SE433023B - Loopantenn for radiokommunikation - Google Patents

Description

82Ü555'i~u den elektroniska utrustningen användas samtidigt som radio- sändning sker från loopantennen.

Min kända loopantenn uppvisar även ett antal ytterligare önskvärda egenskaper såsom vibrationsbeständighet, lågt stå- ende-våg-förhållande (bättre än l:l,3), liten storlek (endast ca 40 x 80 x 70 cm) samt högt Q-värde (bättre än 1000) vil- ket innebär dels att en ren från övertoner fri signal lämnar loopantennen vid sändning och dels att loopantennen lämpar sig för mottagning tack vare den smala bandbredden, vilket innebär att ej önskvärda signaler från närbelägna sändare undertrycks. En brist hos min kända loopantenn är det begrän- sade frekvensomfånget. Jag har nu överraskande funnit, att denna brist kan övervinnas genom att reducera antalet spol- varv som ligger parallellt över avstämningskondensatorn. Ge- nom denna åtgärd ökar antennens användbara frekvensomrâde uppåt från tidigare ca 16 MHz till ca 30 MHz. Tyvärr medför reducering av antalet varv även att horisontalstrålningsdia- grammet i närfältet förändras i negativ riktning eftersom inskärningarna inte blir lika utpräglade som tidigare, dvs. fältstyrkan inom nämnda sektorer vinkelrätt mot loopantennen tenderar att öka. Jag har emellertid helt överraskande fun- nit, att denna olägenhet kan rättas till genom att placera den konventionella bredbandstransformatorn osymmetriskt på den undre sidan av den kvadratiska kopplingsloopen, närmare bestämt på 1/3 av längden av kopplingsloopens undre sida.

Med denna placering av bredbandstransformatorn återställes de önskvärda inskärningarna i det horisontella strålningsdia- grammet till önskvärda -30 dB i antennens närområde.

Anledningen till att antennens övre användbara arbetsområde ökar från tidigare ca 16 MHz till ca 30 MHz är inte fullt klarlagd. Förmodligen uvpstår strökapacitans samt induktion mel- lan de i antennens svängningskrets inkopplade varven av spo- len och spolens övriga varv, vilka i elektriskt avseende är fritt flytande, vilket gör att antennen utstrålar i huvudsak fulla den tillförda effekten på de högsta frekvenserna. 820355?~u Genom att således kombinera de två nämnda åtgärderna med var- andra erhålles en loopantenn, som uppvisar alla de övriga önskvärda egenskaperna av min tidigare kända loopantenn.

Förutom att frekvensområdet för antennen enligt uppfinningen breddas, vilket i sig är en fördel, ökar antennens använd- ningsområde eftersom s.k. troposfärscatter nu kan utnyttjas.

Troposfärscatter innebär att radiovâgor på frekvenser inom antennens övre användbara frekvensområde genom spridning i troposfären utbreder sig över mycket stora avstånd utan att nämnvärt dämpas. Sändarens effekt kan således hållas låg, vil- ket är en fördel.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer att be- skrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritning- arna, i vilka fig. l visar ett elektriskt kopplingsschema för loopantennen enligt föreliggande uppfinning, fig. 2 visar loopantennen i perspektivvy från ena sidan och fig. 3 visar loopantennen enligt uppfinningen i perspektivvy från den and- ra sidan, fig. 4 är ett schematiskt kopplingsschema för en i antennen ingående omkopplare och fig. 5 är ett strålninge- diagram upptaget för närområdet av antennen enligt uppfin- ningen.

Kopplingsschemat för loopantennen enligt uppfinningen visas i fig. l. En skärmad koaxialkabel 1 av godtycklig längd för- binder loopantennen enligt uppfinningen med en ej visad radio- kommunikationsenhet, vilken består av en sändare och/eller mottagare. Den ej visade mottagaren förkopplas företrädesvis med en bredbandig HF-förstärkare i och för förbättring av signal-/brusförhållandet. Loopantennen innefattar på i och för sig känt sätt en kopplingsloop Ll, som är hårt induktivt kopp- lad till ett antennelement i form av en huvudloop eller fler- varvig spole L2, vilken är kopplad parallellt med en variabel avstämningskondensator C. En bredbandstransformator 2 förbin- der på känt sätt kopplingsloopen med koaxialkabeln l. Enligt uppfinningen anordnas en omkopplare 3 med vars hjälp ett el- 8205551-5! *f ler flera varv av spolen kan parallellkopplas med avstämnings- kondensatorn C. I den nedanstående beskrivna speciella utfö- ringsformen av loopantennen har omkopplaren 3 två lägen och i det ena av dessa lägen ligger endast ett varv av spolen parallellt med avstämningskondensatorn medan i det andra lä- get spolens samtliga varv ligger parallellt med avstämnings- kondensatorn. Det inses emellertid att flera omkopplingslägen kan förefinnas såsom visas i fig. l med streckade linjer.

I Det fysikaliska utförandet av loopantennen enligt uppfinningen framgår av figurerna 2 och 3. Spolen L2 har kvadratisk form och består av tre varv vilka medelst distanselement i form av stavar 4 av elektriskt isolerande plast är fixerade på fast avstånd från varandra. Medelst andra distanselement 5 i form av stavar i form av elektriskt isolerande plast nålls spolen fixerad på och elektriskt isolerad från ett underlag 6. Spolen är framställd av kopparrör med en diameter på 22mm och en väggtjocklek på 1 mm. Längden av kvadratens sida är 55 cm och centrumavståndet mellan spolvarven är 10 cm.

Spolens ena ände 7 är medelst en skiva 8 av elektriskt ledan de material, t.ex. koppar, ansluten till det ej visade ena belägget av en keramisk vakuumkondensator 9, vilken således _svarar mot den i fig. l visade kondensatorn C. Kondensatorns kapacitans är inställbar mellan 5 och 1000 pF genom vridning av en stav 10 som är mekaniskt ansluten till kondensatorns axel men som är elektriskt isolerad från denna. Spolens and- ra ände ll är medelst en skiva 12 av elektriskt ledande ma- terial, t.ex. koppar, ansluten till ett första kontaktbleck 13 av omkopplaren 3. Denna omkopplare har ett andra kontakt- bleck 14 (fig. 4) som medelst en skiva 15 av elektriskt le- dande material, t.ex. koppar, är anslutet till kondensatorns 9 ej visade andra belägg. Vidare innefattar omkopplaren 3 ett tredje kontaktbleck 16 som medelst en kontaktklämma 17 av elektriskt ledande material, t.ex. koppar, är anslutet till en punkt på spolen så belägen att ett varv av spolen är kopplat parallellt med avstämningskondensatorn 9 när omkopp- 8205551-Q se larens rörliga slid 18 (fig. 4) förbinder omkopplarens andra och tredje kontaktbleck med varandra. När den nämnda rörliga sliden 18 förbinder omkopplarens första och andra kontakt- bleck 13 resp. 14 med varandra är spolens samtliga varv kopp- lade parallellt över kondensatorn 9. Den rörliga sliden l8 förskjuts medelst en manöverstång l9, som är elektriskt iso- lerad från spolen och underlaget 6. När spolens samtliga tre varv är inkopplade parallellt över kondensatorn 7 sträcker sig antennens arbetsområde från ca 2 MHz till ca 7 MHz. När endast ett varv av spolen är inkopplat parallellt med konden- satorn 9 och övriga två varv i elektriskt avseende flyter fritt sträcker sig antennens användbara arbetsområde från ca 7 MHz till ca 30 MHz.

Skivorna 8 och 15 tjänstgör tillika som hållare för mekanisk fasthållning av avstämningskondensatorn 9.

Kopplingsloopen Ll har kvadratisk form med sidlängden 27 cm.

Kopplingsloopen uppvisar två hållare 20, 21 vilka är anordna- de i vardera änden av loopen och med hjälp av vilka loopen är fast förbunden med en cylindrisk stav 22, som är vridbart anordnad vid underlaget 6 för att medge vridning av kopplings- loopens plan relativt spolens L2 plan. När kopplingsloopens plan är anordnat vinkelrätt mot planet för loopen L2 är an- tennen grundavstämd för arbetsfrekvenser mellan ca 2 MHz till ca 16 MHz. Finavstämningen sker genom inställning av konden- satorn 9. När kopplingsloopens plan sammanfaller med planet för loopen L2 är antennen grundavstämd för frekvenser mellan ca 16 MHz till ca 30 MHz. Fininställningen sker genom trim- ning av avstämningskondensatorn 9.

För att anpassa kopplingsloopens Ll impedans till impedansen för den nämnda radiokommunikationsenheten finns den nämnda bredbandstransformatorn 2, vilken har formen av en toroid- kärna på vilken de i fig. l visade lindningarna finns antyd- da. Toroidkärnan är fastsatt mellan hâllarna 20 och 21 me- delst en ej visad stav av elektrisk isolerande material, vil- ken sträcker sig mellan nämnda hållare och genom toroidens 8203551-'3 6 centrum. Såsom inledningsvis omnämndes har jag funnit att denna transformator skall anslutas till kopplingsloopens undre sida på en plats belägen l/3 av längden av kopplingsloopens sida. Bredbandstransformatorns impedansomsättning är 5011: .200š1.Genom denna åtgärd får loopantennen de i fig. 5 visade karakteristiska inskärningarna 23, 24 i loopantennes horison- tella strålningsdiagram. Det är att märka att dessa inskär- ningar förekommer endast i antennens närområde. I områden längre bort är antennen rundstrålande i horisontalplanet.

Placeras bredbandstransformatorn i stället centralt på den undre sidan erhålles förvisso inskärningar, men inte alls lika kraftiga som ner till 30 dB. Det i fig. 5 visade strål- ningsdiagrammet har upptagits för frekvenserna 2,5, 4,0, 6,0, 8,0 och 14 MHz. Avståndet mellan loopantennen enligt uppfin- ningen och sändarantennen var 3,5 mm och kopplingsloopen var parallell med loopen L2. De koncentriska ringarna anger sig- nalens dämpning uttryckt i decibel räknat relativt en refe- renssignalnivå uppmätt i riktningen 00 (parallellt med loop- antennens plan). Den i fig. l visade koaxialkabeln l är dra-7 gen genom en ej visad central borrning i staven 22.

Under underlaget 6 finns kretsar för automatisk avstämning av antennen. Eftersom dessa kretsar inte utgör någon del av föreliggande uppfinning kommer de inte att beskrivas närmare.

Slutligen bör påpekas att de angivna antenndimensionerna kan förminskas och att en motsvarande förhöjning av antennens arbetsområde därvid erhålles.

Den visade utföringsformen av uppfinningen kan på många olika sätt modifieras och varieras inom ramen för uppfinningens grundtanke.

Claims (5)

7 ÜZÛEBSÉWU PATENTKRAV

1. Loopantenn för radiokommunikation, innefattande ett antenn- element i form av en av flera varv bestående spole (L2), en kopplingsloop (L1) som är vridbart anordnad inuti spolen, en bredbandstransformator (2) ansluten mellan kopplingsloopen och en radiokommunikationsenhet, en avstämningskondensator (9) för parallell koppling över spolens ändpunkter, samt distans- element (5, 22) av elektriskt isolerande material för uppbä- rande av spolen och kopplingskondensatorn samt för isolering av dessa enheter mot jord, k ä n n e t e c k n a d av en omkopplare (3) ansluten mellan avstämningskondensatorns (9) ena belägg och åtminstone ett valfritt varv på spolen (L2) för inkoppling av nämnda varv av spolen parallellt med av- stämningskondensatorn i och för utvidgning uppåt av loopan- tennens användbara frekvensomrâde, samt av att bredbands- transformatorn (2) är förlagd osymmetriskt på kopplings- loopen.

2. Loopantenn enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kopplingsloopen är i huvudsak kvadratisk och att bred- bandstransformatorn är anordnad på en punkt, som är belägen på 1/3 av längden av loopens undre horisontella sida.

3. Loopantenn enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att spolen (L2) är kvadratisk och har tre varv vilka alla är inkopplade när radiokommunikationsenhetens arbetsfrekvens ligger mellan ca 2 och ca 7 MHz och att endast ett varv av spolen är inkopplat när nämnda arbetsfrekvens ligger mellan ca 7 MHz och ca 30 MHz, varvid i det sistnämnda fallet strö- kapacitanser och induktans mellan det inkopplade varvet och övriga i elektriskt avseende fritt flytande varv medför för- skjutning uppåt av loopantennens användbara frekvensområde.

4. Loopantenn enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att omkopplaren (3) innefattar ett första kontaktbleck (13) som med en första skiva (12) är anslutet till spolens ena 48.20355'1-U *Z ände (11), ett andra kontaktbleck (14) som med.en andra skiva (15) är anslutet till ena belägget av avstämnings- kondensatorn (9), ett tredje kontaktbleck (16) som med en klämma (17) är anslutet till spolens första varv och en rörlig kontaktslid (18) för förbindelse av det andra kon- taktblecket med än det första, än det tredje, varjämte kondensatorns andra belägg är anslutet till spolens andra ände (7) medelst en tredje skiva (8).

5. Loopantenn enligt krav 4, varvid spolen är framställd av kopparrör, k ä n n e t e c k n a d av att distans- element (4) av isolerande material är anordnade mellan spolens enskilda varv samt att spolens radiella utsträck- ning är stor relativt dess axiella utsträckning, varvid spolens godhetstal är bättre än 1000. 7