Radioviļņu teorija: antenas. Augstas frekvences cilindriska sānu starojuma antena ar apļveida skenēšanas viļņu kanāla antenu

Mēs piedāvājam vienkāršu divu joslu KB J-antenas versiju, kas pārbaudīta 21 un 28 MHz joslās. Autori jau sen ir vēlējušies praktiski pārbaudīt šādu antenu darbībā. Viktors, UA6G, uzņēmās mehāniskās konstrukcijas izstrādi un ieviešanu, bet Vladimirs, UA6HGW, veica nepieciešamos aprēķinus un konfigurēja antenu.

HF un VHF joslās plaši izmanto dažādas vertikālās pātagas antenas. Turklāt visbiežāk tiek izmantoti ceturtdaļas viļņu vertikālie vibratori ar pretsvaru sistēmām jeb “mākslīgo zemi”, pateicoties kuriem šīs antenas darbojas, principā esot pusviļņa vibratora analogi. Diemžēl, Nav nemaz tik vienkārši ieviest kvalitatīvu “mākslīgās zemes” vai pretsvaru sistēmu, un zemas kvalitātes sistēma krasi samazina antenas efektivitāti kopumā. Neskatoties uz to, Ground Plane antenas ir ļoti populāras radioamatieru vidū. Tajā pašā laikā daudzi pievērš uzmanību tikai paša ceturkšņa viļņa emitētāja augstas kvalitātes veiktspējai un, tā kā trūkst vietas pilnvērtīgai zemējuma sistēmai, bieži nepievērš uzmanību “zemei”, izmantojot dažādas pretsvaru vai zemējuma surogātsistēmas. Jāatceras, ka VHF diapazonā šāda problēma praktiski nepastāv, jo Antenas pamatni un pretsvarus var pacelt līdz pietiekamam augstumam, lai pielāgotos sistēmai, kas paredzēta darbam pat garākajos metru viļņu garumos.

Ja citu veidu antenu novietošanas zona nav pietiekama, tad KB diapazona augstfrekvences daļai labāk izmantot vertikālu pusviļņu vibratoru, kas tiek barots no apakšējā gala un uzstādīts bez strijām. Lai saskaņotu tā augsto pretestību ar zemo padevēja pretestību, tiek izmantotas dažādas saskaņošanas ierīces - gan rezonanses, gan platjoslas. Viena no slavenākajām un vienkāršākajām saskaņošanas metodēm ir ceturtdaļas viļņu pretestības transformatora izmantošana. Turklāt ir divas barošanas metodes, izmantojot šādu transformatoru - sērijveida un paralēli.

Ar secīgu barošanu Tiek izmantota ceturkšņa viļņu līnija, ko var izgatavot kā gaisvadu līniju vai līniju ar cietu dielektriķi. Visbiežāk šim nolūkam tiek izmantotas simetriskas līnijas. Šīs barošanas metodes trūkums ir nepieciešamība uzstādīt izolatoru vibratora apakšējā galā, kas KB diapazonos rada projektēšanas grūtības un samazina konstrukcijas uzticamību.

Ar paralēlo padevi Transformatora līnijas apakšējo galu, ko dažreiz sauc par cilpu, var īsslēgt ar vibratoru un iezemēt, kas ir konstruktīvi ērtāk, jo novērš nepieciešamību izmantot apjomīgu atbalsta izolatoru. Šajā gadījumā padeves pieslēguma punkti tiek izvēlēti augstāk, iepriekš aprēķinātā attālumā no līnijas apakšējā gala, kas pēc tam tiek norādīts antenas noregulēšanas procesā uz minimālo SWR. Tas nedaudz apgrūtina antenas noregulēšanu un sašaurina darbības frekvenču joslu, kā arī prasa izmantot papildu pasākumus, lai samazinātu padevēja antenas efektu.

Abos gadījumos ceturkšņa viļņu transformatora līnijas raksturīgajai pretestībai jābūt pareizi aprēķinātai un vienādai visā tās garumā. Šo dizainu visbiežāk sauc par klasisko J antenu. Tā galvenā vertikālā elementa garums - emitētājs plus līnija - ir 3/4Lamda*K,
Kur UZ- saīsināšanas koeficients atkarībā no šo elementu konfigurācijas un šķērseniskajiem izmēriem.

Pieredze rāda, ka šie izmēri var atšķirties dažādām emitētāja un līnijas sekcijām.

Radioamatieri J-antenas visbiežāk izmanto VHF joslā un HF joslas augstfrekvences daļā, kur to konstrukcijas, lai arī tām piemīt nepieciešamā izturība, nav pārāk sarežģītas un apgrūtinošas.

Galvenais vertikālais elements 1 (1. att.) - iezemēts masts, kas kalpo arī kā radiators, ir izgatavots no trīs dažāda diametra tērauda caurulēm, kas savienotas pēc teleskopiskā principa. Savienojumu caurules tika precīzi izvēlētas diametrā, lai tās cieši ietilptu viena otrā. Cauruļu garums tika izvēlēts tā, lai vienas gals iestieptos otrā tādā attālumā, kas ir pietiekams, lai visa antenas konstrukcija stingri noturētos un nesvārstītos bez strijām. Tāpēc montāžā ir grūti norādīt precīzu visa vertikālā elementa garumu, bet, pēc mūsu aprēķiniem, tas izrādījās vismaz 12 m Apakšējā caurule - antenas pamatne ar garumu aptuveni 5 m un ārējais diametrs 90 mm - tika uzstādīts zemes līmenī uz betona pamatnes nelielā telpā un tika izvadīts caur caurumu plakanā dzelzsbetona jumtā 6, kas ir elektriski savienots ar zemes cilpu. Pēc sistēmas montāžas caurules tika nostiprinātas pie savienojumiem, izmantojot divas 10 mm diametra skrūves un uzgriežņus. Uzgriežņi tika iepriekš droši piemetināti pie ārējās virsmas cauruļu galā plaknē, kas ir perpendikulāra atbilstošo elementu izvietojuma plaknei 2. Uzgriežņos tika ieskrūvētas skrūves 7, nostiprinot nākamās saites caurules pamatni.

Divu atbilstošo gaisvadu līniju elementi ir izgatavoti no tērauda caurules ar 0,5 collu diametru 21 MHz diapazonam un cinkota stieņa ar diametru aptuveni 8 mm 28 MHz. Sakarā ar to, ka elementam 1 un elementam 2 bija jābūt dažāda diametra, provizoriskais emitētāju un gaisvadu līniju izmēru aprēķins radīja zināmas grūtības, jo ar šādu konstrukciju saīsināšanas koeficienti K būs atšķirīgi ne tikai dažādiem diapazoniem atbilstoši frekvencei, bet arī cauruļu diametru attiecības maiņas dēļ. Šī iemesla dēļ aprēķinam tika izvēlētas vairākas dažādas aptuvenas praktiskās formulas. Tie ir parādīti 1. tabulā kopā ar aprēķinu rezultātiem.

Mūsuprāt, šādos gadījumos gaisa spraugai starp elementiem 1 un 2 labāk norādīt attālumu D, par kuru mazāku to nevajadzētu veidot. Attālums C provizoriski pieņemts kā 0,03Lamda. Prakse ir parādījusi, ka precīzu vērtību var noteikt tikai pēc noteiktas antenas noregulēšanas uz izvēlētajām frekvencēm.

Sākotnējā antenas konstrukcija tika izveidota tā, lai tā darbotos 21 MHz diapazona telegrāfa sadaļā. Visas dimensijas dizaina praktiskai realizācijai izvēlējāmies, balstoties uz kompromisu starp reālajām iespējām un aprēķiniem, kurus varēja labot, pārbaudot, izmantojot programmu MMANA-GAL. Lai nodrošinātu uzticamu elektrisko kontaktu, no masta augšējā gala uz apakšējo saskaņojošo elementu plaknē tika izlikti divi vara vadi no antenas vada, kas tika papildus piestiprināti pie katras saites, izmantojot parastās plakanas skavas, pievilktas ar skrūvēm un rieksti. Lai nenoslogotu 1. att., tajā nosacīti ir parādīts tikai viens no vadiem 3. Vēlams arī pievienot papildu vara vadus no antenas vada vai viendzīslas vara stieples pie atbilstošām līnijas caurulēm. Izvēloties šādus dizaina risinājumus, tika ņemta vērā dažu iedzīvotāju “tieksme” “medīt” krāsaino metālu, tāpēc lielākā daļa galveno elementu bija no tērauda. Jāņem vērā, ka, izmantojot atšķirīgus metālus, var rasties korozija, kā rezultātā uztveršanas laikā palielinās troksnis. Tāpēc vēlams izmantot metālus, kas atrodas galvaniskajā sērijā pēc iespējas tuvāk viens otram, vai arī ķerties pie papildu pasākumiem (piemēram, vara vadu alvošana ar svina-alvas lodmetālu un kontaktu uzlabošana ar lodēšanu). Tas attiecas pat uz maziem elementiem, ko izmanto konstrukcijās - skrūves, paplāksnes, uzgriežņus utt.

2. tabulā parādīta daļa no visbiežāk izmantoto metālu galvaniskā diapazona.

Vēl viena dizaina iezīme ir tāda, ka atbilstošo līniju elementiem bija jābūt izgatavotiem no tērauda caurules un stieņa, kura diametrs ir mazāks nekā vibrators, t.i. ne kā ieteikts literatūrā. Tāpēc attālums starp vibratoru un atbilstošajiem vertikālajiem elementiem 2 tika izvēlēts kā kompromiss un izrādījās nedaudz mazāks par aprēķināto, kas iegūts, izmantojot programmu MMANA. Tas radīja zināmas šaubas par iespēju iegūt labu atbilstību strāvas kabelim. Līnijās ir uzstādīti vēl vairāki svarīgi elementi, kas nav parādīti 1. att., lai to nenoslogotu. Tās ir plāksnes, kas uzstādītas, lai nostiprinātu un fiksētu gaisa spraugu starp vibratoru un atbilstošajām līnijām. Tiem jābūt izgatavotiem no izolācijas materiāla ar labām izolācijas īpašībām augstās frekvencēs, kas tās nezaudē mitruma ietekmē (piemēram, stikla šķiedra vai organiskais stikls, vairāki gabali katra diapazona 2. elementam). Turklāt apakšējās plāksnes var kombinēt tieši ar skavām 5, bet augšējās var uzstādīt tuvāk līniju galiem. To stāvokli regulēšanas laikā var mainīt, piestiprinot metāla skavas uz caurulēm ar skrūvēm. Izmantojot skavas 5, var noregulēt kabeļa savienojuma punktus, kuru centrālajam serdenim un pinumam jābūt droši savienotam ar tiem, vislabāk ar lodēšanu. Lai atvieglotu regulēšanas procesu, uz pieskaņotajām saitēm ir uzstādītas arī kustīgas skavas 4, ar kuru palīdzību var izvēlēties pilnu antenas vibratora darba garumu un saskaņošanas elementu garumu. Pēc galīgās konfigurācijas ieteicams tos savienot ar papildu vara vadītājiem 3.

Izvēles jautājums radīja šaubas labākais risinājums centrālā kabeļa serdes un pinuma savienošanai. Konkrētu atbildi literatūrā atrast ir grūti, jo... Ir dažādi varianti, t.i. savienojums ar atbilstošiem elementiem vai galveno vibratoru, kas biežāk tiek izmantots VHF diapazonā. Pārsteidzoši, praktiski izrādījās, ka šajā gadījumā labu saskaņošanu var panākt, tikai savienojot centrālo serdi ar elementiem 2 un pinumu ar vibratoru 1.

Antenas priekšskaņošanas process izrādījās grūts, bet galu galā veiksmīgs. Iestatīšana tika veikta, izmantojot ierīci MFJ259. Pēc tam tā rezultāti tika koriģēti pēc SWR skaitītāja rādījumiem jau pie pietiekamas raidītāja jaudas un visbeidzot - ar pilnu jaudu dažādās diapazonu daļās.

Tā kā antena izmanto paralēlo barošanu, parādījās visi tās trūkumi. Galvenā masta iekšpusē tika ielikti divi 50 omu padeves kabeļi 8. pakāpe RK50-9-12, kuriem tajā bija jāizveido 4 vajadzīgā diametra caurumi. Tas izrādījās par maz, un pie izejas no masta liekos kabeļus nācās saritināt divās atsevišķās spolēs, kas ļāva samazināt antenas efektu. Antenas pārslēgšana no vienas joslas uz otru tika veikta bez slēdžiem, izmantojot savienotājus, kas neizslēdz īpašu koaksiālo slēdžu, mehānisko vai uz koaksiālajiem relejiem izmantošanu.

Sākotnēji antena tika ražota un noregulēta uz 21 MHz diapazona telegrāfa sekciju. Kā liecina prakse, vispirms ir jāizvēlas vibratora A1 un līnijas B1 garums, pielāgojot tos vajadzīgajai rezonanses frekvencei, izmantojot kustīgu džempera skavu 4, kas tiek fiksēts ar skrūvēm un uzgriežņiem. To vislabāk var izdarīt, izmantojot rezonanses indikatoru (RI) vai antenas analizatoru (piemēram, MFJ259), ja tam ir īpaši papildu elementi, kas ļauj ierīcei sazināties ar antenu, nepievienojot tai. Tad vispirms jāizvēlas attālums C1 – t.i. vieta, kur kabelis ir savienots ar minimālo SWR izvēlētajā frekvencē, regulējot to ar skavām 5, un noregulējiet iestatījumu precīzāk, atkārtojot visas norādītās korekcijas vairākas reizes.

Pēc antenas pārbaudes šajā joslā un pārliecinājāmies, ka tā ir pietiekami efektīva, mēs tai pievienojām atbilstošus elementus 28 MHz joslai un tādā pašā veidā noregulējām sistēmu šai joslai. Pēc antenas iestatīšanas šim diapazonam man bija nedaudz jāpielāgo saskaņošana pie 21 MHz un pēc tam vēlreiz jāpārbauda iestatījums 28 MHz. Pielāgošanas procesa laikā korekcijas dažādos diapazonos bija jāatkārto vairākas reizes. Praktiski strādājot pie 28 MHz joslas, mēs arī vairākkārt pārliecinājāmies par antenas augsto efektivitāti, jo ar mazu jaudu bija iespējams veiksmīgi veikt radiosakarus gan ar tuviem, gan attāliem korespondentiem.

2. un 3. attēlā parādīta SWR atkarība no frekvences, kas iegūta, veicot iestatījumus 21 un 28 MHz diapazoniem, un 4. un 5. attēlā parādīti starojuma modeļi, kas iegūti saskaņā ar aprēķiniem J-antenas optimālajiem variantiem. izmantojot programmu MMANA.

Jāpiebilst, ka antenas labo darbību, iespējams, veicināja tas, ka tuvumā ievērojamā attālumā neatradās augstāki svešķermeņi, jo dažkārt tā labais darbs pat pārsteidza ar to, ka tālsatiksmes korespondenti sniedza augstākus signāla reitingus, salīdzinot ar stacijām, kas darbojas mūsu apkaimes tuvumā un izmanto virziena antenas un jaudīgākus raidītājus.

Līdzīgu dizainu, mūsuprāt, var piedāvāt citām augstfrekvences HF joslām, pārrēķinot antenu. Iespējams, tam var pievienot augšējo saiti, kas paredzēts darbam 144 MHz. Praksē ir šādu kombinēto J antenu piemēri.

Izmantojot antenu uz raiduztvērēja ar jaudu ne vairāk kā 100 W, bija iespējams veikt lielu skaitu tālsatiksmes radiosakaru. Tas apstiprināja, ka tas ne tikai pārraida efektīvi, bet arī nodrošina labu liela attāluma uztveršanu ar zemiem traucējumiem. Dizains izrādījās izturīgs un uzticams - antena ir nostāvējusi vairāk nekā 5 gadus un, neskatoties uz ļoti sarežģītajiem, krasi mainīgajiem laika apstākļiem mūsu reģionā, tā ir labi izturējusi visus pārbaudījumus.

Izgudrojums attiecas uz antenām. Tiek pieprasīta induktīvā antena, kas veidota no vismaz diviem ģeometriski savstarpēji savienotiem segmentu pāriem, no kuriem katrs satur pirmo un otro paralēlo vadītāju, kas izolēti viens no otra, un minētie pāri pieder pie pirmā tipa, kurā ir vadi. ir pārtraukti to viduspunktos, veidojot divus segmentus, viena segmenta pirmais (attiecīgi otrais) vadītājs ir savienots ar otra pāra segmenta otro (resp. pirmo) vadītāju, vai otrā tipa, kurā ir pirmais vadītājs. pārtraukts aptuveni tā viduspunktā, veidojot divus segmentus, un otrais vadītājs netiek pārtraukts. Tehniskais rezultāts ir nodrošināt lielu induktīvo antenu, kas pielāgota pārraidēm frekvenču diapazonā no viena MHz līdz vairākiem simtiem MHz. 2 n. un 10 algas f-ly, 11 slim.

Tehnoloģijas joma, uz kuru attiecas izgudrojums

Šis izgudrojums vispārīgi attiecas uz antenām un jo īpaši uz augstas frekvences induktīvās antenas veidošanu.

Izgudrojums jo īpaši attiecas uz antenām, kas paredzētas raidīšanai vairāku MHz radiofrekvencēs, piemēram, sakaru sistēmām, kuru pamatā ir bezkontakta mikroshēmu kartes, radiobirkas vai elektromagnētiskie transponderi.

Vismodernākais

1. attēlā ļoti shematiski parādīts tādas induktīvās sakabes sistēmas piemērs, uz kuru, piemēram, attiecas šis izgudrojums.

Šāda sistēma satur nolasīšanas ierīci vai bāzes staciju 1, kas ģenerē elektromagnētisko lauku, ko var ierakstīt viens vai vairāki šajā laukā esošie transponderi 2. Šādi transponderi 2 ir, piemēram, elektroniskais tags 2", kas uzstādīts uz objekta identifikācijas nolūkos, bezkontakta viedkarte 2" vai, vispārīgi runājot, jebkurš elektromagnētiskais retranslators (apzīmēts ar bloku 2 1. attēlā).

Lasītāja pusē 1 virknes rezonanses ķēde ir izveidota no rezistora r, kondensatora C1 un induktīvā elementa L1 jeb antenas. Šo ķēdi darbina augstfrekvences (HF) oscilators 12, ko kontrolē (savienojums 14) citas bāzes stacijas 1 ķēdes, kas nav parādītas. Augstas frekvences nesējs parasti tiek modulēts (amplitūda un/vai fāze), lai pārraidītu datus uz retranslators.

Transpondera 2 sānos rezonanses ķēde, kas parasti ir paralēla, satur induktīvu elementu vai antenu L2, kas savienota paralēli kondensatoram C2 un ar slodzi R, kas atspoguļo transpondera 2 elektroniskās shēmas 22. Šī rezonanses ķēde, kas atrodas nolasīšanas ierīces lauks, reģistrē augstfrekvences signālu, ko pārraida bāzes stacija. Bezkontakta kartes gadījumā šādas shēmas, kas norādītas 22. blokā un satur vienu vai vairākas mikroshēmas, ir savienotas ar L2 antenu, ko parasti atbalsta kartes atbalsts. 2" elektroniskās birkas gadījumā induktīvo elementu L2 veido no vadoša tinuma, kas savienots ar elektronisko mikroshēmu 22.

Lai gan simbolisks attēlojums virknes rezonanses ķēdes formā bāzes stacijas pusē un paralēlas rezonanses ķēdes veidā retranslatora pusē ir izplatīts, praksē var atrast virknes rezonanses ķēdes rezonanses pusē un paralēlas rezonanses ķēdes bāzes stacijas pusē. .

Lasītāja un transpondera rezonanses ķēdes kopumā ir noregulētas uz vienu un to pašu rezonanses frekvenci ω (L1.C1.ω 2 =L2.C2.ω 2 =1).

Transponderiem parasti nav neatkarīgu barošanas avotu, un tie iegūst to darbībai nepieciešamo jaudu no 1. bāzes stacijas radītā magnētiskā lauka.

Citā lietojumprogrammas piemērā bāzes stacija tiek izmantota, lai uzlādētu akumulatoru vai citu transpondera enerģijas uzkrāšanas elementu. Šajā gadījumā bāzes stacijas izstarotais augstfrekvences lauks nav jāmodulē, lai pārraidītu datus.

Induktīvajā antenā vadošā ķēde visbiežāk ir slēgta ķēde, kas nes strāvu, lai radītu radiofrekvences magnētisko lauku. Slēgtā vadošā ķēde saņem strāvu no radiofrekvenču ģeneratora 12.

Kad antenas izmērs kļūst nozīmīgs attiecībā pret viļņa garumu, apgrūtinās strāvas cirkulācija, kas paredzēta magnētiskā lauka radīšanai caur vadītāju. Strāvas amplitūda un fāze piedzīvo lielas izmaiņas visā ķēdē, kā rezultātā antena vairs nedarbojas induktīvā cilpā. Tāpat bieži vien ir vēlams, lai bāzes stacijas pusē būtu liela antena, salīdzinot ar transpondera antenas izmēru. Faktiski transponderi parasti pārvietojas (to atbalsta lietotājs), kad tie tiek parādīti bāzes stacijā, un ir vēlams, lai tie varētu ierakstīt lauku pat kustības laikā. Citos gadījumos ir vēlams, lai zonas izmērs, kurā iespējama saziņa ar transponderi, būtu liels. No otras puses, ir lietderīgi izmantot lielu induktīvo cilpu, lai nodrošinātu lielu sakaru diapazonu.

Jo garāka ir induktīvās antenas vadošā ķēde, jo vairāk strāvas cirkulācija ķēdē atšķiras no vēlamās. Tādējādi visā ķēdē notiek būtiskas strāvas amplitūdas un fāzes izmaiņas, kas izmaina un izjauc radītā magnētiskā lauka telpisko sadalījumu. Palielinās arī elektriskais potenciāls starp dažādām vadošās ķēdes sekcijām, kā rezultātā antenas darbība kļūst jutīga pret dielektrisko materiālu klātbūtni tās tiešajā vidē.

Tādējādi induktīvās cilpas garums tradicionāli ir ierobežots.

Iepriekš tika ierosināts sadalīt vadošo cilpu elementos, kuriem katram ir vienāds garums, un atkārtoti savienot šos elementus ar kondensatoriem, lai varētu izmantot lielāku cilpu. Šāds risinājums ir aprakstīts, piemēram, ASV patentā 5258766.

Iepriekš tika ierosināts izmantot ekranētas induktīvās cilpas ar ekranēšanas pārtraukumu un vadītāju inversiju. Šādas cilpas parasti sauc par "Mobius cilpām". Šādas struktūras ir aprakstītas, piemēram, P. H. Dankana rakstā "Analysis of the Moebius Loop Magnetic Field Sensor", kas publicēts IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility, 1974. gada maijā. Tomēr šādām struktūrām joprojām ir ierobežots garums.

Tādējādi ir jāveido liela induktīvā antena.

Izgudrojuma izpaušana

Šī izgudrojuma iemiesojuma mērķis ir nodrošināt induktīvu antenu, kas var pilnībā vai daļēji pārvarēt parasto antenu trūkumus.

Vēl viens šī izgudrojuma iemiesojuma mērķis ir nodrošināt antenu, kas ir īpaši labi pielāgota pārraidēm frekvenču diapazonā no viena MHz līdz vairākiem simtiem MHz.

Vēl viens šī izgudrojuma iemiesojuma mērķis ir nodrošināt lielu induktīvo antenu (kas iekļaujas vismaz desmit reizes lielākā virsmā) nekā transponderu antenas, ar kurām tā sadarbosies.

Vēl viens šī izgudrojuma iemiesojuma mērķis ir nodrošināt antenas struktūru, kas ir savietojama ar dažādiem izkārtojumiem.

Lai atrisinātu visus vai dažus no šiem un citiem objektiem, šis izgudrojums nodrošina induktīvu antenu, kas veidota no vismaz diviem ģeometriski izlīdzinātu sekciju pāriem, no kuriem katrs satur pirmo un otro paralēlo vadošo elementu, kas izolēti viens no otra, un katrs pāris atrodas katrā galā. viena tā pirmā vadošā elementa elektriskā savienojuma spaile ar blakus esošā pāra vadošo elementu, kurā minētie pāri var attiekties uz:

pirmajam tipam, kur vadošie elementi ir pārtraukti aptuveni pa vidu, veidojot divas sekcijas, un pirmais, attiecīgi, otrais, sekcijas vadošais elements ir savienots ar otro, attiecīgi, pirmais, otra vadošais elements. pāra sadaļa; vai

uz otro tipu, kur pirmais vadošais elements ir pārtraukts aptuveni vidū, veidojot divas sekcijas, un otrais vadošais elements netiek pārtraukts.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu vadošās sekcijas ir gareniski lineāras, un antena veido cilpu ar jebkāda veida telpisko ģeometriju.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu atbilstošie vadošo elementu garumi tiek izvēlēti atbilstoši antenas rezonanses frekvencei.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu atbilstošie vadošo elementu garumi tiek izvēlēti atbilstoši lineārajai kapacitātei starp pirmo un otro vadošo elementu.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu vismaz viens kapacitatīvs elements savieno blakus esošo pāru otros vadošos elementus vai tā paša pāra pirmo un otro vadošo elementu.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu vismaz viens pretestības elements savieno blakus esošo pāru otros vadošos elementus vai tā paša pāra pirmo un otro vadošo elementu.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu katra sekcija ir koaksiālā kabeļa sekcija.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu, sekcijas ir veidotas no savītiem vadošiem elementiem.

Šis izgudrojums arī nodrošina sistēmu augstfrekvences lauka ģenerēšanai, kas ietver:

induktīvā antena; Un

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu minētā ierosmes ķēde satur augstfrekvences transformatoru, kura sekundārais tinums atrodas starp divu blakus antenu pāru pirmajiem vadošajiem elementiem.

Īss zīmējumu apraksts

Iepriekš minētie un citi šī izgudrojuma objekti, iezīmes un priekšrocības tiks detalizēti apskatīti turpmākajā neierobežojošā konkrētu iemiesojumu aprakstā, kas ņemti kopā ar pievienotajiem zīmējumiem, kuros:

1. attēlā, kas aprakstīts iepriekš, ir shematiski parādīts radiofrekvenču sakaru sistēmas piemērs, kuram ir piemērots šis izgudrojums;

Fig.

3. attēlā parādīts pirmā tipa antenas sekciju pāra variants.

Fig.

5. attēlā ir parādīta pirmā tipa antenas sekciju pāra shēma;

Fig. 5A parāda 5. attēlā redzamā pāra ekvivalentu elektrisko ķēdi.

6. attēlā ir parādīta otrā tipa antenas sekciju pāra shēma;

6. attēlā parādīta 6. attēlā redzamā pāra ekvivalenta elektriskā ķēde;

7. attēlā parādīts induktīvās antenas un piedziņas un regulēšanas shēmu iemiesojums.

8A un 8B ir parādīti divi citi pirmā tipa sekciju pāra varianti; Un

9. attēlā parādīts vēl viens otrā tipa sekciju pāra iemiesojums.

Izgudrojuma īstenošana

Identiski elementi ir apzīmēti ar vieniem un tiem pašiem atsauces cipariem dažādos rasējumos, kas nav mērogā. Skaidrības labad ir parādīti un aprakstīti tikai elementi, kas ir noderīgi šī izgudrojuma izpratnei. Jo īpaši induktīvās antenas piedziņas ķēdes nav detalizēti aprakstītas, un izgudrojums ir saderīgs ar piedziņas signāliem, ko pašlaik izmanto šāda veida antenām. Turklāt nav sīkāk aprakstīti arī retranslatori, kuriem ir paredzētas aprakstāmās lauka ģenerēšanas antenas, un izgudrojums ir savietojams ar dažādiem mūsdienu transponderiem, tuvuma kartēm, RFID tagiem u.c.

2. attēls ir vienkāršots antenas skats saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu.

Šis iemiesojums nodrošina vairāku koaksiālo kabeļu sekciju 32 un 34 savienošanu. Šīs sekcijas ir saliktas pāros 3, katrā no kurām ir savienotas divas sadaļas 32 un 34, lai izveidotu Möbius tipa savienojumu, tas ir, pirmās sekcijas serde 324 ir savienota ar pāra otrās sekcijas pinumu 342, un pīts. 322 ir savienots ar šīs otrās sekcijas serdi 344.

Vēlamajā piemērā, kas parādīts 2. attēlā, ir savienoti četri 3 sekciju pāri. Elektrisko savienojumu 4 starp diviem blakus esošajiem pāriem nodrošina tikai viens vadošs elements. Piemērā, kas parādīts 2. attēlā, savienojums 4 starp diviem blakus esošajiem pāriem ir nodrošināts ar attiecīgo divu pāru pretējo sekciju pinumiem. Otrs vadošais elements nav savienots, tas ir, piemērā, kas parādīts 2. attēlā, divu blakus esošo pāru serdeņi nav savienoti.

Šķiet vienkāršāk ir veikt vienotu atlasi visām sekcijām, lai visi pirmie vadītāji atbilstu visu sekciju pinumam vai serdei. Šajā kontekstā, lai savienotu visas antenas pārus, tiks izmantots viena veida vadošs elements, pinums vai serde. Priekšroka tiek dota pinumam, jo ​​tā izvēle nodrošina labāku elektrisko ekranējumu. Alternatīvi var ierosināt savienojumus 4 nodrošināt caur atbilstošajiem pretējo pāru serdeņiem. Tomēr joprojām ir iespējams izdarīt dažādas izvēles par pirmā un otrā vadītāja piešķiršanu starp tā paša pāra pirmo sekciju un otro sekciju, piemēram, izvēloties pinumu kā pirmo vadītāju pirmajai sekcijai un serdei. kā pirmais vadītājs otrajai sadaļai. Tādējādi saskaņā ar citu iemiesojumu var ierosināt nodrošināt savienojumus 4 starp diviem blakus esošiem pāriem no serdes līdz pinumam vai otrādi.

3. attēlā parādīts divu antenas sekciju 32 un 34 pāra vienkāršots attēlojums, kas atbilst pirmajam sekciju pārim. Centrālajā savienojuma līmenī 36. 32. sekcijas vadošais serdenis 324 ir savienots ar 34. sekcijas pinumu (vai vairogu) 342, un 32. sekcijas pinums 322 ir savienots ar 34. sekcijas serdi 344.

4. attēlā ir attēlots vēl viens antenas variants.

Divi pirmā tipa 32. un 34. sekciju pāri 3 (ar krustenisko centrālo savienojumu - 3. att.) ir pārmaiņus savienoti ar diviem koaksiālā kabeļa 52. un 54. sekciju pāriem 5, un 56 sekciju centrālais savienojums ir atšķirīgs. Šajos otrā tipa pāros 5 sekcijas 52 un 54 ir savienotas ar to attiecīgajiem serdeņiem 524 un 544, savukārt to pinumi 522 un 542 nav savienoti. Pāru sadursmes elektriskie savienojumi tomēr tiek nodrošināti, savstarpēji savienojot 4 bizes ar nesavienotiem serdeņiem.

Abu veidu pāru sadalījums un skaits var atšķirties. Tomēr labāk ir izvēlēties pirmā veida pārus.

5. attēlā parādīta pirmā tipa 3 sekciju pāra elektriskā ķēde.

5.A attēlā parādīta 5. attēlā redzamā pāra ekvivalenta elektriskā ķēde.

32. un 34. sekciju pāris satur divus spailes 42 un 44, kas savienojas ar blakus esošajiem pāriem. Terminālis 42 ir savienots ar sekcijas 32 pirmo vadošo elementu 322, kas savā otrā galā caur šķērssavienojumu 36 ir savienots ar sekcijas 34 otro vadošo elementu 344 ar nesaistītu brīvo galu 3441 (uz termināļa pusē 44). Sekcijas 32 otrajam vadošajam elementam 324 ir brīvais gals 3241 (termināla 42 pusē) un tā otrs gals savienots ar savienojumu 36 ar sekcijas 34 pirmo vadošo sekciju 342, kuras otrs gals ir savienots. uz termināli 44.

Šāda pāra ekvivalentā elektriskā ķēde ir parādīta 5.A attēlā, un tā nodrošina elektrisku virknes savienojumu ar induktivitāti L0 un kondensatoru ar lielumu C0, kur L0 apzīmē induktivitāti, kas atbilst vadītāju sekciju 322 un 342 kopumam, ko uzskata par elektrisko virkni. tas pats vadītājs, lai aprēķinātu šo daudzumu, un kur C0 apzīmē visas iekšējās kapacitātes starp serdi un pinumu koaksiālā kabeļa gadījumā - starp diviem vadītājiem (starp vadītājiem 322 un 324 un starp vadītājiem 342 un 344) citu iemiesojumu gadījumā. Saskaņā ar iepriekš minēto aprakstu savstarpējās induktivitātes starp 322. un 342. sekciju kopu (kas tiek uzskatītas par vadu aprēķinam) un sekciju komplektiem, kas ir līdzvērtīgi 322. un 342. sekcijām citos pāros (kas arī tiek uzskatīti par vadu aprēķinam), ir niecīgas. Sakarā ar veidošanu cilpu veidā, dažādie pāri atrodas pietiekami tālu viens no otra, kas ļauj neievērot savstarpējās induktivitātes, salīdzinot, piemēram, ar L0 vērtību, kas tika apspriesta iepriekš.

Neņemot vērā omiskos zudumus vadītājos un dielektriskos zudumus starp vadītājiem, sekciju pāra pretestību šajā iemiesojumā var izteikt kā Z=jL0ω+1/jC0ω.

6. attēlā parādīta otrā tipa 5 sekciju pāra elektriskā ķēde.

6.A attēlā parādīta 6. attēlā redzamā pāra ekvivalenta elektriskā ķēde.

Sekcijas 52 un 54 pārī 5, pirmās daļas 52 pirmais vadītājs 522 ir savienots ar pirmo piekļuves spaili 42, un tā otrs gals 5222 paliek atvienots. Otrās sekcijas 54 pirmais vadošais elements 542 paliek sekcijas 52 pusē atvienots (gals 5422) un otrā galā ir savienots ar 5. pāra piekļuves spaili 44. Pirmās sekcijas 52 otrais vadītājs 524 ir pievienots. ar savstarpēju savienojumu 56 ar otrās sekcijas 54 otro vadītāju 544. Galu 5241 un 5441 sadaļas 524 un 544 paliek atspējotas.

No elektriskā viedokļa un saskaņā ar 6.A attēlu, pieņemot, ka 3. un 5. pāru vadītāji ir vienāda garuma, pāris 5 nodrošina virknes savienojumu induktīvā elementam ar nominālo L0 ar kapacitatīvo elementu ar nominālo C0/4, kur L0 apzīmē induktivitāti, kas atbilst sekciju 522 un 542 vadītāja kombinācijai, un C0 apzīmē visas iekšējās kapacitātes (starp vadītājiem 522 un 524 un starp vadītājiem 542 un 544).

Sekcijas pāra pretestību šajā iemiesojumā var izteikt kā Z=jL0ω+1/j(C0/4)ω.

No elektriskā viedokļa divi virknē savienotu sekciju 3 pāri ir līdzvērtīgi vienam dubultā garuma sekciju 5 pārim.

Garumi tiks pielāgoti antenas darbības frekvencei, lai katrs sekciju pāris ievērotu noregulējumu, tas ir, LCω 2 =1. Redzams, ka atkarībā no pāru tipu sadalījuma starp 3. un 5. pāriem vadošo elementu garumi un lineārās kapacitātes vērtība starp diviem sekcijas vadītājiem var atšķirties. Kapacitatīvo elementu vērtības vairs nav niecīgas, un antena ir mazāk jutīga pret traucējumiem tās vidē.

Antenas izveidošana ar vairākiem sekciju pāriem, piemēram, tiem, kas parādīti 5. un 6. attēlā, ļauj atdalīt elektrisko ķēdi un neļauj izmantot pārāk garus induktīvos elementus, kur strāvai, kas plūst caur induktīvo cilpu, nevar būt vienāda amplitūda. un fāzē visā ķēdē. Faktiski pāru savienošana kopā ir līdzvērtīga vairāku rezonanses ķēžu savienošanai virknē ar tādu pašu rezonanses frekvenci. Šajā gadījumā tiek atcelts induktīvo antenu garuma ierobežojums.

Dažādiem sekciju pāriem nav obligāti jābūt vienāda garuma katram pārim, lai uzturētu rezonanses attiecības, iespējams, ja starp tiem ir novietots kondensators, kas savienots starp diviem vadītājiem krustojuma līmenī starp pāriem.

7. attēlā parādīts induktīvās antenas un piedziņas un regulēšanas shēmu iemiesojums. Šeit antena satur trīs pārus 3 no pirmā tipa.

Ierosmes ķēde 18 ir augstfrekvences transformators, kura primārais tinums 182 saņem augstfrekvences ģeneratora 12 ierosmes signālu (1. att.) un kurā abi sekundārā tinuma 184 spailes ir savienoti ar spailēm 42. un 44 no diviem blakus esošiem pāriem, nevis savstarpēji savienojot tos 4. Tādējādi sekundārais tinums veido šo savienojumu starp diviem pāriem. Transformatoru vēlams izvēlēties, lai atgrieztu sekundārajā pusē induktivitāti, kas darba frekvencē ir niecīga attiecībā pret vērtību L0, kas ir, piemēram, ja savienojuma koeficients ir tuvu 1.

Turklāt regulēšanas ķēde 16 savieno divu pāru vadītāju 324 un 344 brīvos galus 3241 un 3441, kas tādējādi ir savienoti. 16. shēma 7. attēlā parādītajā piemērā ir pretestības (rezistors R4) un kapacitatīvā (kondensators C4) ķēde. Kondensatora C4 funkcija ir regulēt antenas rezonanses frekvenci. Rezistora R4 funkcija ir pielāgot antenas kvalitātes koeficientu Q līdz izvēlētajai vērtībai, piemēram, lai pielāgotu joslas platumu.

Kondensatorus var novietot starp dažādiem pāriem, savienotus starp vienas sekcijas vadošajiem elementiem, starp vadošajiem elementiem, kas atstāti nesavienoti (šajā gadījumā koaksiālo kabeļu sekciju serdeņos), un savienojuma punktu 42 vai 44 (šajā gadījumā pinumus). no koaksiālā kabeļa sekcijām) vai starp vadītājiem, kas nav savienoti no katra pāra savstarpēji savienotajām sekcijām, lai samazinātu rezonanses frekvenci.

Vadošā elementa 324 vai 344, kas paliek nesavienots, garumu (šajā gadījumā serdeņu) var arī samazināt, lai samazinātu atbilstošās sekcijas kopējo kapacitāti, lai palielinātu rezonanses frekvenci.

Tāpat starp vadošo elementu brīvajiem galiem starp diviem pāriem var savienot pretestības elementus, lai pielāgotu un samazinātu šādi izveidotās antenas kvalitātes koeficientu. Divu pāru savstarpējā savienojuma 4 vietā var ievietot arī pretestības elementus, lai samazinātu un pielāgotu kvalitātes koeficientu.

Dažādām sekcijām nav jāpiešķir taisna forma. Saskaņā ar 7. att. sekcijas var sakārtot dažādos izkārtojumos. Tādējādi izgudrojuma slēgtās ķēdes antenu var izgatavot rāmja formā, veidot cilpas, tai var būt apaļa forma, formas trīs telpiskās dimensijās utt.

Iepriekš aprakstītajos iemiesojumos regulēšanas shēmas ir ilustrētas ar savienojumu starp pāriem. Jāņem vērā, ka otrā tipa (5) pāru gadījumā šādas shēmas var ievietot pašos sekciju pāros. Šajā gadījumā spraudkontakta kondensators savieno divus nesaistītos elementu 522 un 542 brīvos galus.

Pretestības elementus var ievietot arī savienojumu vietā starp divu viena pāra sekciju vadītājiem (pirmais tips 3 un otrais tips 5) krustojumā 36 un 56, lai samazinātu kvalitātes koeficientu.

8A, 8B un 9. attēlā ir parādīti vadošu sekciju pāri saskaņā ar citu šī izgudrojuma iemiesojumu. Šis iemiesojums parāda, ka vadošu sekciju pārus var veidot caur savītiem vadītājiem, nevis caur koaksiālām sekcijām.

Fig. 8A un 8B parāda divus pirmā tipa 3 sekciju pāra variantus.

Atsaucoties uz 8.A attēlu, divas savītas stieples daļas ir savienotas viena ar otru līdzīgi kā aprakstīts saistībā ar koaksiālā kabeļa sekcijām.

8.B attēlā ir parādīts cits sekciju pāra šķērssavienojuma variants, kur šķērsošana faktiski tiek panākta, pagriežot vadītāju, kuram ir pievienots izejas vads (piemēram, 44) attiecībā pret vadītāju, kuram ir pievienots ieejas vads (piemēram,). , 42), un vadošās sadaļas netiek pārtrauktas.

9. attēlā parādīts otrā tipa sekciju 52 un 54 pāra 5 iemiesojums, kas veidots no savītiem vadītājiem.

Saskaņā ar citu iemiesojumu, kas nav parādīts, sekciju pāri tiek veidoti no nevītām vadiem, ekranētiem vai neekranētiem.

Citā iemiesojumā, kas nav parādīts, sekciju pārus veido sliedes, kas uzklātas uz izolācijas pamatnes.

Antenu, piemēram, kā definēts iepriekš, var definēt arī kā tādu, kas satur vismaz divus ģeometriski izlīdzinātus gareniskus lineārus mezglus (3, 5, 3 collas), no kuriem katrs satur, atkarībā no tā garuma, pirmo un otro paralēlu vadošu elementu, kas izolēti. viens no otra un katrā galā savienojumā ar pirmo vadošo elementu viens elektriskā savienojuma spailes ar blakus esošo mezglu un otru vadu, kas nav elektriski savienots, kur visi mezgli vai daļa no tiem ir:

pirmajam tipam, kur katrs pirmais un otrais vadītājs tiek pārtraukts aptuveni vidū un atkal pievienots citam mezgla vadītājam; vai

uz otro veidu, kur pirmais vadītājs tiek pārtraukts aptuveni vidū un otrais vadītājs netiek pārtraukts.

Saskaņā ar šo definīciju, vadošais elements šķērssavienojuma gadījumā (3., 5. un 8.A att.) tiek veidots no divām elektriski virknē savienotām sekcijām no vadošiem vadiem (dzīlēm vai pinumiem), kas atšķiras no kabeļa, ko izmanto tā, lai katrs savienojuma spailes būtu savienots ar tāda paša veida mezgla komplekta vadītāju (pinumu vai serdi) un nebūtu elektriski savienots ar citu spaili.

Saskaņā ar konkrētu iemiesojumu, sekcijas var veidot, griežot parastās koaksiālās līnijas. Pašlaik ir daži ar raksturīgo pretestību 50, 75 un 93 omi, kuru atbilstošās lineārās kapacitātes vērtības ir 100 pF/m, 60 pF/m un 45 pF/m. Piemēram, krustojuma savienojuma gadījumā 50 omu koaksiālajam kabelim var iegūt induktivitātes L0, kas ir viena µH.

Citā īpašā iemiesojumā, izmantojot ekranētus vadītājus (savītus vai nevītus), kabeļu lineārā kapacitāte starp vadītājiem ir diapazonā no aptuveni 30 līdz 40 pF/m. Šādiem kabeļiem ir iespējams iegūt, piemēram, induktivitāti L0, kuras vērtība ir aptuveni no 2 līdz 3 μH.

10. attēls ir vienkāršots antenas skats saskaņā ar citu iemiesojumu. Tāpat kā citos variantos, antena satur vismaz divus sekciju pārus (pirmā tipa 3, 5. att. vai otrā tipa 5, 6. att.), no kuriem katrs ir veidots no paralēliem vadošiem elementiem, kas izolēti viens no otra. Piemērā, kas parādīts 10. attēlā, tiek pieņemts, ka tie ir koaksiālā kabeļa sekciju pāri. Šo konstrukciju beidz papildu puspāris, kas veidots no diviem vadošiem elementiem no pirmā tipa 32, 34 vai otrā tipa 52, 54. Tā vietā, lai to uzstādītu antenas galā, puspāri var uzstādīt starp divi pāri. Antenas garuma regulēšanai var izmantot papildu puspāra klātbūtni.

11 parādīts vienkāršots iemiesojuma attēlojums, kurā divi koaksiālie kabeļa segmenti 61 un 63 ir mehāniski izvietoti blakus paralēli viens otram un to pinumi ir elektriski savienoti viens ar otru vismaz divos galos, veidojot vienu pirmo vadošo elementu (savienojums 67). Vītnes ir elektriski savienotas, veidojot vienu otru vadošu elementu (vienā galā savienojums 65). Katrs elements, kā parādīts 11. attēlā, veido antenas struktūras sekciju 32, 34, 52 vai 54. Sekcijas, ko veido 11. attēlā redzamo segmentu montāža, priekšrocība ir palielināt sekcijas lineāro kapacitāti starp pirmo vadošo elementu un otro vadošo elementu. Tas ļauj samazināt nepieciešamo pāra garumu tai pašai rezonanses frekvencei un tādējādi nodrošina papildu elastību attiecībā uz antenas ģeometriju.

Veidojot antenas no koaksiālajām sekcijām, papildu priekšrocības rada kapacitāte starp vairogu un vadošo serdi, lai veidotu induktīvās un kapacitatīvās sekcijas, kurām ir palielināta kapacitāte (ļaujot tās saīsināt tai pašai frekvencei), pretstatā stieples elementam. .

Aprakstīto iemiesojumu priekšrocība ir tāda, ka tie ļauj veidot lielākus antenas izmērus lietojumiem ar rezonanses frekvencēm, kas lielākas par vienu MHz (parasti no 10 līdz 100 MHz). Tādā veidā antenas var izveidot uz portāliem, skaitītājiem utt., vienlaikus nodrošinot vienmērīgu strāvas cirkulāciju pa cilpu, lai radītu vēlamo lauku.

Saskaņā ar konkrētu iemiesojumu antenu, kas pielāgota darbībai ar frekvenci 13,56 MHz, var izgatavot taisnstūra rāmja formā, kura izmērs ir aptuveni 87 cm x 75 cm, kas veidots no trim pirmā tipa vadītāju pāriem (trīskāršām divām sekcijām). 50 omu koaksiālā kabeļa forma ar lineāro kapacitāti 100 pF/m (pinuma diametrs 3,5 mm), kas sadalīts divos pāros ar L-veida konfigurāciju ar aksiālo garumu 1,07 m (ar induktivitāti L0 aptuveni 1,22 μH vai 1,21 μH, ņemot vērā savstarpējo induktivitāti), un viens pāris ar U formas konfigurāciju ar aksiālo garumu 1,08 m (ar induktivitāti L0 aptuveni 1,20 µH vai 1,19 µH, ņemot vērā savstarpējās induktivitātes). Rezonanses frekvenci var regulēt, izmantojot mainīgu kondensatoru.

Ir aprakstīti dažādi iemiesojumi, un speciālisti var ieteikt dažādas izmaiņas un modifikācijas. Konkrēti, vadošo sekciju un kapacitatīvo elementu izmēri ir atkarīgi no pielietojuma, un to aprēķins nepārsniedz profesionāļu iespējas, pamatojoties uz iepriekš sniegtajām funkcionālajām vadlīnijām un vēlamo antenas rezonanses frekvenci un izmēru.

Pretenzija

1. Induktīvā antena, kas satur vismaz divus ģeometriski savienotu sekciju pārus (32, 34; 52, 54), no kuriem katrs satur pirmo (322, 342; 522, 542) un otro (324, 344; 524, 544). paralēli vadoši elementi, kas izolēti viens no otra, un katrs pāris katrā galā satur vienu tā pirmā vadošā elementa elektriskā savienojuma (42, 44) spaili ar blakus esošā pāra vadošo elementu, kur minētie pāri var ietvert:
uz pirmo tipu (3), kur vadošie elementi ir pārtraukti vidū, veidojot divas sekcijas, ar pirmo, attiecīgi otro, sekcijas vadošo elementu, kas savienots ar otras sekcijas otro, attiecīgi pirmo vadošo elementu. pāris vai
uz otro tipu (5), kur pirmais vadošais elements (522, 542) ir pārtraukts vidū, veidojot divas sekcijas, un otrais vadošais elements (524, 544) nav pārtraukts.

2. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā vadošās sekcijas ir gareniski lineāras un antena veido cilpu ar jebkura veida telpisko ģeometriju.

3. Antena saskaņā ar jebkuru no iepriekšējiem punktiem, kurā atbilstošie vadošo elementu garumi (322, 324, 342, 344; 522, 524, 542, 544; 322", 324", 342", 344") tiek izvēlēti atbilstoši antenas rezonanses frekvencei.

4. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā vadošo elementu attiecīgie garumi (322, 324, 342, 344; 522, 524, 542, 544; 322", 324", 342", 344") ir izvēlēti atbilstoši. uz lineāro kapacitāti starp pirmo un otro vadošo elementu.

5. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā vismaz viens kapacitatīvs elements (C4) savieno blakus esošo pāru otros vadošos elementus vai tā paša pāra pirmo un otro vadošo elementu.

6. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā vismaz viens pretestības elements (R4) savieno blakus esošo pāru otros vadošos elementus vai tā paša pāra pirmo un otro vadošo elementu.

7. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā katra sekcija (32, 34, 52, 54) ir koaksiālā kabeļa sekcija.

8. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā katra sekcija ir veidota no diviem koaksiālā kabeļa segmentiem (61, 63).

9. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā sekcijas (32, 34, 52, 54, 32", 34") ir veidotas no savītiem vadošiem elementiem.

10. Antena saskaņā ar 1. punktu, kas papildus satur puspāri, kas veidots no divu vadošu elementu sekcijas, kas savienotas ar vismaz vienu pāri.

11. Sistēma augstfrekvences lauka ģenerēšanai, kas satur
induktīvā antena saskaņā ar jebkuru no iepriekšējiem punktiem un
ķēde antenas ierosināšanai ar augstfrekvences signālu.

12. Sistēma saskaņā ar 11. punktu, kas atšķiras ar to, ka ierosmes ķēde satur augstfrekvences transformatoru (18), kura sekundārais tinums atrodas starp divu blakus esošo antenu pāru pirmajiem vadošajiem elementiem.

Patenta RU 2566608 īpašnieki:

Izgudrojums attiecas uz antenām. Tiek pieprasīta induktīvā antena, kas veidota no vismaz diviem ģeometriski savstarpēji savienotiem segmentu pāriem, no kuriem katrs satur pirmo un otro paralēlo vadītāju, kas izolēti viens no otra, un minētie pāri pieder pie pirmā tipa, kurā ir vadi. ir pārtraukti to viduspunktos, veidojot divus segmentus, viena segmenta pirmais (attiecīgi otrais) vadītājs ir savienots ar otra pāra segmenta otro (resp. pirmo) vadītāju, vai otrā tipa, kurā ir pirmais vadītājs. pārtraukts aptuveni tā viduspunktā, veidojot divus segmentus, un otrais vadītājs netiek pārtraukts. Tehniskais rezultāts ir nodrošināt lielu induktīvo antenu, kas pielāgota pārraidēm frekvenču diapazonā no viena MHz līdz vairākiem simtiem MHz. 2 n. un 10 algas f-ly, 11 slim.

Tehnoloģijas joma, uz kuru attiecas izgudrojums

Šis izgudrojums vispārīgi attiecas uz antenām un jo īpaši uz augstas frekvences induktīvās antenas veidošanu.

Izgudrojums jo īpaši attiecas uz antenām, kas paredzētas raidīšanai vairāku MHz radiofrekvencēs, piemēram, sakaru sistēmām, kuru pamatā ir bezkontakta mikroshēmu kartes, radiobirkas vai elektromagnētiskie transponderi.

Vismodernākais

1. attēlā ļoti shematiski parādīts tādas induktīvās sakabes sistēmas piemērs, uz kuru, piemēram, attiecas šis izgudrojums.

Šāda sistēma satur nolasīšanas ierīci vai bāzes staciju 1, kas ģenerē elektromagnētisko lauku, ko var ierakstīt viens vai vairāki šajā laukā esošie transponderi 2. Šādi transponderi 2 ir, piemēram, elektroniskais tags 2", kas uzstādīts uz objekta identifikācijas nolūkos, bezkontakta viedkarte 2" vai, vispārīgi runājot, jebkurš elektromagnētiskais retranslators (apzīmēts ar bloku 2 1. attēlā).

Lasītāja pusē 1 virknes rezonanses ķēde ir izveidota no rezistora r, kondensatora C1 un induktīvā elementa L1 jeb antenas. Šo ķēdi darbina augstfrekvences (HF) oscilators 12, ko kontrolē (savienojums 14) citas bāzes stacijas 1 ķēdes, kas nav parādītas. Augstas frekvences nesējs parasti tiek modulēts (amplitūda un/vai fāze), lai pārraidītu datus uz retranslators.

Transpondera 2 sānos rezonanses ķēde, kas parasti ir paralēla, satur induktīvu elementu vai antenu L2, kas savienota paralēli kondensatoram C2 un ar slodzi R, kas atspoguļo transpondera 2 elektroniskās shēmas 22. Šī rezonanses ķēde, kas atrodas nolasīšanas ierīces lauks, reģistrē augstfrekvences signālu, ko pārraida bāzes stacija. Bezkontakta kartes gadījumā šādas shēmas, kas norādītas 22. blokā un satur vienu vai vairākas mikroshēmas, ir savienotas ar L2 antenu, ko parasti atbalsta kartes atbalsts. 2" elektroniskās birkas gadījumā induktīvo elementu L2 veido no vadoša tinuma, kas savienots ar elektronisko mikroshēmu 22.

Lai gan simbolisks attēlojums virknes rezonanses ķēdes formā bāzes stacijas pusē un paralēlas rezonanses ķēdes veidā retranslatora pusē ir izplatīts, praksē var atrast virknes rezonanses ķēdes rezonanses pusē un paralēlas rezonanses ķēdes bāzes stacijas pusē. .

Lasītāja un transpondera rezonanses ķēdes kopumā ir noregulētas uz vienu un to pašu rezonanses frekvenci ω (L1.C1.ω 2 =L2.C2.ω 2 =1).

Transponderiem parasti nav neatkarīgu barošanas avotu, un tie iegūst to darbībai nepieciešamo jaudu no 1. bāzes stacijas radītā magnētiskā lauka.

Citā lietojumprogrammas piemērā bāzes stacija tiek izmantota, lai uzlādētu akumulatoru vai citu transpondera enerģijas uzkrāšanas elementu. Šajā gadījumā bāzes stacijas izstarotais augstfrekvences lauks nav jāmodulē, lai pārraidītu datus.

Induktīvajā antenā vadošā ķēde visbiežāk ir slēgta ķēde, kas nes strāvu, lai radītu radiofrekvences magnētisko lauku. Slēgtā vadošā ķēde saņem strāvu no radiofrekvenču ģeneratora 12.

Kad antenas izmērs kļūst nozīmīgs attiecībā pret viļņa garumu, apgrūtinās strāvas cirkulācija, kas paredzēta magnētiskā lauka radīšanai caur vadītāju. Strāvas amplitūda un fāze piedzīvo lielas izmaiņas visā ķēdē, kā rezultātā antena vairs nedarbojas induktīvā cilpā. Tāpat bieži vien ir vēlams, lai bāzes stacijas pusē būtu liela antena, salīdzinot ar transpondera antenas izmēru. Faktiski transponderi parasti pārvietojas (to atbalsta lietotājs), kad tie tiek parādīti bāzes stacijā, un ir vēlams, lai tie varētu ierakstīt lauku pat kustības laikā. Citos gadījumos ir vēlams, lai zonas izmērs, kurā iespējama saziņa ar transponderi, būtu liels. No otras puses, ir lietderīgi izmantot lielu induktīvo cilpu, lai nodrošinātu lielu sakaru diapazonu.

Jo garāka ir induktīvās antenas vadošā ķēde, jo vairāk strāvas cirkulācija ķēdē atšķiras no vēlamās. Tādējādi visā ķēdē notiek būtiskas strāvas amplitūdas un fāzes izmaiņas, kas izmaina un izjauc radītā magnētiskā lauka telpisko sadalījumu. Palielinās arī elektriskais potenciāls starp dažādām vadošās ķēdes sekcijām, kā rezultātā antenas darbība kļūst jutīga pret dielektrisko materiālu klātbūtni tās tiešajā vidē.

Tādējādi induktīvās cilpas garums tradicionāli ir ierobežots.

Iepriekš tika ierosināts sadalīt vadošo cilpu elementos, kuriem katram ir vienāds garums, un atkārtoti savienot šos elementus ar kondensatoriem, lai varētu izmantot lielāku cilpu. Šāds risinājums ir aprakstīts, piemēram, ASV patentā 5258766.

Iepriekš tika ierosināts izmantot ekranētas induktīvās cilpas ar ekranēšanas pārtraukumu un vadītāju inversiju. Šādas cilpas parasti sauc par "Mobius cilpām". Šādas struktūras ir aprakstītas, piemēram, P. H. Dankana rakstā "Analysis of the Moebius Loop Magnetic Field Sensor", kas publicēts IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility, 1974. gada maijā. Tomēr šādām struktūrām joprojām ir ierobežots garums.

Tādējādi ir jāveido liela induktīvā antena.

Izgudrojuma izpaušana

Šī izgudrojuma iemiesojuma mērķis ir nodrošināt induktīvu antenu, kas var pilnībā vai daļēji pārvarēt parasto antenu trūkumus.

Vēl viens šī izgudrojuma iemiesojuma mērķis ir nodrošināt antenu, kas ir īpaši labi pielāgota pārraidēm frekvenču diapazonā no viena MHz līdz vairākiem simtiem MHz.

Vēl viens šī izgudrojuma iemiesojuma mērķis ir nodrošināt lielu induktīvo antenu (kas iekļaujas vismaz desmit reizes lielākā virsmā) nekā transponderu antenas, ar kurām tā sadarbosies.

Vēl viens šī izgudrojuma iemiesojuma mērķis ir nodrošināt antenas struktūru, kas ir savietojama ar dažādiem izkārtojumiem.

Lai atrisinātu visus vai dažus no šiem un citiem objektiem, šis izgudrojums nodrošina induktīvu antenu, kas veidota no vismaz diviem ģeometriski izlīdzinātu sekciju pāriem, no kuriem katrs satur pirmo un otro paralēlo vadošo elementu, kas izolēti viens no otra, un katrs pāris atrodas katrā galā. viena tā pirmā vadošā elementa elektriskā savienojuma spaile ar blakus esošā pāra vadošo elementu, kurā minētie pāri var attiekties uz:

pirmajam tipam, kur vadošie elementi ir pārtraukti aptuveni pa vidu, veidojot divas sekcijas, un pirmais, attiecīgi, otrais, sekcijas vadošais elements ir savienots ar otro, attiecīgi, pirmais, otra vadošais elements. pāra sadaļa; vai

uz otro tipu, kur pirmais vadošais elements ir pārtraukts aptuveni vidū, veidojot divas sekcijas, un otrais vadošais elements netiek pārtraukts.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu vadošās sekcijas ir gareniski lineāras, un antena veido cilpu ar jebkāda veida telpisko ģeometriju.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu atbilstošie vadošo elementu garumi tiek izvēlēti atbilstoši antenas rezonanses frekvencei.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu atbilstošie vadošo elementu garumi tiek izvēlēti atbilstoši lineārajai kapacitātei starp pirmo un otro vadošo elementu.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu vismaz viens kapacitatīvs elements savieno blakus esošo pāru otros vadošos elementus vai tā paša pāra pirmo un otro vadošo elementu.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu vismaz viens pretestības elements savieno blakus esošo pāru otros vadošos elementus vai tā paša pāra pirmo un otro vadošo elementu.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu katra sekcija ir koaksiālā kabeļa sekcija.

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu, sekcijas ir veidotas no savītiem vadošiem elementiem.

Šis izgudrojums arī nodrošina sistēmu augstfrekvences lauka ģenerēšanai, kas ietver:

induktīvā antena; Un

Saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu minētā ierosmes ķēde satur augstfrekvences transformatoru, kura sekundārais tinums atrodas starp divu blakus antenu pāru pirmajiem vadošajiem elementiem.

Īss zīmējumu apraksts

Iepriekš minētie un citi šī izgudrojuma objekti, iezīmes un priekšrocības tiks detalizēti apskatīti turpmākajā neierobežojošā konkrētu iemiesojumu aprakstā, kas ņemti kopā ar pievienotajiem zīmējumiem, kuros:

1. attēlā, kas aprakstīts iepriekš, ir shematiski parādīts radiofrekvenču sakaru sistēmas piemērs, kuram ir piemērots šis izgudrojums;

Fig.

3. attēlā parādīts pirmā tipa antenas sekciju pāra variants.

Fig.

5. attēlā ir parādīta pirmā tipa antenas sekciju pāra shēma;

Fig. 5A parāda 5. attēlā redzamā pāra ekvivalentu elektrisko ķēdi.

6. attēlā ir parādīta otrā tipa antenas sekciju pāra shēma;

6. attēlā parādīta 6. attēlā redzamā pāra ekvivalenta elektriskā ķēde;

7. attēlā parādīts induktīvās antenas un piedziņas un regulēšanas shēmu iemiesojums.

8A un 8B ir parādīti divi citi pirmā tipa sekciju pāra varianti; Un

9. attēlā parādīts vēl viens otrā tipa sekciju pāra iemiesojums.

Izgudrojuma īstenošana

Identiski elementi ir apzīmēti ar vieniem un tiem pašiem atsauces cipariem dažādos rasējumos, kas nav mērogā. Skaidrības labad ir parādīti un aprakstīti tikai elementi, kas ir noderīgi šī izgudrojuma izpratnei. Jo īpaši induktīvās antenas piedziņas ķēdes nav detalizēti aprakstītas, un izgudrojums ir saderīgs ar piedziņas signāliem, ko pašlaik izmanto šāda veida antenām. Turklāt nav sīkāk aprakstīti arī retranslatori, kuriem ir paredzētas aprakstāmās lauka ģenerēšanas antenas, un izgudrojums ir savietojams ar dažādiem mūsdienu transponderiem, tuvuma kartēm, RFID tagiem u.c.

2. attēls ir vienkāršots antenas skats saskaņā ar šī izgudrojuma iemiesojumu.

Šis iemiesojums nodrošina vairāku koaksiālo kabeļu sekciju 32 un 34 savienošanu. Šīs sekcijas ir saliktas pāros 3, katrā no kurām ir savienotas divas sadaļas 32 un 34, lai izveidotu Möbius tipa savienojumu, tas ir, pirmās sekcijas serde 324 ir savienota ar pāra otrās sekcijas pinumu 342, un pīts. 322 ir savienots ar šīs otrās sekcijas serdi 344.

Vēlamajā piemērā, kas parādīts 2. attēlā, ir savienoti četri 3 sekciju pāri. Elektrisko savienojumu 4 starp diviem blakus esošajiem pāriem nodrošina tikai viens vadošs elements. Piemērā, kas parādīts 2. attēlā, savienojums 4 starp diviem blakus esošajiem pāriem ir nodrošināts ar attiecīgo divu pāru pretējo sekciju pinumiem. Otrs vadošais elements nav savienots, tas ir, piemērā, kas parādīts 2. attēlā, divu blakus esošo pāru serdeņi nav savienoti.

Šķiet vienkāršāk ir veikt vienotu atlasi visām sekcijām, lai visi pirmie vadītāji atbilstu visu sekciju pinumam vai serdei. Šajā kontekstā, lai savienotu visas antenas pārus, tiks izmantots viena veida vadošs elements, pinums vai serde. Priekšroka tiek dota pinumam, jo ​​tā izvēle nodrošina labāku elektrisko ekranējumu. Alternatīvi var ierosināt savienojumus 4 nodrošināt caur atbilstošajiem pretējo pāru serdeņiem. Tomēr joprojām ir iespējams izdarīt dažādas izvēles par pirmā un otrā vadītāja piešķiršanu starp tā paša pāra pirmo sekciju un otro sekciju, piemēram, izvēloties pinumu kā pirmo vadītāju pirmajai sekcijai un serdei. kā pirmais vadītājs otrajai sadaļai. Tādējādi saskaņā ar citu iemiesojumu var ierosināt nodrošināt savienojumus 4 starp diviem blakus esošiem pāriem no serdes līdz pinumam vai otrādi.

3. attēlā parādīts divu antenas sekciju 32 un 34 pāra vienkāršots attēlojums, kas atbilst pirmajam sekciju pārim. Centrālajā savienojuma līmenī 36. 32. sekcijas vadošais serdenis 324 ir savienots ar 34. sekcijas pinumu (vai vairogu) 342, un 32. sekcijas pinums 322 ir savienots ar 34. sekcijas serdi 344.

4. attēlā ir attēlots vēl viens antenas variants.

Divi pirmā tipa 32. un 34. sekciju pāri 3 (ar krustenisko centrālo savienojumu - 3. att.) ir pārmaiņus savienoti ar diviem koaksiālā kabeļa 52. un 54. sekciju pāriem 5, un 56 sekciju centrālais savienojums ir atšķirīgs. Šajos otrā tipa pāros 5 sekcijas 52 un 54 ir savienotas ar to attiecīgajiem serdeņiem 524 un 544, savukārt to pinumi 522 un 542 nav savienoti. Pāru sadursmes elektriskie savienojumi tomēr tiek nodrošināti, savstarpēji savienojot 4 bizes ar nesavienotiem serdeņiem.

Abu veidu pāru sadalījums un skaits var atšķirties. Tomēr labāk ir izvēlēties pirmā veida pārus.

5. attēlā parādīta pirmā tipa 3 sekciju pāra elektriskā ķēde.

5.A attēlā parādīta 5. attēlā redzamā pāra ekvivalenta elektriskā ķēde.

32. un 34. sekciju pāris satur divus spailes 42 un 44, kas savienojas ar blakus esošajiem pāriem. Terminālis 42 ir savienots ar sekcijas 32 pirmo vadošo elementu 322, kas savā otrā galā caur šķērssavienojumu 36 ir savienots ar sekcijas 34 otro vadošo elementu 344 ar nesaistītu brīvo galu 3441 (uz termināļa pusē 44). Sekcijas 32 otrajam vadošajam elementam 324 ir brīvais gals 3241 (termināla 42 pusē) un tā otrs gals savienots ar savienojumu 36 ar sekcijas 34 pirmo vadošo sekciju 342, kuras otrs gals ir savienots. uz termināli 44.

Šāda pāra ekvivalentā elektriskā ķēde ir parādīta 5.A attēlā, un tā nodrošina elektrisku virknes savienojumu ar induktivitāti L0 un kondensatoru ar lielumu C0, kur L0 apzīmē induktivitāti, kas atbilst vadītāju sekciju 322 un 342 kopumam, ko uzskata par elektrisko virkni. tas pats vadītājs, lai aprēķinātu šo daudzumu, un kur C0 apzīmē visas iekšējās kapacitātes starp serdi un pinumu koaksiālā kabeļa gadījumā - starp diviem vadītājiem (starp vadītājiem 322 un 324 un starp vadītājiem 342 un 344) citu iemiesojumu gadījumā. Saskaņā ar iepriekš minēto aprakstu savstarpējās induktivitātes starp 322. un 342. sekciju kopu (kas tiek uzskatītas par vadu aprēķinam) un sekciju komplektiem, kas ir līdzvērtīgi 322. un 342. sekcijām citos pāros (kas arī tiek uzskatīti par vadu aprēķinam), ir niecīgas. Sakarā ar veidošanu cilpu veidā, dažādie pāri atrodas pietiekami tālu viens no otra, kas ļauj neievērot savstarpējās induktivitātes, salīdzinot, piemēram, ar L0 vērtību, kas tika apspriesta iepriekš.

Neņemot vērā omiskos zudumus vadītājos un dielektriskos zudumus starp vadītājiem, sekciju pāra pretestību šajā iemiesojumā var izteikt kā Z=jL0ω+1/jC0ω.

6. attēlā parādīta otrā tipa 5 sekciju pāra elektriskā ķēde.

6.A attēlā parādīta 6. attēlā redzamā pāra ekvivalenta elektriskā ķēde.

Sekcijas 52 un 54 pārī 5, pirmās daļas 52 pirmais vadītājs 522 ir savienots ar pirmo piekļuves spaili 42, un tā otrs gals 5222 paliek atvienots. Otrās sekcijas 54 pirmais vadošais elements 542 paliek sekcijas 52 pusē atvienots (gals 5422) un otrā galā ir savienots ar 5. pāra piekļuves spaili 44. Pirmās sekcijas 52 otrais vadītājs 524 ir pievienots. ar savstarpēju savienojumu 56 ar otrās sekcijas 54 otro vadītāju 544. Galu 5241 un 5441 sadaļas 524 un 544 paliek atspējotas.

No elektriskā viedokļa un saskaņā ar 6.A attēlu, pieņemot, ka 3. un 5. pāru vadītāji ir vienāda garuma, pāris 5 nodrošina virknes savienojumu induktīvā elementam ar nominālo L0 ar kapacitatīvo elementu ar nominālo C0/4, kur L0 apzīmē induktivitāti, kas atbilst sekciju 522 un 542 vadītāja kombinācijai, un C0 apzīmē visas iekšējās kapacitātes (starp vadītājiem 522 un 524 un starp vadītājiem 542 un 544).

Sekcijas pāra pretestību šajā iemiesojumā var izteikt kā Z=jL0ω+1/j(C0/4)ω.

No elektriskā viedokļa divi virknē savienotu sekciju 3 pāri ir līdzvērtīgi vienam dubultā garuma sekciju 5 pārim.

Garumi tiks pielāgoti antenas darbības frekvencei, lai katrs sekciju pāris ievērotu noregulējumu, tas ir, LCω 2 =1. Redzams, ka atkarībā no pāru tipu sadalījuma starp 3. un 5. pāriem vadošo elementu garumi un lineārās kapacitātes vērtība starp diviem sekcijas vadītājiem var atšķirties. Kapacitatīvo elementu vērtības vairs nav niecīgas, un antena ir mazāk jutīga pret traucējumiem tās vidē.

Antenas izveidošana ar vairākiem sekciju pāriem, piemēram, tiem, kas parādīti 5. un 6. attēlā, ļauj atdalīt elektrisko ķēdi un neļauj izmantot pārāk garus induktīvos elementus, kur strāvai, kas plūst caur induktīvo cilpu, nevar būt vienāda amplitūda. un fāzē visā ķēdē. Faktiski pāru savienošana kopā ir līdzvērtīga vairāku rezonanses ķēžu savienošanai virknē ar tādu pašu rezonanses frekvenci. Šajā gadījumā tiek atcelts induktīvo antenu garuma ierobežojums.

Dažādiem sekciju pāriem nav obligāti jābūt vienāda garuma katram pārim, lai uzturētu rezonanses attiecības, iespējams, ja starp tiem ir novietots kondensators, kas savienots starp diviem vadītājiem krustojuma līmenī starp pāriem.

7. attēlā parādīts induktīvās antenas un piedziņas un regulēšanas shēmu iemiesojums. Šeit antena satur trīs pārus 3 no pirmā tipa.

Ierosmes ķēde 18 ir augstfrekvences transformators, kura primārais tinums 182 saņem augstfrekvences ģeneratora 12 ierosmes signālu (1. att.) un kurā abi sekundārā tinuma 184 spailes ir savienoti ar spailēm 42. un 44 no diviem blakus esošiem pāriem, nevis savstarpēji savienojot tos 4. Tādējādi sekundārais tinums veido šo savienojumu starp diviem pāriem. Transformatoru vēlams izvēlēties, lai atgrieztu sekundārajā pusē induktivitāti, kas darba frekvencē ir niecīga attiecībā pret vērtību L0, kas ir, piemēram, ja savienojuma koeficients ir tuvu 1.

Turklāt regulēšanas ķēde 16 savieno divu pāru vadītāju 324 un 344 brīvos galus 3241 un 3441, kas tādējādi ir savienoti. 16. shēma 7. attēlā parādītajā piemērā ir pretestības (rezistors R4) un kapacitatīvā (kondensators C4) ķēde. Kondensatora C4 funkcija ir regulēt antenas rezonanses frekvenci. Rezistora R4 funkcija ir pielāgot antenas kvalitātes koeficientu Q līdz izvēlētajai vērtībai, piemēram, lai pielāgotu joslas platumu.

Kondensatorus var novietot starp dažādiem pāriem, savienotus starp vienas sekcijas vadošajiem elementiem, starp vadošajiem elementiem, kas atstāti nesavienoti (šajā gadījumā koaksiālo kabeļu sekciju serdeņos), un savienojuma punktu 42 vai 44 (šajā gadījumā pinumus). no koaksiālā kabeļa sekcijām) vai starp vadītājiem, kas nav savienoti no katra pāra savstarpēji savienotajām sekcijām, lai samazinātu rezonanses frekvenci.

Vadošā elementa 324 vai 344, kas paliek nesavienots, garumu (šajā gadījumā serdeņu) var arī samazināt, lai samazinātu atbilstošās sekcijas kopējo kapacitāti, lai palielinātu rezonanses frekvenci.

Tāpat starp vadošo elementu brīvajiem galiem starp diviem pāriem var savienot pretestības elementus, lai pielāgotu un samazinātu šādi izveidotās antenas kvalitātes koeficientu. Divu pāru savstarpējā savienojuma 4 vietā var ievietot arī pretestības elementus, lai samazinātu un pielāgotu kvalitātes koeficientu.

Dažādām sekcijām nav jāpiešķir taisna forma. Saskaņā ar 7. att. sekcijas var sakārtot dažādos izkārtojumos. Tādējādi izgudrojuma slēgtās ķēdes antenu var izgatavot rāmja formā, veidot cilpas, tai var būt apaļa forma, formas trīs telpiskās dimensijās utt.

Iepriekš aprakstītajos iemiesojumos regulēšanas shēmas ir ilustrētas ar savienojumu starp pāriem. Jāņem vērā, ka otrā tipa (5) pāru gadījumā šādas shēmas var ievietot pašos sekciju pāros. Šajā gadījumā spraudkontakta kondensators savieno divus nesaistītos elementu 522 un 542 brīvos galus.

Pretestības elementus var ievietot arī savienojumu vietā starp divu viena pāra sekciju vadītājiem (pirmais tips 3 un otrais tips 5) krustojumā 36 un 56, lai samazinātu kvalitātes koeficientu.

8A, 8B un 9. attēlā ir parādīti vadošu sekciju pāri saskaņā ar citu šī izgudrojuma iemiesojumu. Šis iemiesojums parāda, ka vadošu sekciju pārus var veidot caur savītiem vadītājiem, nevis caur koaksiālām sekcijām.

Fig. 8A un 8B parāda divus pirmā tipa 3 sekciju pāra variantus.

Atsaucoties uz 8.A attēlu, divas savītas stieples daļas ir savienotas viena ar otru līdzīgi kā aprakstīts saistībā ar koaksiālā kabeļa sekcijām.

8.B attēlā ir parādīts cits sekciju pāra šķērssavienojuma variants, kur šķērsošana faktiski tiek panākta, pagriežot vadītāju, kuram ir pievienots izejas vads (piemēram, 44) attiecībā pret vadītāju, kuram ir pievienots ieejas vads (piemēram,). , 42), un vadošās sadaļas netiek pārtrauktas.

9. attēlā parādīts otrā tipa sekciju 52 un 54 pāra 5 iemiesojums, kas veidots no savītiem vadītājiem.

Saskaņā ar citu iemiesojumu, kas nav parādīts, sekciju pāri tiek veidoti no nevītām vadiem, ekranētiem vai neekranētiem.

Citā iemiesojumā, kas nav parādīts, sekciju pārus veido sliedes, kas uzklātas uz izolācijas pamatnes.

Antenu, piemēram, kā definēts iepriekš, var definēt arī kā tādu, kas satur vismaz divus ģeometriski izlīdzinātus gareniskus lineārus mezglus (3, 5, 3 collas), no kuriem katrs satur, atkarībā no tā garuma, pirmo un otro paralēlu vadošu elementu, kas izolēti. viens no otra un katrā galā savienojumā ar pirmo vadošo elementu viens elektriskā savienojuma spailes ar blakus esošo mezglu un otru vadu, kas nav elektriski savienots, kur visi mezgli vai daļa no tiem ir:

pirmajam tipam, kur katrs pirmais un otrais vadītājs tiek pārtraukts aptuveni vidū un atkal pievienots citam mezgla vadītājam; vai

uz otro veidu, kur pirmais vadītājs tiek pārtraukts aptuveni vidū un otrais vadītājs netiek pārtraukts.

Saskaņā ar šo definīciju, vadošais elements šķērssavienojuma gadījumā (3., 5. un 8.A att.) tiek veidots no divām elektriski virknē savienotām sekcijām no vadošiem vadiem (dzīlēm vai pinumiem), kas atšķiras no kabeļa, ko izmanto tā, lai katrs savienojuma spailes būtu savienots ar tāda paša veida mezgla komplekta vadītāju (pinumu vai serdi) un nebūtu elektriski savienots ar citu spaili.

Saskaņā ar konkrētu iemiesojumu, sekcijas var veidot, griežot parastās koaksiālās līnijas. Pašlaik ir daži ar raksturīgo pretestību 50, 75 un 93 omi, kuru atbilstošās lineārās kapacitātes vērtības ir 100 pF/m, 60 pF/m un 45 pF/m. Piemēram, krustojuma savienojuma gadījumā 50 omu koaksiālajam kabelim var iegūt induktivitātes L0, kas ir viena µH.

Citā īpašā iemiesojumā, izmantojot ekranētus vadītājus (savītus vai nevītus), kabeļu lineārā kapacitāte starp vadītājiem ir diapazonā no aptuveni 30 līdz 40 pF/m. Šādiem kabeļiem ir iespējams iegūt, piemēram, induktivitāti L0, kuras vērtība ir aptuveni no 2 līdz 3 μH.

10. attēls ir vienkāršots antenas skats saskaņā ar citu iemiesojumu. Tāpat kā citos variantos, antena satur vismaz divus sekciju pārus (pirmā tipa 3, 5. att. vai otrā tipa 5, 6. att.), no kuriem katrs ir veidots no paralēliem vadošiem elementiem, kas izolēti viens no otra. Piemērā, kas parādīts 10. attēlā, tiek pieņemts, ka tie ir koaksiālā kabeļa sekciju pāri. Šo konstrukciju beidz papildu puspāris, kas veidots no diviem vadošiem elementiem no pirmā tipa 32, 34 vai otrā tipa 52, 54. Tā vietā, lai to uzstādītu antenas galā, puspāri var uzstādīt starp divi pāri. Antenas garuma regulēšanai var izmantot papildu puspāra klātbūtni.

11 parādīts vienkāršots iemiesojuma attēlojums, kurā divi koaksiālie kabeļa segmenti 61 un 63 ir mehāniski izvietoti blakus paralēli viens otram un to pinumi ir elektriski savienoti viens ar otru vismaz divos galos, veidojot vienu pirmo vadošo elementu (savienojums 67). Vītnes ir elektriski savienotas, veidojot vienu otru vadošu elementu (vienā galā savienojums 65). Katrs elements, kā parādīts 11. attēlā, veido antenas struktūras sekciju 32, 34, 52 vai 54. Sekcijas, ko veido 11. attēlā redzamo segmentu montāža, priekšrocība ir palielināt sekcijas lineāro kapacitāti starp pirmo vadošo elementu un otro vadošo elementu. Tas ļauj samazināt nepieciešamo pāra garumu tai pašai rezonanses frekvencei un tādējādi nodrošina papildu elastību attiecībā uz antenas ģeometriju.

Veidojot antenas no koaksiālajām sekcijām, papildu priekšrocības rada kapacitāte starp vairogu un vadošo serdi, lai veidotu induktīvās un kapacitatīvās sekcijas, kurām ir palielināta kapacitāte (ļaujot tās saīsināt tai pašai frekvencei), pretstatā stieples elementam. .

Aprakstīto iemiesojumu priekšrocība ir tāda, ka tie ļauj veidot lielākus antenas izmērus lietojumiem ar rezonanses frekvencēm, kas lielākas par vienu MHz (parasti no 10 līdz 100 MHz). Tādā veidā antenas var izveidot uz portāliem, skaitītājiem utt., vienlaikus nodrošinot vienmērīgu strāvas cirkulāciju pa cilpu, lai radītu vēlamo lauku.

Saskaņā ar konkrētu iemiesojumu antenu, kas pielāgota darbībai ar frekvenci 13,56 MHz, var izgatavot taisnstūra rāmja formā, kura izmērs ir aptuveni 87 cm x 75 cm, kas veidots no trim pirmā tipa vadītāju pāriem (trīskāršām divām sekcijām). 50 omu koaksiālā kabeļa forma ar lineāro kapacitāti 100 pF/m (pinuma diametrs 3,5 mm), kas sadalīts divos pāros ar L-veida konfigurāciju ar aksiālo garumu 1,07 m (ar induktivitāti L0 aptuveni 1,22 μH vai 1,21 μH, ņemot vērā savstarpējo induktivitāti), un viens pāris ar U formas konfigurāciju ar aksiālo garumu 1,08 m (ar induktivitāti L0 aptuveni 1,20 µH vai 1,19 µH, ņemot vērā savstarpējās induktivitātes). Rezonanses frekvenci var regulēt, izmantojot mainīgu kondensatoru.

Ir aprakstīti dažādi iemiesojumi, un speciālisti var ieteikt dažādas izmaiņas un modifikācijas. Konkrēti, vadošo sekciju un kapacitatīvo elementu izmēri ir atkarīgi no pielietojuma, un to aprēķins nepārsniedz profesionāļu iespējas, pamatojoties uz iepriekš sniegtajām funkcionālajām vadlīnijām un vēlamo antenas rezonanses frekvenci un izmēru.

1. Induktīvā antena, kas satur vismaz divus ģeometriski savienotu sekciju pārus (32, 34; 52, 54), no kuriem katrs satur pirmo (322, 342; 522, 542) un otro (324, 344; 524, 544). paralēli vadoši elementi, kas izolēti viens no otra, un katrs pāris katrā galā satur vienu tā pirmā vadošā elementa elektriskā savienojuma (42, 44) spaili ar blakus esošā pāra vadošo elementu, kur minētie pāri var ietvert:
uz pirmo tipu (3), kur vadošie elementi ir pārtraukti vidū, veidojot divas sekcijas, ar pirmo, attiecīgi otro, sekcijas vadošo elementu, kas savienots ar otras sekcijas otro, attiecīgi pirmo vadošo elementu. pāris vai
uz otro tipu (5), kur pirmais vadošais elements (522, 542) ir pārtraukts vidū, veidojot divas sekcijas, un otrais vadošais elements (524, 544) nav pārtraukts.

2. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā vadošās sekcijas ir gareniski lineāras un antena veido cilpu ar jebkura veida telpisko ģeometriju.

3. Antena saskaņā ar jebkuru no iepriekšējiem punktiem, kurā atbilstošie vadošo elementu garumi (322, 324, 342, 344; 522, 524, 542, 544; 322", 324", 342", 344") tiek izvēlēti atbilstoši antenas rezonanses frekvencei.

4. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā vadošo elementu attiecīgie garumi (322, 324, 342, 344; 522, 524, 542, 544; 322", 324", 342", 344") ir izvēlēti atbilstoši. uz lineāro kapacitāti starp pirmo un otro vadošo elementu.

5. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā vismaz viens kapacitatīvs elements (C4) savieno blakus esošo pāru otros vadošos elementus vai tā paša pāra pirmo un otro vadošo elementu.

6. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā vismaz viens pretestības elements (R4) savieno blakus esošo pāru otros vadošos elementus vai tā paša pāra pirmo un otro vadošo elementu.

7. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā katra sekcija (32, 34, 52, 54) ir koaksiālā kabeļa sekcija.

8. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā katra sekcija ir veidota no diviem koaksiālā kabeļa segmentiem (61, 63).

9. Antena saskaņā ar 1. punktu, kurā sekcijas (32, 34, 52, 54, 32", 34") ir veidotas no savītiem vadošiem elementiem.

10. Antena saskaņā ar 1. punktu, kas papildus satur puspāri, kas veidots no divu vadošu elementu sekcijas, kas savienotas ar vismaz vienu pāri.

11. Sistēma augstfrekvences lauka ģenerēšanai, kas satur
induktīvā antena saskaņā ar jebkuru no iepriekšējiem punktiem un
ķēde antenas ierosināšanai ar augstfrekvences signālu.

12. Sistēma saskaņā ar 11. punktu, kas atšķiras ar to, ka ierosmes ķēde satur augstfrekvences transformatoru (18), kura sekundārais tinums atrodas starp divu blakus esošo antenu pāru pirmajiem vadošajiem elementiem.

Izgudrojums attiecas uz antenu tehnoloģiju. Trīskomponentu uztverošās antenas ierīce satur metāla pamatni, uz kuras uz stieņu ferīta serdeņiem ir novietotas divas savstarpēji ortogonālas uztverošās magnētiskās antenas ar tinumiem katrā no serdeņiem, trīs balun transformatori, trīs savienotāji, kapacitatīvā antena un antenas gala elementi. samazināšana. Šajā gadījumā tinumu diferenciālās spailes ir savienotas caur baluniem ar atbilstošajiem savienotājiem. Antenu elektriskie ekrāni ir izgatavoti ar garenvirziena spraugām, sakaru līnijas ir ekranētas, magnētiskās antenas ir vertikāli pārvietotas viena pret otru, atrodas virs metāla pamatnes, kuras plakne ir paralēla magnētisko antenu gareniskajām asīm, katras magnētiskās antenas tinumi ir ievietoti savā elektriskajā ekrānā. Kapacitatīvā antena satur augšējo un apakšējo metāla elektrodu, kas sastāv no četriem plakaniem segmentiem, kas atrodas aksiāli simetriski vienā plaknē ap ierīces centrālo asi un ir elektriski savienoti viens ar otru kopējā punktā. Turklāt augšējā elektroda plakne atrodas virs augšējās magnētiskās antenas, un apakšējā elektroda plakne atrodas zem apakšējās magnētiskās antenas. Tehniskais rezultāts ir neskaidrību novēršana gultņa noteikšanā. 3 slim.

Izgudrojums attiecas uz magnētisko antenu uztveršanu ar daudzvirzienu starojuma modeli, un to var izmantot lauka apstākļos valkājamā uztvērējā Ārkārtas situāciju ministrijas personālam utt. radio komandu signālu un avārijas paziņojumu saņemšanai. Magnētiskā antena sastāv no diviem induktoriem, kas izgatavoti uz diviem feromagnētiskiem serdeņiem, kas atrodas 90° leņķī viens pret otru. Turklāt induktori ir elektriski savienoti fāzē, un paralēli to galiem ir pievienots papildus ievadīts kondensators. Tehniskais rezultāts ir visaptveroša starojuma modeļa iegūšana. 1 slim.

Izgudrojums attiecas uz skaitītāju viļņu antenām. Cilpas antenā ir vadoša caurule (CT) ar pirmo galu un otro galu, kas ir saliekta gredzenā, lai izveidotu spraugu starp pirmo un otro galu, padevējs, un papildus ir ietverta pirmā vadoša bukse (CCW) un otra. vadoša bukse (CCW), atbilstoša kabeļa sekcija (MCC)) ar pirmo un otro galu, savukārt PPV ir uzstādīts PT tā pirmā gala zonā, lai izveidotu galvaniskā kontakta punktu ar PT , ERV ir uzstādīts PT tā otrā gala zonā, lai izveidotu galvaniskā kontakta punktu ar PT, SOC tiek ievietots PT caur ERV, veidojot punkta spraugas zonā. galvaniska kontakta starp SOC ārējo vadu un ERV, SOC otrais gals ir atvērts un nav ne ar ko savienots, tiek izveidots caurums diametrāli pretī norādītajai spraugai, padevējs tiek ievietots PT caur norādīto caurumu un iegulda PT līdz pirmajam tā galam, padeves ārējais vadītājs spraugas zonā ir savienots ar PPV, lai izveidotu galvaniskā kontakta punktu, padeves centrālais vadītājs ir novietots spraugas zonā, lai veido galvaniskā kontakta punktu ar SOC centrālo vadītāju. Tehniskais rezultāts sastāv no iespējas precīzi noregulēt cilpas antenu uz darba (rezonanses) frekvenci. 7 slim.

Izgudrojums attiecas uz radiotehnikas jomu, proti, uz cilpas antenām, ko izmanto kā magnētiskā lauka avotu. Izstarojošā antena satur divus identiskus rāmjus, no kuriem katrs ir metāla caurule ar šķērsgriezumu, kas sadala cauruli divās vienādās daļās, kas izolētas viena no otras un kuru iekšpusē atrodas vadītājs, un saskaņošanas ierīce, kas elektriski savienota ar rāmjiem. Saskaņošanas ierīcei ir metāla korpuss, uz kura ir piestiprinātas norādītās metāla caurules, kura iekšpusē atrodas cilindrisks rezistors, kura simetrijas ass sakrīt ar korpusa simetrijas asi, un paralēli savienotu un radiāli izvietotu mikroshēmu kondensatoru komplekts. ir piestiprināts katram no galiem. Šajā gadījumā rezistors, norādītie mezgli un antenu rāmji ir elektriski savienoti viens ar otru, veidojot tiltu, kura diagonālē ir rezistors, viens sviru pāris ietver norādītos mikroshēmu kondensatoru komplektus, bet otrs pāri satur. antenu rāmju vadītāji. Tehniskais rezultāts ir izstarojošās antenas darbības frekvenču diapazona paplašināšana. 3 n.p. f-ly, 4 slim.

Izgudrojums attiecas uz antenām. Tiek pieprasīta induktīvā antena, kas veidota no vismaz diviem ģeometriski savstarpēji savienotiem segmentu pāriem, no kuriem katrs satur pirmo un otro paralēlo vadītāju, kas izolēti viens no otra, un minētie pāri pieder pie pirmā tipa, kurā ir vadi. ir pārtraukti to viduspunktos, veidojot divus segmentus, kur viena segmenta pirmais vadītājs ir savienots ar otra pāra segmenta otro vadītāju, vai otra tipa, kurā pirmais vadītājs ir pārtraukts aptuveni tā viduspunktā, veidojot divus segmentus, un otrais vadītājs netiek pārtraukts. Tehniskais rezultāts ir nodrošināt lielu induktīvo antenu, kas pielāgota pārraidēm frekvenču diapazonā no viena MHz līdz vairākiem simtiem MHz. 2 n. un 10 algas f-ly, 11 slim.

Izgudrojums attiecas uz telekomunikāciju tehnoloģiju jomu un, konkrētāk, uz skenējošu augstfrekvences antenu konstrukcijām. Tehniskais rezultāts ir funkcionalitātes paplašināšana, nodrošinot pilnu apļveida skenēšanu. Šim nolūkam cilindriskā skenējošā antena sānu starojumam satur: cilindrisku viļņvadu, ko veido divi (augšējie un apakšējie) paralēli metāla diski; dielektrisks cilindrs, kas ir cilindriska viļņvada pildījums un paredzēts gan kā saskaņošanas transformators starp cilindrisko viļņvadu un brīvo telpu, gan kā staru veidojošs elements; taisnstūrveida izstarotāju bloks, kas ir normāli orientēts uz paša bloka plakni, kas asimetriski novietots cilindriskā viļņvadā, un bloka plakne ir paralēla cilindriskā viļņvada pamatnei; divi metāla cilindri, kas atrodas attiecīgi virs augšējā un zem apakšējā diska un paredzēti, lai darbotos kā papildu cilindriski emitētāji, kas koriģē starojuma modeļus pacēluma plaknē. 6 alga, 10 slim.

RF patenta 2510552 rasējumi

Izgudrojums attiecas uz telekomunikāciju tehnoloģiju jomu un konkrētāk uz skenējošu augstfrekvences antenu konstrukcijām.

Antenas ar virziena staru skenēšanu kosmosā ir īpašs antenu veids, ko izmanto radaru tehnoloģijā un sakaros. Pēc skenēšanas metodes antenas iedala mehāniskajos, elektroniskajos un jauktos veidos. Pašlaik par daudzsološākajām tiek uzskatītas antenas ar elektronisko staru skenēšanu, kurām ir skaidras priekšrocības ātrumā un uzticamībā. Elektroniskā skenēšana tiek veikta ar plakaniem, lineāriem un konformāliem antenu blokiem. Plakanie un lineārie masīvi ir strukturāli un tehnoloģiski mazāk sarežģīti, taču tiem ir būtisks trūkums, proti, tie ļauj skenēt tikai ierobežotos puslodes (plaknes) vai pusloka (lineāri) leņķos. Lai nodrošinātu pilnīgu apļveida skenēšanu, tiek izmantoti konformāli režģi cilindru vai daudzskaldņu formā. Izstarojošie elementi šādos režģos ir novietoti uz sānu virsmas. Šādiem režģiem ir ievērojami tilpuma izmēri, un to telpiskā uzstādīšana ir ļoti darbietilpīga. Apļveida skenēšana tajās, kā likums, tiek veikta, ieslēdzot daļu no visiem elementiem, kas prasa izmantot sarežģītas komutācijas shēmas. Jāpiebilst, ka ir arī zema profila konformālie režģi, kas būvēti uz plakana Luneberg objektīva bāzes, taču šajā gadījumā, lai realizētu pilnu apļveida skenēšanu, šādām antenām jābūt ar sarežģītām komutācijas un barošanas ķēdēm.

Zināmiem antenu bloku veidiem, kas veic apļveida staru skenēšanu, ir tādi trūkumi kā darbietilpīga ražošana, sarežģītu barošanas avota un komutācijas ķēžu klātbūtne un visu izstarojošo elementu daļēja izmantošana.

Antena, kas uzrādīta ASV patentā Nr. 4143380, veic apļveida staru skenēšanu, pārslēdzot elementus, kas atrodas uz cilindra sānu virsmas. Šīs konstrukcijas trūkumi ietver antenas uzstādīšanas grūtības un neiespējamību izveidot antenu, kas integrēta ar daudzkanālu raiduztvērēja ierīci. Koaksiālo līniju klātbūtne ierobežo šīs antenas izmantošanu milimetru diapazonā. Turklāt antenai ir ievērojams augstums, kas neļauj to izmantot ļoti mazās ierīcēs, piemēram, mobilajos tālruņos vai planšetdatoros.

360 grādu antenu blokam, kas ierosināts ASV patentā Nr. 4 414 550, ir zema profila dizains, kas ļauj izmantot drukāšanas tehnoloģiju. Tomēr, lai ieviestu skenēšanu, ir nepieciešama sarežģīta shēma ar augstfrekvences fāzes pārslēdzējiem. Turklāt, tā kā vienlaikus tiek izmantota tikai daļa masīva elementu, tā efektivitāte kopumā tiek samazināta.

RF patents Nr. 2305879 apraksta skenēšanas antenu bloku, kas satur izstarojošu struktūru divdimensiju caurumu bloka formā metāla diskā un plakanu viļņu frontes avotu dielektriska slāņa formā uz metāla pamatnes un dielektrisko slāni. ierosinātājs, kas izgatavots plakana viļņvada atvērta gala veidā ar augšējā raga tipa sienu pagarinājumu. Šis dizains ļauj izgatavot kompaktas skenēšanas antenas, bet neļauj sasniegt pilnu apļveida skenēšanu.

Līdzīgs trūkums ir raksturīgs ASV patentā Nr. 3392394 aprakstītajam antenu blokam. Šis dizains ir plakans Luneberg objektīvs ar apstarotāju sistēmu, kas atrodas uz objektīva sānu virsmas, un salīdzinoši vienkāršu barošanas ķēdi. Tomēr, ņemot vērā to, ka emitētāji un sakaru ķēdes atrodas ārpus objektīva, visai konstrukcijai ir ievērojami izmēri objektīva plaknē. Turklāt, ja tiek izmantots viena slāņa objektīvs, nav iespējams veikt pilnu apļveida skenēšanu pretējo izstarotāju ēnojuma dēļ. Lai no tā izvairītos, tiek izmantots divslāņu objektīvs, kur iekšējie un ārējie izstarotāji ir sadalīti slāņos un tāpēc skenēšanas laikā viens otru neietekmē. Tomēr tas rada sarežģījumus barošanas ķēdē, jo ir liels skaits virziena savienotāju, turklāt palielinās visas antenas biezums, kas arī padara to neiespējamu izmantot ļoti kompaktās ierīcēs.

Tehniskajam risinājumam, kas atklāts ASV patentā Nr. 6987493 un paredzēts cirkulārai skenēšanai, ir vistuvākās prasības pieteiktajam izgudrojumam. Piedāvātā antena sastāv no vertikāliem monopoliem, kas atrodas virs vadošās plaknes. Centrālā monopola izstarotais izotropiskais vilnis iegūst virzienu, iedarbojoties uz to asimetriski izvietotiem pasīviem monopoliem. Šo vibratoru atkārtoti izstarotā viļņa fāze tiek mainīta ar regulējamiem kondensatoriem. Šādas antenas trūkumi ietver nepieciešamību izmantot noskaņojamus kondensatorus, kas padara neiespējamu šādas konstrukcijas izmantošanu milimetru diapazonā vai radīs ievērojamus zudumus un vāju virzienu. Turklāt tikai viena aktīva emitētāja klātbūtne neļauj izmantot daudzkanālu uztvērējus ar zemfrekvences fāzes vadību. Arī mazā pasīvo atkārtoto izstarotāju skaita dēļ nav iespējams panākt lielāku virzību H plaknē.

Problēma, kas jāatrisina ar pieteikto izgudrojumu, ir izstrādāt uzlabotu augstfrekvences antenas dizainu ar apļveida skenēšanu, un galvenās prasības šādai antenai ir kompaktums un ērta ieviešana.

Tehniskais rezultāts tiek sasniegts, izmantojot jaunu pieeju vienkāršas un kompaktas skenēšanas antenas projektēšanai, kas ietver:

Cilindrisks viļņvads ar dielektrisku pildījumu, ko veido divi paralēli metāla diski;

Taisnstūrveida izstarotāju bloks, kas normāli orientēts uz paša masīva plakni, asimetriski novietots cilindriskā viļņvadā, un masīva plakne atrodas paralēli cilindriskā viļņvada pamatnei, un attālums starp bloka elementiem abos virzienos ir vienāds ar , kur

F ir viļņa garums piepildītā cilindriskā viļņvadā;

Divi metāla cilindri ar sānu rievu, kas atrodas attiecīgi virs augšējā un zem apakšējā diska un paredzēti, lai darbotos kā papildu cilindriski emitētāji, kas koriģē starojuma modeļus pacēluma plaknē.

Sarežģītu barošanas ķēžu trūkums ar augstfrekvences slēdžiem, kā arī iespēja kontrolēt staru kūli ar zemu konversijas frekvenci, ievērojami vienkāršo antenas ražošanas procesu. Kompaktums tiek panākts, pateicoties tam, ka staru veidojošais režģis ir ievietots cilindriskā viļņvada iekšpusē, kas vienlaikus ir arī antenas korpuss, atšķirībā no cita veida cilindriskajiem režģiem, kur izstarotāji ir novietoti cilindra ārējā pusē. Turklāt šī antenas struktūra, kas nodrošina labu telpisko konsekvenci, ļauj ierīcei būt zema profila un izmanto augstas veiktspējas drukātās antenas tehnoloģiju.

Sakarā ar to, ka staru kūļa kontrolei ir nepieciešamas fāzes vērtības, kas ir 90 grādu reizinātas, ir atļauts vadīt zemu frekvenci, izslēdzot sarežģītu augstfrekvences fāzes pārslēdzēju izmantošanu, kuriem ir ievērojami zudumi, īpaši milimetru diapazonā. Turklāt fāzes apļveida skenēšanas metode antenu padara efektīvāku, jo ļauj vienlaikus izmantot visus elementus. Citās šāda veida antenās apļveida skenēšana tiek veikta, pārslēdzot dažus elementus. Ņemot to vērā, visu elementu vienlaicīga izmantošana principā nav iespējama, tāpēc tiek samazināta to izmantošanas efektivitāte daudzkanālu uztveršanas ierīcēs.

Viena no piedāvātās konstrukcijas dizaina iezīmēm ir monopola izstarotāju divdimensiju taisnstūra masīva izmantošana, kas parasti atrodas kopējā plaknē. Režģa solis abos izmēros ir viena ceturtdaļa no viļņa garuma cilindriski piepildītā viļņvadā. Viss režģis ir novietots asimetriski starp diviem paralēliem metāla diskiem, veidojot cilindrisku viļņvadu. Telpu starp diskiem piepilda ar dielektriķi, kas strukturāli veidots cilindra formā, koaksiāls ar diskiem, bet ar lielu rādiusu. Uz augšējā un apakšējā diska koaksiāli ir uzstādīti arī divi metāla cilindri, un katra cilindra sānu virsmā ir koncentriska rieva.

Kad visi emitētāji ar atbilstošajām fāzēm ir ierosināti, telpā starp diskiem izplatās neizotropisks cilindrisks vilnis ar noteiktu virzienu. Kad mainās fāzes attiecības, izplatīšanās vektora virziens mainās attiecībā pret viļņvada centru. Tālāk vilnis tiek izstarots kosmosā pie cilindra sāniem. Tā kā emitētāju masīvs veido vilni ar noteiktu fāzes fronti un izplatību, starojuma shēmai būs platums azimutālajā plaknē atkarībā no emitētāju skaita un pozīcija atkarībā no ierosmes fāzēm. Tādējādi, mainot fāzu attiecības starp emitētājiem, var veikt apļveida skenēšanu. Lai veidotu starojuma modeli pacēluma plaknē, tiek izmantotas divas papildu cilindriskas konstrukcijas, kas uzstādītas galvenās antenas augšējā un apakšējā pusē. Cilindri ir pasīvi izstarotāji, kas koriģē galvenā viļņa priekšpusi.

Uz zīmējumiem:

1. attēlā ir vispārīgs skats uz augstfrekvences cilindrisku sānu starojuma antenu ar apļveida skenēšanu:

1 - vadošs disks;

2 - dielektriskais cilindrs;

3 - emitētājs;

4 - dielektriskā cilindra izvirzītā daļa;

5 - augšējais cilindrs;

6 - apakšējais cilindrs;

7 - gredzenveida rieva;

8 - mikrodisks.

2. attēls - antenas radīto lauku struktūra.

3. attēls - virzīta viļņa veidošanās cilindriskā viļņvadā.

4. attēlā - 5. un 6. cilindra funkcionālais mērķis.

5. attēlā - atstarošanas koeficienta grafiki.

6. att. - virzīta viļņa veidošanās princips cilindriskā viļņvadā.

7. attēls - fāžu sadalījums novirzes leņķiem 90 un 45 grādi.

8. att. - fāžu sadalījumi skenēšanas leņķu grupai no 11 līdz 78 grādiem.

9. att. - antenas starojuma modeļu grafiki.

10. att. ir modificētas antenas variants un tās starojuma shēma.

Antenas pamatne (sk. 1. attēlu) ir atvērts cilindrisks viļņvads, ko veido divi metāla diski 1, kurā dielektriskais cilindrs 2 ir viļņvada pildviela. Dielektriskā cilindra 2 daļa, kas izvirzīta ārpus viļņvada, ir saskaņošanas elements starp cilindrisko vilni un brīvās telpas vilni. Tajā pašā laikā tā kā dielektriskā viļņvada struktūra veido starojuma modeli pacēluma plaknē. Katrs emitētājs 3, kas atrodas cilindriska viļņvada telpā, ierosina cilindrisku vilni, kas izotropiski novirzās no emitētāja līdz cilindra malai, un viena emitētāja izmantošanas gadījumā to izstaro dielektriskā cilindra 4 izvirzītā daļa. kosmosā (skat. 2. att.). Lai realizētu virzītu starojumu antenas azimutālajā plaknē, ir nepieciešams veidot virzītu vilni cilindriskā viļņvadā.

Šajā antenas konstrukcijā antenas elementu saskaņošana ir īpaši svarīga. Lai gan viena emitētāja 3 saskaņošana cilindriskā viļņvada iekšpusē nerada problēmas, masīvā esošajam emitētājam ir ievērojami atstarošanas zudumi elementu ļoti ciešā izvietojuma un līdz ar to spēcīgas savstarpējās sakabes dēļ. Šo šķērssavienojumu rezultātā visa masīva integrētā atstarošanās spēja var ievērojami palielināties, izraisot lielus zudumus un radiācijas modeļa izkropļojumus.

Iegūtais normalizētais atstarošanas koeficients i-tajā elementā ir definēts kā

kur S jj ir kompleksais savstarpējās saiknes koeficients starp i-to un j-to elementu. Ja i=j, koeficients ir paša i-tā elementa atspoguļojuma vērtība.

Lai lieliski koordinētu katru elementu, ir jāievēro šāds nosacījums:

Savstarpējās sakabes absolūtā vērtība šajā masīvā ir ļoti nozīmīga (blakus esošajiem elementiem tā ir -7 dB). Rezultātā elementa koordinēšanai vidē nepieciešams ieviest būtisku sākotnējo nesakritību, lai gan dažiem vides elementiem ir izpildīts nosacījums S ij = -S ik un notiek to savstarpējā kompensācija. Tas notiek tāpēc, ka vienādā attālumā esošo vides elementu pārim ierosme ir pretēja fāzē (-90 un +90 grādi) un, norādot uz elementu, kas atrodas starp tiem, tiek atņemti to lauki.

Viena no metodēm, kā panākt nepieciešamo neatbilstību, ir mainīt emitētāja 3 ieejas pretestību, mainot katra emitētāja elektrisko garumu.

Tādējādi monopola emitētāja pretestība pirmajā tuvinājumā tiek noteikta kā

kur b=F(z)sin l-F(l)sin |z|+G(l)cos z-G(z)cos l

a ir emitētāja rādiuss, l ir emitētāja garums.

Mainot emitētāja garumu, jūs varat mainīt pretestības raksturu un lielumu plašā diapazonā. Labākai saskaņošanai katrs emitētājs ir aprīkots ar metāla mikrodisku 8, kas palielina emitētāja efektīvo garumu.

5. attēlā parādītas atsevišķa emitētāja atstarošanas koeficienta vērtības un visa bloka integrālā atstarošanas koeficienta vērtības, kas nosaka antenas kopējo atstarošanas zudumu:

kur Si ir i-tā emitētāja kompleksais atstarošanas koeficients.

Lai izveidotu cilindrisku vilni, kas vērsta pa X asi, ir jāievēro šāds nosacījums:

kur ij ir j-tās rindas i-tās rindas elementa ierosmes fāze (sk. 6. attēlu, 6.1. skats).

Šajā gadījumā vilnis, kas izplatās no elementa, saskaitīsies fāzē ar nākamā elementa vilni, ja attālums starp elementiem ir vienāds ar ceturtdaļu no viļņa garuma. Reversais vilnis, summējoties ar iepriekšējā antifāzē esošā elementa vilni, neizplatīsies, bet tiks atspoguļots atpakaļ (sk. 6. att. 6.2. attēlu). Vienādu fāžu līnijas parasti ir paralēlas un atrodas perpendikulāri izplatīšanās vektoram (šajā gadījumā paralēli Y asij).

Acīmredzot, ja vienādu fāžu līnijas tiek pagrieztas par 90 grādiem attiecībā pret koordinātu centru, tad ar attālumu starp emitētājiem 3, kas vienāds ar ceturtdaļu no viļņa garuma, arī izplatīšanās virziens pagriezīsies par 90 grādiem (sk. 7. att. , skats 7.1). Attiecīgi ierosmes fāzēm jābūt -90 grādu pieaugumam izplatīšanās virzienā.

Tāpat, lai izplatīšanās virzienu pagrieztu par 45 grādiem, vienādu fāžu līnijas jāpagriež par 45 grādiem (sk. 7. att., 7.2. skats). Tomēr šajā gadījumā attālums starp blakus esošajām vienādas fāzes ierosmes līnijām būs vienāds un tiek nedaudz pārkāpti virzīta viļņa veidošanās nosacījumi. Bet, ja sākotnējo attālumu starp elementiem gar X un Y asi iestatāt vienādu ar , tad virziena izplatīšanās iespēja tiks saglabāta visiem virzieniem. Lai pagrieztu izplatīšanās vektoru uz leņķiem, kas aizņem starpvērtību, ir nepieciešamas kombinētas vienādu fāžu līnijas, kurām ir lauztas līnijas forma.

8. attēlā secīgi parādītas fāzu sadales līnijas leņķiem - 11; 22,5; 33; 56; 67; 78 grādi.

Šo sistēmu raksturo fakts, ka fāzes vērtība jebkurā gadījumā ir 90 grādu reizinājums. Tas dod iespēju vadīt zemfrekvences ceļa elementus, izmantojot staru kūli, neizmantojot augstfrekvences fāzu pārslēdzējus, kuriem ir ievērojami zudumi un palielinās antenas izmēri. Acīmredzot visas antenas aksiālās simetrijas dēļ ir iespējams skenēt staru pilna apļa ietvaros.

9. attēlā, 9.1. skatā, ir parādīti antenas starojuma modeļi dažiem skenēšanas leņķiem. Var redzēt, ka azimuta plaknē ir diezgan vienmērīga pārklāšanās pat ar 22,5 grādu soli. Jūs varat sasniegt vēl lielāku gludumu, veicot 11 grādu soļus.

Radiācijas shēmas pacēluma plaknē ir parādītas 9. attēlā, skats 9.2. Leņķiem ±45 no azimuta plaknes tiek nodrošināts pastiprinājuma līmenis vismaz 6 dB.

Šai antenas struktūrai ir simetrisks starojuma modelis pacēluma plaknē ar maksimumu azimutālajā plaknē. Dažreiz ir nepieciešams iegūt diagrammu ar nobīdītu maksimālo emisiju. Lai to izdarītu, antenas sānu profilu var pārkonfigurēt, kā parādīts 10. att., skats 10.1. Tas parāda, ka dielektriskā cilindra apakšējā puse ir pilnībā pārklāta ar metālu.

Sakarā ar to virs metāla ekrāna veidojas viļņvada struktūra dielektriska slāņa veidā. Uz šādām konstrukcijām būvētām antenām ir starojuma shēmas ar staru kūli, kas novirzīts ekrānam pretējā virzienā. 10. attēls, 10.2. skats, parāda pacēluma plaknē nobīdīto starojuma modeli.

Antenai ir zema profila struktūra. Tāpēc dielektrisko cilindru 2 var izgatavot uz laminēta dielektriķa bāzes. Augšējais un apakšējais disks 1, kas veido cilindrisku viļņvadu, ir izgatavoti ar drukāšanu. Izstarotāji 3 ir strukturāli metalizēti caurumi, kas izveidoti dielektrikā. Reaktīvie elementi mikrodisku veidā 8 vienlaikus ir arī metalizētas platformas, kas nepieciešamas caurumu metalizēšanai. Tādējādi antenu parasti var izgatavot, izmantojot augstas veiktspējas drukas tehnoloģiju.

Augšējais un apakšējais cilindrs 5 un 6 ir savienoti ar diskiem 1 galvenokārt ar lodēšanu. Apakšējā, koplanārā emitētāju daļa ļauj ērti izveidot savienojumu ar daudzkanālu raiduztvērēja ierīci, kas izgatavota uz atsevišķas mikroshēmas.

Šo izgudrojumu var izmantot saziņas līdzekļos, kur tas ir nepieciešams, lai nodrošinātu uzticamu uztveršanu no mainīga virziena un traucējošo virzienu telpisku nomākšanu ar maza izmēra ierīcēm. Jo īpaši tās var būt WiFi un WiGig sakaru ierīces, televīzijas uztveršanas ierīces kustīgiem objektiem, radari automašīnām, kas nodrošina visapkārt redzamību.

PRETENZIJA

1. Cilindriskas sānu starojuma skenēšanas antena, kas satur:

Cilindrisks viļņvads ar dielektrisku pildījumu, ko veido divi paralēli metāla diski - augšējais un apakšējais;

Dielektriskais cilindrs, kas atrodas starp iepriekšminētajiem diskiem un aizpilda cilindrisko viļņvadu, pie kam dielektriskais cilindrs ir konfigurēts tā, lai tas darbotos gan kā saskaņošanas transformators starp cilindrisko viļņvadu un brīvo telpu, gan kā staru veidojošs elements;

Taisnstūrveida izstarotāju bloks, kas normāli orientēts uz paša masīva plakni, asimetriski novietots cilindriskā viļņvadā, masīva plaknei ir paralēli cilindriskā viļņvada pamatnei ar attālumu starp bloka elementiem abos virzienos, kas vienāds ar , kur f ir viļņa garums piepildītajā cilindriskajā viļņvadā;

Divi metāla cilindri - augšējais un apakšējais - ar sānu rievu, kas atrodas attiecīgi virs augšējā un zem apakšējā diska un paredzēti, lai darbotos kā papildu cilindriski emitētāji, kas koriģē starojuma modeļus pacēluma plaknē.

2. Antena saskaņā ar 1. punktu, kas raksturīga ar to, ka apakšējā metāla diska un apakšējā metāla cilindra rādiusi ir lielāki par augšējo atbilstošo daļu rādiusiem un ir vienādi ar cilindriskā viļņvada rādiusu.

3. Antena saskaņā ar 1. punktu, kas raksturīga ar to, ka augšējais un apakšējais cilindrs ir savienoti ar attiecīgajiem diskiem galvenokārt ar lodēšanu.

4. Antena saskaņā ar 1. punktu, kas raksturīga ar to, ka dielektriskais cilindrs ir izgatavots no laminēta dielektriķa.

5. Antena saskaņā ar 4. punktu, kas raksturīga ar to, ka dielektriskais cilindrs ir aprīkots ar saskaņošanas ierīci cilindra izvirzītas daļas veidā, kas izgatavota ar saskaņošanas iespēju.<-20 дБ при высоте волновода ~ /4 и высоте излучателя -0,12 .

6. Antena saskaņā ar 1. punktu, kas raksturīga ar to, ka augšējie un apakšējie diski, kas veido cilindrisku viļņvadu, ir izgatavoti ar drukāšanu.

7. Antena saskaņā ar 1. punktu, kas raksturīga ar to, ka izstarotāji ir strukturāli metalizēti caurumi, kas izveidoti dielektrikā.

elektromagnētiskā starojuma frekvenču diapazons (100-300 000 miljoni hercu), kas atrodas spektrā starp īpaši augstām televīzijas frekvencēm un tālā infrasarkanā reģiona frekvencēm. Šis frekvenču diapazons atbilst viļņu garumiem no 30 cm līdz 1 mm; tāpēc to sauc arī par decimetru un centimetru viļņu diapazonu. Angļu valodā runājošās valstīs to sauc par mikroviļņu joslu; Tas nozīmē, ka viļņu garumi ir ļoti mazi, salīdzinot ar parastās radio apraides viļņu garumiem, kas ir vairāki simti metru.

Tā kā mikroviļņu starojums ir starpposma viļņa garumā starp gaismas starojumu un parastajiem radioviļņiem, tam piemīt dažas gan gaismas, gan radioviļņu īpašības. Piemēram, tāpat kā gaisma, tā pārvietojas taisnā līnijā, un to bloķē gandrīz visi cietie priekšmeti. Līdzīgi kā gaisma, tā ir fokusēta, izkliedējas kā stars un atspoguļojas. Daudzas radara antenas un citas mikroviļņu ierīces ir optisko elementu, piemēram, spoguļu un lēcu, palielinātas versijas.

Tajā pašā laikā mikroviļņu starojums ir līdzīgs radio starojumam apraides diapazonā, jo tas tiek ģenerēts ar līdzīgām metodēm. Klasiskā radioviļņu teorija attiecas uz mikroviļņu starojumu, un to var izmantot kā saziņas līdzekli, pamatojoties uz tiem pašiem principiem. Bet, pateicoties augstākām frekvencēm, tas nodrošina lielākas iespējas informācijas pārsūtīšanai, kas padara komunikāciju efektīvāku. Piemēram, viens mikroviļņu stars vienlaikus var pārraidīt vairākus simtus telefona sarunu. Mikroviļņu starojuma līdzība ar gaismu un palielinātais informācijas blīvums, ko tas nes, ir izrādījies ļoti noderīgs radaram un citām tehnoloģiju jomām.

Mikroviļņu pusvadītāju ierīces un to pielietojums. M., 1972. gads
Jaudīgas vakuuma mikroviļņu iekārtas. M., 1974. gads
Pusvadītāju ierīces mikroviļņu shēmās. M., 1979. gads

Atrast " ULTRA AUGSTS FREKVENČU DIAPAZONS"ieslēgts