017-07-17 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Small-size quickly retunable antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110771048B (en) RF transmitting apparatus and method for transmitting RF signal from antenna
JP6819753B2 (en) Antenna device and wireless device
KR101540193B1 (en) High efficiency and power transfer in wireless power magnetic resonators
US11211711B2 (en) Antenna dynamically matched with electromechanical resonators
RU2488927C1 (en) Tunable resonant antenna with matching device
RU154886U1 (en) SMALL VIBRATOR ANTENNA OF SYSTEMS OF DATA TRANSMISSION NETWORK IN THE RANGE OF MEDIUM AND INTERMEDIATE WAVES
RU174319U1 (en) MOBILE NE / HF VIBRATOR ANTENNA
RU2470424C1 (en) Small-size capacitive antenna with matching inductance coil
JP2004515183A (en) Device using antenna
RU2751648C1 (en) Quickly reconfigurable short-wave capacitive transceiving antenna
RU2610387C1 (en) Capacitive double-resonance array for frequency usb
Li et al. Investigation of wireless power transfer using planarized, capacitor-loaded coupled loops
Esser et al. Geometry tuning of an electrically small antenna for ionospheric heating
RU2696882C1 (en) Resonance tunable antenna
KR101776263B1 (en) Metamaterial antenna
RU2728736C1 (en) Medium-wave band capacitive transceiving antenna
Liashuk et al. Small monopole transceiver antenna for medium frequencies
EP3159966B1 (en) Antenna device and terminal
RU2700332C1 (en) Capacitive two-resonance antenna
RU186461U1 (en) RESONANT TUNING ANTENNA
RU189384U1 (en) Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load
KR20120134817A (en) Metamaterial antenna
CN112771720B (en) Resonant multipass antenna
RU183348U1 (en) Shortened resonant antenna
Yun et al. Dual-band cavity-backed slot antenna using series resonator