WO2019199209A1 - Многоэлементная магнитная антенна дв и сдв диапазона частот - Google Patents
Многоэлементная магнитная антенна дв и сдв диапазона частот Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019199209A1 WO2019199209A1 PCT/RU2019/050042 RU2019050042W WO2019199209A1 WO 2019199209 A1 WO2019199209 A1 WO 2019199209A1 RU 2019050042 W RU2019050042 W RU 2019050042W WO 2019199209 A1 WO2019199209 A1 WO 2019199209A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- antenna
- external
- antenna elements
- parallel
- solenoid
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
- H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
Definitions
- the invention relates to antenna technology, namely to transmitting antennas of the long-wavelength (LW) and super-long-wavelength (WLD) frequency ranges.
- An umbrella type balloon antenna (RU 2340986, publ. 12/10/2008, H01Q 1/28) and an SDV mobile transmit antenna (RU 64436, publ. 06/27/2007, H01Q 1/14) are known from the prior art.
- These antennas which belong to the class of electric antennas, are characterized primarily by the fact that they are an asymmetric vertical antenna held in an upright position by means of airborne mobile devices (aerostat, BILA).
- the disadvantage of such analogues is the existence of dependence on environmental factors (gusts of wind, rain, thunderstorm), and the presence of a complex and lengthy operation to bring the ADD antenna to a healthy state, as well as the need for regular supply of fuel / electricity for the aerostat / UAV.
- Magnetic antennas are also known from the prior art for transmitting and receiving electromagnetic signals of the LW and SDV range — a transmitting linear magnetic antenna (RU 2428774 C1 MIC H01Q 7/06 publ. 09/10/2011), and a compact parametric antenna (US 5495259A publ. . 02.27.1996, H01Q 7/06).
- These antennas belonging to the class of magnetic Hertz dipoles, are united by the presence of an external winding of a solenoid wound on the surface of the dielectric frame, inside of which a magnetic circuit is located along its entire length.
- the antenna magnetic circuit is executed with a predetermined value of the magnetic and dielectric constant, in order to achieve the desired resonant frequency of the produced antenna.
- the objective of the claimed technical solution is to create a multi-element magnetic antenna of the DV and SDV frequency range with increased radiation power, while maintaining the ability to use on-board mobile objects in motion, without the need for supporting mast or aeronautical devices.
- the technical result of the claimed technical solution is to increase the noise immunity and signal propagation range.
- the multi-element magnetic antenna of the DW and SDV frequency range contains antenna elements fixed relative to each other and arranged in such a way that their central longitudinal axes are parallel and their volumes intersect a common plane orthogonal to their longitudinal axes,
- each antenna element consists of an external solenoid winding made of a multicore cable, the cores of which are located in insulating shell and laid in parallel, wound on a dielectric frame, the inner cavity of which contains a ferromagnetic core.
- the multi-element magnetic antenna of the DW and SDW frequency range is matched with the signal transmitter by means of an external capacitor or a group of external capacitors and a transformer.
- the ferromagnetic cores of the antenna elements are additionally made with a central longitudinal hole along its entire length, through which a cable of constant “control” current 1 ° is connected through which is connected by changing eigenvalue to change the magnetic permeability of the material of the ferromagnetic cores of the antenna elements in the longitudinal direction, which allows you to change the intrinsic resonance the apparent frequency of the antenna within the bandwidth of the constant "control” current 1 °.
- the antenna elements included in it are connected in series, while the input of the external coil of the solenoid of the first antenna element is connected to the output of the transmitter, and the output of the external coil of the solenoid of the last antenna element is connected to the input of the transmitter, the antenna elements so connected that the output of the external winding of the solenoid of one antenna element is connected to the input of the external winding of the solenoid of the next next antenna element.
- the antenna elements included in the antenna are connected in parallel, while the inputs of the external windings of the solenoids of all antenna elements are connected in parallel with the output of the transmitter, and accordingly, the outputs of the external windings of the solenoid of all antenna elements are connected in parallel with the input of the transmitter .
- the antenna elements included in its composition are included in a combined parallel and serial connection.
- the ferromagnetic core of each antenna element is made of a material with high magnetic permeability.
- the implementation of the claimed technical solution is made with the possibility of transmitting electromagnetic waves of a long wavelength of more than 1 km, in a stationary location.
- the implementation of the claimed technical solution was made with the possibility of transmitting electromagnetic waves of a long wavelength of more than 1 km, on board a moving object.
- it additionally contains a single-turn loop made of a coaxial cable and tightly enveloping the outer side surface of the multi-element magnetic antenna of the DW and SDW frequency ranges so that all antenna elements pass through its internal area.
- Figure 1 Serial connection of the antenna elements of a multi-element magnetic antenna LW and SDV frequency range.
- Figure 2 Parallel connection of the antenna elements of a multi-element magnetic antenna LW and SDV frequency range.
- Fig. 3 Parallel-serial connection of the antenna elements of the multi-element magnetic antenna of the LW and SDV frequency range.
- Figure 4 Parallel connection of the antenna elements of a multi-element magnetic antenna LW and C LW frequency range, without the use of a cable "control" bias current 1o.
- 5 is a General view of the totality of the antenna elements of a multi-element magnetic antenna of the DW and ADD frequency range.
- 1 stranded cable; 2 dielectric frame, the cavity of which contains a ferromagnetic core; 2 signal transmitter; 4 external capacitor or group of external capacitors; 5 transformer; 6 feedback block; 7 single-turn loop; 8 cable for supplying bias current 1 0 ; 9 is a common plane that the volumes of all antenna elements intersect, and which is orthogonal to their longitudinal axes; 10 antenna elements, the longitudinal central axis of which are parallel to each other.
- S cross-sectional area of the antenna element (including the external winding of the solenoid); L is the length of the antenna element.
- a multi-element magnetic antenna of the DW and LED range consists of antenna elements (10) fixed relative to each other, preferably on a supporting structure of non-conductive, non-magnetizing material.
- Each antenna element (10) contains an external solenoid winding made of a multicore cable (1) wound around a dielectric frame (2).
- the dielectric frame (2) of each antenna element (10) contains a ferromagnetic core.
- the external winding of the solenoid is made single-layer, and its veins are placed in an insulating sheath and laid in parallel.
- Antenna Element (10) has the shape of a cylinder or a polygonal prism, having a cross-sectional area (S), and length (L).
- Antenna elements (10) are located in a multi-element magnetic antenna of the DW and SDW range relative to each other in parallel and with the presence of an interval, despite the fact that their volumes intersect a common plane orthogonal to their longitudinal axes.
- the minimum number of antenna elements (10) required to achieve the claimed technical result is two. From the point of view of improving the efficiency of achieving a technical result, it is intended to use the most identical antenna elements, arrange them in parallel, and with an interval equal to at least one cross-sectional area of the antenna element, and arrange the antenna elements (10) in the longitudinal direction so that their ends lie in the same plane.
- the above-described arrangement is implemented with the goal of maximizing the effective mutual amplification of the longitudinal magnetic field lines arising in the body of the magnetic circuit of each of the antenna elements (10) of the antenna, as well as the transverse electric field lines arising in the body of the magnet wire and the dielectric frame of each element (10) , which leads to an increase in the radiated power of the multi-element magnetic antenna, in proportion to the number of antenna elements (10) in the composition of the multi-element magnetic antenna of the LW and SDV range pilots at, in the comparison of the radiated power from a single element.
- the ferromagnetic core of the antenna elements (10) is made with a high magnetic permeability if a signal transmitter is used which is capable of transmitting waves with a wavelength of more than 1 km.
- the ferromagnetic core of each antenna element (10) is made with a central longitudinal channel.
- the bias control current cable Io (8) is located in the aforementioned central longitudinal channel of each ferromagnetic core of each antenna element (10), which is part of the antenna and is connected to a direct current generator located in the feedback unit (6).
- Such a need may arise when using constant capacitors.
- the multi-element magnetic antenna of the LW and C LW frequency ranges additionally contains a single-turn loop (7) made of a coaxial cable and tightly enveloping the lateral surface of the outer antenna elements (10) of the multi-element magnetic antenna LF and SDV of the frequency range .
- the loop (7) is located parallel to the turns of the external windings of the solenoid of the antenna elements (10). This single-turn loop (7), in particular, allows recording data on the amplitude value of the signal to the feedback unit (6).
- the feedback block (6) is a means for manually or automatically tuning the antenna circuit into resonance by changing the magnitude of the magnetization current 1 ° in the cable (8).
- the feedback unit (6) includes an electronic computer (hereinafter referred to as the computer) transmitting information in the form of ASCII characters in asynchronous mode, in accordance with the developed program, an input precision spectrometric digital-analog device, and an output generator direct current with a pair of integrated operational power amplifiers supplying a “control” bias current 1o cable (8) in accordance with the code received from the bus connecting the feedback unit (6) with COMPUTER.
- the computer transmitting information in the form of ASCII characters in asynchronous mode, in accordance with the developed program, an input precision spectrometric digital-analog device, and an output generator direct current with a pair of integrated operational power amplifiers supplying a “control” bias current 1o cable (8) in accordance with the code received from the bus connecting the feedback unit (6) with COMPUTER.
- the external coil of the solenoid is made of stranded wire (1), in which the cores are placed in an insulating sheath and laid in parallel, and has a coordinated phase connection with the external windings of the solenoid of each of the remaining antenna elements (10).
- a coordinated phase switching is necessary to reduce reflection, as well as to protect the generator and increase the maximum possible transmission power along the path, and increase the radiation power of the multi-element magnetic antenna of the DW and ADS frequency ranges.
- the external winding of the solenoid of each antenna element (10) is connected to the transmitter (3) of the signals via the cable for supplying the excitation current.
- the signal transmitter (3) is configured to transmit ultra-long waves, i.e. with a wavelength of more than 1 km.
- Each antenna element is matched with a signal transmitter (3) by means of an external capacitor or a group of external capacitors (4) of the multi-element magnetic antenna of the LW and SDV frequency ranges and a transformer (5). Alignment is necessary for the propagation condition along the traveling wave path.
- Antenna elements (10) in an embodiment of the claimed technical solution are connected to each other in series (Fig. 1).
- Antenna elements (10) in an embodiment of the claimed technical solution are connected to each other in parallel ( Figure 2).
- Antenna elements (10) in an embodiment of the claimed technical solution are connected to each other in series-parallel (Fig. C).
- the transmitter (3) of the signals is matched to the multi-element magnetic antenna of the DV and SDV frequency ranges with the help of a matching transformer (5), which is connected through the used external capacitors (4) or a group of external capacitors (4), each - the first of which is located at the input and output of the multi-element magnetic antenna of the DV and SDV frequency ranges.
- a bias current supply cable (8) passes through the central longitudinal channel of the ferromagnetic core of each of the antenna elements in a sequential order.
- the serial connection of the external windings of the antenna element solenoid (10) means the connection of an external capacitor (4) at the input of the multi-element magnetic antenna of the DV and SDV frequency range with the input of the external winding of the solenoid of the first antenna element in the multi-element magnetic antenna of the DV and SDV frequency range, the output of which is connected to the input of the external coil of the solenoid of the next next antenna element (10), and so on until the last antenna element (10), the output of the external coil of the solenoid of which is connected to the external cone Satoru (4) at the output of the multielement magnetic VLF antenna ET and frequency range.
- Such a connection provides an increase in the inductance La of the multi-element magnetic antenna of the LW and SDV frequency range in proportion to the number of included antenna elements (9) in the composition of the multi-element magnetic antenna of the LW and SDV frequency range, with identical external capacitors used (4) or a group of capacitors (4), which leads to a decrease in the value of the resonant frequency C of the excitation current circuit of the multi-element magnetic antenna of the DW and SDE of the frequency range.
- a parallel connection implies a parallel connection of all inputs of the external windings of the antenna element solenoid (10) with an external capacitor (4) at the input of the multi-element magnetic antenna of the LW and SDV frequency ranges, and, accordingly, all outputs of the external windings of the a Lenoid of antenna elements (10) with an external capacitor at the output of a multi-element magnetic antenna of the DW and SDE frequency ranges.
- Such a connection contributes to a decrease in the inductance La of the multi-element magnetic antenna of the DW and LEDs of the frequency range, proportional to the number of included antenna elements, with the same external capacitors used (4) or a group of capacitors, which leads to an increase in the value of the resonance frequency fo of the excitation current loop of the multi-element magnetic antenna of the DW and SDE of the frequency range.
- Serial-parallel connection implies a circuit, an example of which is shown in figure 2, - the inputs of the external windings of the solenoid of two antenna elements (10), the outputs of which are also connected in parallel, are connected to the capacitor at the input of the multi-element magnetic antenna of the DV and SDV frequency range and then sequentially connected to the inputs of the external windings of the solenoid of two other antenna elements (10), the inputs of which are also parallel connected to each other, and the outputs are parallel connected to the capacitor at the output of the multi-element magnetic magnetic antenna DV and SDV frequency range.
- Such a combination of serial and parallel connections of the external windings of the antenna element solenoid allows achieving the desired inductance La of the multi-element magnetic antenna of the DW and the LEDs of the frequency range necessary to achieve, in combination with the capacitors used, the desired value of the natural resonant frequency fo of the current loop excitation of a multi-element magnetic antenna of the DW and SDE frequency range for a given value of the frequency of the “carrier” f over a given frequency range.
- the claimed multi-element magnetic antenna of the DV and SDW range in the radiation mode works as follows: a direct current is applied to the magnetization current cable (8), which controls the magnetic permeability of the ferromagnetic cores of the antenna elements (2), which in turn affects the frequency of the resonant of the antenna circuit of the “excitation” current flowing through the external windings of the solenoids of the antenna elements (2).
- the direct current value is changed using a direct current generator located in the feedback block (6) and allows you to change the natural resonant frequency of the antenna circuit of the “excitation” current to smoothly adjust the antenna elements to resonance, which allows you to achieve the maximum possible radiation power of the antenna.
- the use of such a multi-element magnetic antenna of the DW and SDW frequency ranges leads to better coordination of the system with the surrounding space, increases the radiation resistance, which accordingly leads to an increase in the radiation power of the antenna.
- the number of antenna elements (10) in the embodiments of the claimed technical solution can vary from two to tens or more, depending on the capabilities and needs of the transmission.
- An increase in the radiation power of a multi-element magnetic antenna of the DV and SDV frequency ranges leads to an increase in the noise immunity and accuracy characteristics of the system, improves resolution and increases the range of signal propagation.
- Figure 1 shows an example embodiment of a specific implementation of a multi-element magnetic antenna of the LW and SDV frequency range, consisting of 4 antenna elements connected in series.
- the transmitter (3) is matched to the multi-element magnetic antenna of the DV and SDV frequency ranges by means of external capacitors or a group of capacitors (4) of a given capacity and a transformer (5) with a given transformation ratio.
- a bias current of a given magnitude is applied to the bias cable (8), which controls the magnetic permeability of the ferromagnetic core of each antenna element (10), which in turn affects the value of the resonant frequency of the antenna for the same capacitors used.
- the direct current value is set using the direct current generator (6), and it provides tuning of the antenna elements to resonance, which leads to an increase in the radiation power of the multi-element magnetic antenna of the DW and SDE frequency range.
- An increase in the radiation power of the multi-element magnetic antenna of the DW and SDW frequency ranges is almost linearly associated with an increase in the noise immunity and accuracy characteristics of the system, improves the resolution and increases the range of signal propagation.
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Изобретение относится к антенной технике, а именно к передающим ан- теннам диапазона частот ДВ и СДВ. Антенна содержит антенные элементы, зафиксированные относительно друг друга неподвижно и расположенные та- ким образом, что их центральные продольные оси параллельны, а их объемы пересекают общую плоскость, ортогональную их продольным осям. Каждый антенный элемент состоит из внешней обмотки соленоида, выполненной из многожильного кабеля, жилы которого размещены в изоляционной оболочке и уложены параллельно, намотанного на диэлектрический каркас, внутренняя полость которого содержит ферромагнитный сердечник. Каждый антенный элемент согласован с передатчиком сигналов посредством внешнего конден- сатора или группы внешних конденсаторов и трансформатора. Использование заявленного технического решения позволяет повысить помехоустойчивость и увеличить дальность действия распространения сигнала.
Description
Многоэлементная магнитная антенна ДВ и СДВ диапазона частот
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к антенной технике, а именно к передающим ан- теннам длинноволнового (ДВ) и сверхдлинноволнового (СДВ) диапазона ча стот.
Уровень техники
Из уровня техники известна аэростатная антенна зонтичного типа (RU 2340986, опуб.10.12.2008, H01Q 1/28) и мобильная передающая антенна СДВ диапазона (RU 64436, опуб. 27.06.2007, H01Q 1/14). Эти антенны, относящиеся к классу электрических антенн, характеризуются прежде всего тем, что пред- ставляют собой несимметричную вертикальную антенну, удерживаемую в вертикальном положении при помощи воздушных мобильных приспособле- ний (аэростат, БИЛА). Недостатком таких аналогов является существование зависимости от факторов окружающей среды (порывы ветра, дождь, гроза), и наличие многосложной и длительной операции по приведению СДВ антенны в работоспособное состояние, а также необходимость в регулярных поставках топлива/электроэнергии для аэростата/БПЛА.
Из уровня техники известны также магнитные антенны, предназначен- ные для передачи и приема электромагнитных сигналов ДВ и СДВ диапазона - передающая линейная магнитная антенна (RU 2428774 С1 МИК H01Q 7/06 опуб. 10.09.2011), и компактная параметрическая антенна (US 5495259А опуб. 27.02.1996, H01Q 7/06). Эти антенны, относящиеся к классу магнитных дипо- лей Герца, объединяет наличие внешней обмотки соленоида, намотанной на поверхность диэлектрического каркаса, внутри которого по всей его длине располагается магнитопровод. Магнитопровод антенн исполняется с задан- ным значением магнитной и диэлектрической проницаемости, для достижения искомой резонансной частоты изготавливаемой антенны.
Недостатком данных аналогов является недостаточная радиационная эффективность, которая может быть скомпенсирована для рассчитываемой одиночной антенны лишь за счет увеличения максимальной возможной под- водимой мощности, для чего требуется увеличение диаметра магнитопровода. И как следствие, пропорционального увеличения его длины и длины самой ан- тенны. Это обстоятельство, в совокупности с тем, что для повышения радиа- ционной эффективности, длина магнитопровода выбирается не менее чем в 20-30 раз больше диаметра внешней обмотки соленоида, накладывает суще- ственные ограничения на возможности размещения и использования доста- точно мощной антенны на борту подвижных объектов.
Сущность изобретения
Задачей заявленного технического решения является создание мно- гоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот с увеличенной мощностью излучения, при сохранении возможности использования на борту мобильных объектов находящихся в движении, без необходимости использо- вания поддерживающих мачтовых или воздухоплавающих устройств.
Технический результат заявленного технического решения заключа- ется в повышении помехоустойчивости и дальности действия распростране- ния сигнала.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что много- элементная магнитная антенна ДВ и СДВ диапазона частот, содержит антен- ные элементы, зафиксированные относительно друг друга неподвижно и рас- положенные таким образом, что их центральные продольные оси парал- лельны, а их объемы пересекают общую плоскость, ортогональную их про- дольным осям,
при этом каждый антенный элемент состоит из внешней обмотки соле- ноида, выполненной из многожильного кабеля, жилы которого размещены в
изоляционной оболочке и уложены параллельно, намотанного на диэлектри- ческий каркас, внутренняя полость которого содержит ферромагнитный сер- дечник.
В частном случае многоэлементная магнитная антенна ДВ и СДВ диапа- зона частот согласована с передатчиком сигналов посредством внешнего кон- денсатора или группы внешних конденсаторов и трансформатора.
В частном случае реализации заявленного технического решения ферро- магнитные сердечники антенных элементов дополнительно выполнены с цен- тральным продольным отверстием по всей своей длине, через которые проло- жен, соединенный с генератором постоянного тока, кабель постоянного «управляющего» тока 1о обеспечивающего возможность посредством измене- ния собственной величины изменять магнитную проницаемость материала ферромагнитных сердечников антенных элементов в продольном направле- нии, что позволяет изменять собственную резонансную частоту антенны в пределах полосы пропускания постоянного «управляющего» тока 1о.
В частном случае реализации заявленного технического решения входя- щие в ее состав антенные элементы включены последовательно, при этом вход внешней обмотки соленоида первого антенного элемента соединен с выходом передатчика, а выход внешней обмотки соленоида последнего антенного эле- мента соединен с входом передатчика, причем антенные элементы соединены таким образом, что выход внешней обмотки соленоида одного антенного эле- мента соединен с входом внешней обмотки соленоида следующего очередного антенного элемента.
В частном случае реализации заявленного технического решения входя- щие в состав антенны антенные элементы включены параллельно, при этом входы внешних обмоток соленоидов всех антенных элементов параллельно соединены с выходом передатчика, и соответственно выходы внешних обмо- ток соленоида всех антенных элементов параллельно соединены с входом пе редатчика.
В частном случае реализации заявленного технического решения входя- щие в ее состав антенные элементы включены комбинированным параллель- ным и последовательным соединением.
В частном случае реализации заявленного технического решения ферро- магнитный сердечник каждого антенного элемента выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью.
В частном случае реализации заявленного технического решения выпол- нена с возможностью передачи электромагнитных волн длинной волны более 1 км, при стационарном размещении.
В частном случае реализации заявленного технического решения выпол- нена с возможностью передачи электромагнитных волн длинной волны более 1 км, на борту подвижного объекта.
В частном случае реализации заявленного технического решения допол- нительно содержит одновитковую петлю, выполненную из коаксиального ка- беля и плотно обволакивающую внешнюю боковую поверхность многоэле- ментной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот таким образом, что через ее внутреннюю площадь проходят все антенные элементы.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения сле- дуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного техни- ческого решения с использованием чертежей, на которых показано:
Фиг.1 - Последовательное соединение антенных элементов многоэле- ментной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот.
Фиг.2 - Параллельное соединение антенных элементов многоэлемент- ной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот.
Фиг.З - Параллельно-последовательное соединение антенных элемен- тов многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот.
Фиг.4 - Параллельное соединение антенных элементов многоэлемент- ной магнитной антенны ДВ и С ДВ диапазона частот, без использования кабеля «управляющего» тока подмагничивания 1о.
Фиг.5 - Общий вид на совокупность антенных элементов многоэлемент- ной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 многожильный кабель; 2 диэлектрический каркас, полость кото- рого содержит ферромагнитный сердечник ; 2 передатчик сигналов ; 4 внешний конденсатор или группа внешних конденсаторов; 5 трансформа- тор; 6 блок обратной связи ; 7 одновитковая петля; 8 кабель подведения тока подмагничивания 10; 9 общая плоскость, которую пересекают объемы всех антенных элементов, и которая ортогональна их продольным осям; 10 антенные элементы, продольные центральные оси которых расположены па- раллелъно друг друга.
Также на фигуре 5 обозначены следующие позиции: S площадь попе- речного сечения антенного элемента (включая внешнюю обмотку соленоида) ; L длина антенного элемента.
Раскрытие изобретения
Многоэлементная магнитная антенна ДВ и СДВ диапазона состоит из антенных элементов (10), зафиксированных относительно друг друга непо- движно, предпочтительно на поддерживающей конструкции из непроводя- щего, не намагничивающегося материала. Каждый антенный элемент (10) со- держит внешнюю обмотку соленоида, выполненную из многожильного кабеля (1), намотанного на диэлектрический каркас (2). Диэлектрический каркас (2) каждого антенного элемента (10) содержит ферромагнитный сердечник. Внешняя обмотка соленоида выполнена однослойной, а ее жилы размещены в изоляционной оболочке и уложены параллельно. Антенный элемент (10)
имеет форму цилиндра или многоугольной призмы, обладая площадью попе- речного сечения (S), и длиной (L).
Антенные элементы (10) расположены в многоэлементной магнитной антенне ДВ и СДВ диапазона относительно друг друга параллельно и с нали- чием интервала, при том, что их объемы пересекают общую плоскость, орто- тональную их продольным осям. Минимальное количество антенных элемен- тов (10) необходимое для достижения заявленного технического результата равно двум. С точки зрения улучшения эффективности достижения техниче- ского результата, предполагается стремление к использованию максимально идентичных антенных элементов, расположению их параллельно, и с интерва- лом равному не менее одной площади поперечного сечения антенного эле- мента, и расположению антенных элементов (10) в продольном направлении таким образом, чтобы их торцы лежали в одной плоскости.
Вышеописанная компоновка реализуется с целью максимально эффек- тивного взаимного усиления возникающих в теле магнитопровода каждого из антенных элементов (10) антенны продольных магнитных силовых линий, а также поперечных электрических силовых линий, возникающих в теле магни- топровода и диэлектрического каркаса каждого из элементов (10), которое приводит к увеличению излучаемой мощности многоэлементной магнитной антенны, пропорционально количеству антенных элементов (10) в составе многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, в сравне- нии с излучаемой мощностью одиночного элемента.
Ферромагнитный сердечник антенных элементов (10) выполнен с высо- ким значением магнитной проницаемости, если применяется передатчик сиг- налов выполненный с возможностью передачи волн с длинной волны более 1 км.
В варианте реализации заявленного технического решения ферромаг- нитный сердечник каждого антенного элемента (10) выполнен с центральным продольным каналом. При этом кабель управляющего тока подмагничивания
Io (8) расположен в упомянутом центральном продольном канале каждого фер- ромагнитного сердечника каждого антенного элемента (10), входящего в со- став антенны и соединен с генератором постоянного тока, расположенном в блоке обратной связи (6). В данном варианте заявленного технического реше- ния дополнительно реализована возможность выбора рабочей точки, и изме- нения магнитной проницаемости в продольном направлении материала маг- нитопровода антенного элемента (10) посредством изменения величины тока подмагничивания 1о, благодаря которому возможно изменение собственной частоты антенных элементов в пределах его полосы пропускания, то есть осу- ществлять плавную подстройку антенного контура в резонанс с частотой «не- сущей» f. Такая необходимость может возникнуть при использовании посто- янных по величине конденсаторов.
В варианте реализации заявленного технического решения многоэле- ментная магнитная антенна ДВ и С ДВ диапазона частот дополнительно содер- жит одновитковую петлю (7), выполненную из коаксиального кабеля и плотно обволакивающую боковую поверхность крайних антенных элементов (10) многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот. Петля (7) расположена параллельно виткам внешних обмоток соленоида антенных эле- ментов (10). Данная одновитковая петля (7), в частности позволяет регистри- ровать данные об амплитудном значении сигнала на блок обратной связи (6).
Блок обратной связи (6) является средством для ручной или автоматиче- ской подстройки антенного контура в резонанс, посредством изменения вели- чины тока подмагничивания 1о в кабеле (8). Для этой цели, в состав блока об- ратной связи (6) включают электронно-вычислительную машину (далее - ЭВМ), передающую в асинхронном режиме информацию в виде символов ASCII, в соответствии с разработанной программой, входное прецизионное спектрометрическое цифроаналоговое устройство, и выходной генератор по- стоянного тока с парой интегральных операционных усилителей мощности, питающей «управляющим» током подмагничивания 1о кабель (8) в соответ- ствии с кодом, полученным с шины, соединяющей блок обратной связи (6) с
ЭВМ. Ориентируясь на графические и измерительные данные частотного спектра, отображенного на экране ЭВМ, можно вручную или автоматически, по уровню «пика» сигнала (по максимуму показания) изменением величины тока подмагничивания 1о в кабеле (8) подстроить антенный контур в резонанс с частотой «несущей» f.
Внешняя обмотка соленоида выполнена из многожильного провода (1), в котором жилы размещены в изоляционной оболочке и уложены парал- лельно, и имеет согласованное включение по фазе с внешними обмотками со- леноида каждого из остальных антенных элементов (10). Согласованное вклю- чение по фазе необходимо для уменьшения отражения, а также для защиты генератора и увеличения максимально возможной мощности передачи по тракту, и увеличения мощности излучения многоэлементной магнитной ан- тенны ДВ и СДВ диапазона частот.
Внешняя обмотка соленоида каждого антенного элемента (10) соеди- нена с передатчиком (3) сигналов посредством кабеля подведения тока воз- буждения. Передатчик сигналов (3) выполнен с возможностью передачи сверхдлинных волн, т.е. с длинной волны более 1 км.
Каждый антенный элемент согласован с передатчиком (3) сигналов по- средством внешнего конденсатора или группы внешних конденсаторов (4) многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот и трансфор- матора (5). Согласование необходимо для условия распространения вдоль тракта бегущей волны.
Антенные элементы (10) в варианте реализации заявленного техниче- ского решения соединены друг с другом последовательно (фиг.1).
Антенные элементы (10) в варианте реализации заявленного техниче- ского решения соединены друг с другом параллельно (Фиг.2).
Антенные элементы (10) в варианте реализации заявленного техниче- ского решения соединены друг с другом последовательно-параллельно (Фиг.З).
Во всех перечисленных вариантах, передатчик (3) сигналов согласован с многоэлементной магнитной антенной ДВ и СДВ диапазона частот с помо- щью согласующего трансформатора (5), который соединен через используе- мые внешние конденсаторы (4) или группу внешних конденсаторов (4), каж- дый из которых расположен на входе и выходе многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот. При этом если используется кабель под- ведения тока подмагничивания (8) проходит через центральный продольный канал ферромагнитного сердечника каждого из антенных элементов в после- довательном порядке.
Последовательное соединение внешних обмоток соленоида антенных элементов (10) подразумевает соединение внешнего конденсатора (4) на входе многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот со входом внешней обмотки соленоида первого антенного элемента в много элементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, выход которой соединен со входом внешней обмотки соленоида следующего очередного антенного эле- мента (10), и так до последнего антенного элемента (10), выход внешней об- мотки соленоида которого соединен с внешним конденсатором (4) на выходе многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот. Такое под- ключение обеспечивает увеличение индуктивности La многоэлементной маг- нитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот пропорционально числу включа- емых антенных элементов (9) в состав многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, при идентичных используемых внешних конден- саторах (4) или группе конденсаторов (4), что приводит к снижению значения резонансной частоты С контура тока возбуждения многоэлементной магнит- ной антенны ДВ и СДВ диапазона частот.
Параллельное соединение подразумевает собой параллельное соедине- ние всех входов внешних обмоток соленоида антенных элементов (10) с внеш- ним конденсатором (4) на входе многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, и соответственно всех выходов внешних обмоток со-
леноида антенных элементов (10) с внешним конденсатором на выходе много- элементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот. Такое подключе- ние способствует уменьшению индуктивности La многоэлементной магнит- ной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, пропорционально числу включае- мых антенных элементов, при одних и тех же используемых внешних конден- саторах (4) или группе конденсаторов, что приводит к повышению значения резонансной частоты fo контура тока возбуждения многоэлементной магнит- ной антенны ДВ и СДВ диапазона частот.
Последовательно-параллельное соединение подразумевает схему, при- мер которой изображен на фиг.2, - к конденсатору на входе многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот параллельно соединяются входы внешних обмоток соленоида двух антенных элементов (10), выходы ко- торых также параллельно соединены, а затем последовательно подведены к входам внешних обмоток соленоида двух других антенных элементов (10), входы которых также параллельно соединены между собой, а выходы - парал- лельно соединены с конденсатором на выходе многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот. Такое комбинирование последователь- ного и параллельного соединений внешних обмоток соленоида антенных эле- ментов, позволяет добиться достижения нужной величины индуктивности La многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, необходи- мой для достижения в сочетании с используемыми конденсаторами нужной величины собственной резонансной частоты fo контура тока возбуждения мно- гоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, для заданного значения частоты «несущей» f на заданном диапазоне частот.
Заявленная многоэлементная магнитная антенна ДВ и СДВ диапазона в режиме излучения работает следующим образом: на кабель тока подмагничи- вания (8) подается постоянный ток, который управляет магнитной проницае- мостью ферромагнитных сердечников антенных элементов (2), которая в свою очередь влияет на частоту резонансного антенного контура тока "возбужде- ния", протекающего по внешним обмоткам соленоидов антенных элементов
(2). Изменение величины постоянного тока осуществляется с помощью гене- ратора постоянного тока, расположенного в блоке обратной связи (6), и позво- ляет изменять собственную резонансную частоту антенного контура тока «возбуждения», для плавной подстройки антенных элементов на резонанс, что позволяет добиться максимальной возможной мощности излучения антенны.
Использование такой многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, приводит к лучшему согласованию системы с окружающим пространством, увеличивает сопротивление излучения, что соответственно приводит к увеличению мощности излучения антенны. Количество антенных элементов (10) в вариантах реализации заявленного технического решения мо- жет варьироваться от двух, до десятков и более, в зависимости от возможно- стей и потребностей передачи.
Увеличение мощности излучения многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот приводит к повышению помехоустойчивости и точностных характеристик системы, улучшает разрешающую способность и повышает дальность действия распространения сигнала.
На фиг.1 приведен пример вариант конкретной реализации многоэле- ментной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот, состоящей из 4 ан- тенных элементов, соединенных последовательно.
На многожильный кабель (1), намотанный на диэлектрический каркас (2), полость которого по всей длине наполнена ферромагнитным сердечником с заданным значением магнитной проницаемости, которая рассчитывается и подбирается в зависимости от искомой резонансной частоты многоэлемент- ной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот— со следующим пара- метром намотки: однослойная внешняя обмотка соленоида, представленная, одним многожильным кабелем, в котором жилы размещены в изоляционной оболочке и уложены параллельно, имеющая согласованное включение по фазе с внешними обмотками соленоида каждого из остальных антенных элементов,
подается сигнал с передатчика (3) на заданной частоте. Передатчик (3) согла- сован с многоэлементной магнитной антенной ДВ и СДВ диапазона частот по- средством внешних конденсаторов или группы конденсаторов (4) заданной емкости и трансформатора (5) с заданным коэффициентом трансформации.
На кабель подмагничивания (8) подается постоянный ток заданной ве- личины, который управляет магнитной проницаемостью ферромагнитного сердечника каждого антенного элемента (10), что в свою очередь влияет на значение резонансной частоты антенны, при одних и тех же используемых конденсаторах. Значение постоянного тока устанавливается с помощью гене- ратора постоянного тока (6), и обеспечивает подстройку антенных элементов на резонанс, что приводит к увеличению мощности излучения многоэлемент- ной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот.
Использование, к примеру, четырех антенных элементов (10), приводит к лучшему согласованию системы с окружающим пространством, увеличению сопротивления излучения в 4 раза, что соответственно приводит к увеличению мощности излучения антенной системы в 16 раз, в сравнении с одиночным ан- тенным элементом.
Увеличение мощности излучения многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот практически линейно связано с повышением по- мехоустойчивости и точностных характеристик системы, улучшает разреша- ющую способность и повышает дальность действия распространения сигнала.
Claims
1. Многоэлементная магнитная антенна ДВ и С ДВ диапазона частот, содержит антенные элементы, зафиксированные относительно друг друга неподвижно и расположенные таким образом, что их центральные продоль- ные оси параллельны, а их объемы пересекают общую плоскость, ортогональ- ную их продольным осям,
при этом каждый антенный элемент состоит из внешней обмотки соле- ноида, выполненной из многожильного кабеля, жилы которого размещены в изоляционной оболочке и уложены параллельно, намотанного на диэлектри- ческий каркас, внутренняя полость которого содержит ферромагнитный сер- дечник.
2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что согласована с передатчи- ком сигналов посредством внешнего конденсатора или группы внешних кон- денсаторов и трансформатора.
3. Антенна по п.1 , отличающаяся тем, что ферромагнитные сердеч- ники антенных элементов дополнительно выполнены с центральным продоль- ным отверстием по всей своей длине, через которые проложен, соединенный с генератором постоянного тока, кабель постоянного управляющего тока 1о обеспечивающего возможность посредством изменения собственной вели- чины изменять магнитную проницаемость материала ферромагнитных сердеч- ников антенных элементов в продольном направлении, что позволяет изме- нять собственную резонансную частоту антенны в пределах полосы пропуска- ния постоянного управляющего тока 1о.
4. Антенна по п.1, отличающая тем, что входящие в ее состав антен- ные элементы включены последовательно, при этом вход внешней обмотки соленоида первого антенного элемента соединен с выходом передатчика, а вы- ход внешней обмотки соленоида последнего антенного элемента соединен с входом передатчика, причем антенные элементы соединены таким образом, что выход внешней обмотки соленоида одного антенного элемента соединен с
входом внешней обмотки соленоида следующего очередного антенного эле- мента.
5. Антенна по п.1 , отличающая тем, что входящие в ее состав антен- ные элементы включены параллельно, при этом входы внешних обмоток со- леноидов всех антенных элементов параллельно соединены с выходом пере- датчика, и соответственно выходы внешних обмоток соленоида всех антенных элементов параллельно соединены с входом передатчика.
6. Антенна по п.1 , отличающая тем, что входящие в ее состав антен- ные элементы включены комбинированным параллельным и последователь- ным соединением.
7. Антенна по п.1, отличающая тем, что ферромагнитный сердечник каждого антенного элемента выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью .
8. Антенна по.1 , отличающаяся тем, что выполнена с возможностью передачи электромагнитных волн длинной волны более 1 км, при стационар- ном размещении.
9. Антенна по.1 , отличающаяся тем, что выполнена с возможностью передачи электромагнитных волн длинной волны более 1 км, на борту подвиж- ного объекта.
10. Антенна по. 1 , отличающаяся тем, что дополнительно содержит одновитковую петлю, выполненную из коаксиального кабеля и плотно обво- лакивающую внешнюю боковую поверхность многоэлементной магнитной антенны ДВ и СДВ диапазона частот таким образом, что через ее внутреннюю площадь проходят все антенные элементы.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017135521 | 2018-04-12 | ||
| RU2017135521 | 2018-04-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019199209A1 true WO2019199209A1 (ru) | 2019-10-17 |
Family
ID=68164871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/050042 WO2019199209A1 (ru) | 2018-04-12 | 2019-04-05 | Многоэлементная магнитная антенна дв и сдв диапазона частот |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2019199209A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2046474C1 (ru) * | 1992-12-03 | 1995-10-20 | Воронежское конструкторское бюро антенно-фидерных устройств | Устройство фазирования элементов приемной антенной решетки |
| RU2428774C1 (ru) * | 2010-06-07 | 2011-09-10 | Арий Борисович Ляско | Передающие линейные магнитные антенны (лма) |
| US20160365642A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Rodolfo Diaz | Parallel Solenoid Feeds for Magnetic Antennas |
| RU2619845C2 (ru) * | 2015-10-08 | 2017-05-18 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Магнитная антенна |
-
2019
- 2019-04-05 WO PCT/RU2019/050042 patent/WO2019199209A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2046474C1 (ru) * | 1992-12-03 | 1995-10-20 | Воронежское конструкторское бюро антенно-фидерных устройств | Устройство фазирования элементов приемной антенной решетки |
| RU2428774C1 (ru) * | 2010-06-07 | 2011-09-10 | Арий Борисович Ляско | Передающие линейные магнитные антенны (лма) |
| US20160365642A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Rodolfo Diaz | Parallel Solenoid Feeds for Magnetic Antennas |
| RU2619845C2 (ru) * | 2015-10-08 | 2017-05-18 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Магнитная антенна |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101213006B1 (ko) | 커플링된 안테나를 이용한 무선 에너지 전달 | |
| CN104283332B (zh) | 无线功率磁谐振器中的高效率和功率转移 | |
| CN104067136B (zh) | 用于mr图像生成的多谐振t/r天线 | |
| RU2428774C1 (ru) | Передающие линейные магнитные антенны (лма) | |
| CN203406161U (zh) | 带闭合磁路空心线圈与电阻分压器组合的电子式互感器 | |
| CN1190496A (zh) | 环行天线 | |
| US20150048993A1 (en) | Reconfigurable resonant aerial with an impedance corrector | |
| CN209746108U (zh) | 用于磁共振断层成像设备的局部线圈 | |
| RU181783U1 (ru) | Многоэлементная магнитная антенна ДВ и СДВ диапазона частот | |
| US11482785B2 (en) | Magneto-dielectric dipole | |
| US3365721A (en) | Current discontinuity device | |
| WO2019199209A1 (ru) | Многоэлементная магнитная антенна дв и сдв диапазона частот | |
| Bolton et al. | Optimal design of electrically-small loop receiving antenna | |
| Prather et al. | Early developments in sensors and simulators at the air force weapons laboratory | |
| RU160164U1 (ru) | Корабельная передающая антенная система - 2 | |
| RU160079U1 (ru) | Корабельная передающая антенная система - 3 | |
| Li et al. | Design of a dual-frequency center-fed transmitting antenna for compact HF surface wave radar | |
| US20190061938A1 (en) | Radio frequency stealthy tethered aircraft | |
| US2510698A (en) | Radio aerial, particularly for aircraft and other vehicles | |
| CN110729553B (zh) | 谐振可调谐天线 | |
| RU168941U1 (ru) | Корабельная передающая антенная система - 4 | |
| US1517570A (en) | System of radiocommunication | |
| US20030020559A1 (en) | Apparatus and method for impedance control | |
| US10365336B2 (en) | Continuously digitally adjustable phase actuator | |
| US20100013731A1 (en) | Coaxial cable dipole antenna for high frequency applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19785543 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 15.02.2021) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19785543 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |