ЕМКОСТНАЯ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА СРЕДНЕВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА
MEDIUM-WAVE BAND CAPACITIVE TRANSCEIVING ANTENNA

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании приемопередающих антенных устройств для аппаратуры радиосвязи СВ диапазона частот.
Известными аналогами являются антенна малогабаритная емкостная с согласующей катушкой индуктивности (см. патент на изобретение РФ №2470424, М. кл. H01Q 9/04, опубл. 20.12.2012 г.), а также емкостная антенна для ДВ и СВ диапазонов частот и способ ее перестройки (см. патент на изобретение РФ №2566434, М. кл. H01Q 9/04, опубл. 27.10.2015), выбранная в качестве прототипа.
Данный прототип содержит развернутый в пространстве емкостной элемент в виде двух плоских токопроводящих поверхностей, расположенных перпендикулярно друг к другу, и катушку переменной индуктивности, соединенную с ним так, что электрически образуется перестраиваемый по частоте резонансный колебательный контур (антенный контур).
Катушка переменной индуктивности позволяет изменять резонансную частоту антенного контура путем перемотки гибкого медного проводника с диэлектрического цилиндра на токопроводящий и наоборот.
В радиодиапазонах средних и особенно длинных волн требуемая индуктивность антенного контура оказывается большой и может достигать нескольких Генри. При этом катушка переменной индуктивности будет иметь большие габариты и вес. Более того, не нормированное растяжение медного проводника не позволит обеспечить необходимые точность и стабильность настройки антенного контура на рабочую частоту в ходе длительной эксплуатации устройства. Это потребует создания сложной системы динамического контроля как за натяжением медного проводника, так и за величиной индуктивности катушки в процессе ее перестройки.
Целью изобретения является существенное снижение массогабаритных характеристик катушки переменной индуктивности, упрощение электромеханического привода перестройки рабочей частоты антенного контура, а также упрощение подстройки согласования его с фидерной линией.
Технический результат достигается тем, что:
- с целью снижения массогабаритных характеристик катушки переменной индуктивности и упрощения электромеханического привода перестройки антенного контура изменен способ перестройки катушки переменной индуктивности;
- с целью упрощения подстройки согласования антенны с фидерной линией вместо внешнего устройства согласования применена подвижная катушка связи, включенная в состав антенного контура;
- для управления приводами перестройки антенного контура и подстройки согласования введен блок управления.
На рисунках изображено.
Фиг. 1 - Электрическая схема антенного контура емкостной приемопередающей антенны средневолнового диапазона, где цифрами обозначено:
1 - пластины емкостного элемента;
2 - катушка переменной индуктивности;
3 - катушка связи;
Фиг. 2 - Структурная схема системы перестройки антенного контура емкостной приемопередающей антенны средневолнового диапазона, где цифрами обозначено:
2 - катушка переменной индуктивности;
3 - катушка связи;
4 - ферромагнитный сердечник;
5 - привод ферромагнитного сердечника;
6 - привод катушки связи;
7 - блок управления.
Емкостная приемопередающая антенна средневолнового диапазона состоит из развернутого в пространстве емкостного элемента, образованного двумя плоскими токопроводящими пластинами 1, например, из листовой меди. Одна из пластин располагается горизонтально, а другая устанавливается выше перпендикулярно к ней. К емкостному элементу подключены соединенные последовательно катушка переменной индуктивности 2 и катушка связи 3 так, что вместе с ним они образуют перестраиваемый по частоте последовательный колебательный (антенный) контур (см. фиг. 1).
Перестройка резонансной (рабочей) частоты антенного контура осуществляется катушкой 2, индуктивность которой может плавно изменяться путем введения в катушку ферромагнитного сердечника. Для минимизации потерь в сердечнике он изготавливается из аморфного железа, обладающего более высокими по сравнению с другими материалами ферромагнитными свойствами и малыми потерями на токи Фуко.
Ввод высокочастотной энергии сигнала в антенный контур от внешнего источника осуществляется через катушку связи 3, связанную с катушкой переменной индуктивности 2 единым магнитным полем (автотрансформаторная связь).
Катушка связи является элементом, непосредственно определяющим входной импеданс емкостной антенны (см. фиг. 1), который будет зависеть от частоты настройки антенного контура. Подстройка входного импеданса при изменении рабочей частоты антенны может быть выполнена путем продольного перемещения катушки связи 3 относительно катушки переменной индуктивности 2 (фиг. 1).
Катушка 3, конструктивно расположенная соосно с катушкой 2, имеет несколько больший диаметр (см. фиг. 2). При продольном перемещении она надвигается на катушку переменной индуктивности и перекрывает часть ее витков. Возникающее при этом перераспределение магнитных и емкостных связей между катушками приводит к изменению величины и характера входного импеданса антенного контура (антенны).
При излучении по фидерной линии от передатчика подводится напряжение сигнала высокой частоты. На резонансе между развернутыми в пространстве пластинами емкостного элемента возникает переменное напряжение высокой частоты в Q раз превышающее по величине входное напряжение, где Q является добротностью антенного контура. Высокочастотное электрическое поле большой напряженности, действующее между пластинами, индуцирует в окружающем пространстве токи смещения, благодаря которым и возникает излучение электромагнитной энергии.
Промышленная применимость устройства достигается тем, что для его изготовления могут быть использованы широко распространенные материалы и технологии. Ферромагнитый сердечник 4 (фиг. 2) катушки переменной индуктивности изготавливается из аморфного железа, например, АМЕТ-30Т.