Индуктивная муфта для бесконтактной передачи сигналов в проводящей среде Советский патент 1989 года по МПК H04B3/34 

/О

h D

4

СХ)

торой на равных расстояниях от ее концов и соосно с ней размещен КМ 2 с обмоткой. Центральная жила 10 и оплетка 9 на конце кабеля 5 соединены между собой через согласующее сопротивление 11. Индуктивная муфта благодаря наличию МТ 4 являет .собой коаксиальные волноводы, адмитанс которых g значительно ниже адмитанса муфты

без Ж 4. Падение адмитанса приводит к увеличению тока в оплетке 9 и, в конечном счете, к снижению затухания

при проникновении тока в кабель 5. Кроме того, МТ 4, обладающая свойствами механического экрана, стабилизирует работу индуктивной муфты, устраняя возможные механические воздейстВИЯ из окружающей среды. 1 з,п.ф-лы,1 ил,

Изобретение относится к области проводной связи. Цель изобретения - уменьшение потерь при передаче путем уменьшения затухания сигналов. Индуктивная муфта содержит кольцевой магнитопровод (КМ) 2, обмотку 3 КМ 2, коаксиальный кабель 5, проводящую среду 6, конд-р 7, оплетку 9 кабеля 5, центральную жилу 10 кабеля 5, два входа 1 и 8 индуктивной муфты. Для достижения цели введена металлическая труба (МТ) 4 длиной L≥0,5 (Σ^.F)^-°^,5, где σ - проводимость среды, F - частота источника сигнала, внутри которой на равных расстояниях от ее концов и соосно с ней размещен КМ 2 с обмоткой. Центральная жила 10 и оплетка 9 на конце кабеля 5 соединены между собой через согласующее сопротивление 11. Индуктивная муфта благодаря наличию МТ 4 является коаксиальными волноводами, адмитанс которых G значительно ниже адмитанса муфты без МТ 4. Падение адмитанса приводит к увеличению тока в оплетке 9 и, в конечном счете, к снижению затухания при проникновении тока в кабель 5. Кроме того, МТ 4, обладающая свойствами механического экрана, стабилизирует работу индуктивной муфты, устраняя возможные механические воздействия из окружающей среды. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к проводной связи И может быть использовано дпя передачи сигналов в различных проводящих средах.

Целью изобретения является уменьшение потерь при передаче путем умень шения затухания сигналов.

На чертеже показана коиструктийная схема индуктивной муфты дпя бесконтактной передачи сигналов в проводящей среде.

Индуктивная муфта содержит первьй вход 1, кольцевой магнитопровод 2, обмотку 3 кольцевого магнитопровода 2, металлическую трубу 4, коаксиаль- Ьлй кабель 5, проводящую среду 6, кон .денсатор 7, бторой вход 8 индуктивной муфты дпя бесконтактной передачи сигналов в проводящей среде, одлетку 9 коаксиального кабеля 5, центральную жипу 10 коаксиального кабеля 5, сог- ласующее сопротивление 11.

Индуктивная муфта дпя бесконтактной передачи сигналов вь проводящей среде работает следующим образом.

Сигнал от источника сигнала подает ся на первый 1 и второй 8 входы и поступает в обмотку 3, которая является первичиой обмоткой трансформатора. Эквивалентам вторичной обмотки зтого трансформатора является виток, нагру- хениый двумя последовательно включенными волноводами, каждый из которых образоваи половиной металлической трубы 4 и половиной оплетки 9 активного участка коаксиального кабеля 5 и за- полней проводящей средой 6. Сигнал в первичной обмотке трансформатора возбуждает в волноводах по обе стороны от кольцевого магнитопровода 2 электромагнитные волны с напряжением

1 -oL

I.

И. )

Здесь Xft волны fe вакууме; ЕрИ Е диэлектрическая постоянная вакуума и диэлектрическая проницаемость проводящей среды 6, соответственно ; V - напряжение в упомянутом

витке.

Эта формула верна, если эффективная проводимость С проводящей среды 6 значительно превьпыает ее реактивный адмитанс на частоте Q . К примеру, в морской водеб/QEoE O 225 Ю G/f.

Постоянная затухания и фазная скорость волн определяются величиной а:

а .(2 Г ЧСсЪ (5Г° ,

L и G - удельные индуктивность и проводимость рассматриваемых волноводов, соответственно;с - скорость света в вакууме.

gs«.80

а

Полный адмитанс волноводов оказывается равньм

g 2,2 (Gf) (In ,(l)

где D и d - внутренний диаметр металлической трубы 4 и внеш- НИИ диаметр оплетки 9 соответственно.

Умеренно проводящие среды (например, вода Черного моря) имеют G - 2 См/м. При D/d е и f 10 МГц н волны затухают в е раз на расстоянии 1I см. Входной адмитанс составляет 2 см.

Токи gV в оплетке 9 наводят в коаксиальном кабеле 5 через сопротивление связи Rfl электромагнитное поле,

во буждаю цее в нем волны, бегурше по обе стороны от ющуктивной муфты. Полное напряжение наведенных волн при наличии согласования в начале н на конце коаксиального кабеля 5 записывается вьфажением

+ 03

Г i 1 j gVe

JK7

dZ.

где k - волновое число в коаксиальном кабеле 5;

R - погонное сопротивление, ха- рактеризующее связь между оплеткой 9 и центральной жилой 1,

Согласующее сопротивление 11 выбирается равным волновому импедансу ко- аксиального кабеля 5 и служит для согласования начала этого кабеля. Влияние расфазировки сторонней ЭДС с возбужденной волной оценивается

разницей (k - -л-) При См/м на

всем активном участке она не превьшает 5,3, поэтому ее влияние весьма

незначительно, а напряжение каждой

из наведенных волн по отношению к на

пряжению V на одном витке обмотки 3

составляет

V/V 0,78 R,(f . In D/d)

о

Таким образом, индуктивная муфта благодаря наличию метагщической трубы 4 являет собой коаксиальные волноводы, адмитанс которых g значительно ниже адмитанса муфты без металлической трубы. Падение адмитанса приводит к увеличению тока в оплетке 9 и, в конечном счете, к снижению затухания при- проникновении тока в коаксиаль- ный кабель 5. Кроме того, металлическая труба 4, обладающая свойствами механического экрана, стабилизирует работу индуктивной муфты, устраняя возможные механические воздействия из окружающей среды

Сказанное выше справедливо при соотношении

(a.f):° ,

где |U(j - магнитная постоянная;

|М - относительная магнитная проницаемость проводящей сре,- ды 6;

L - длина металлической трубы А; f - частота источника сигнала. После преобразований выражение (2) принимает вид

Li 0,5 (G-f)

где L выражена ,С- в - , f в мГц.

ДИя улучшения использования мощности источника сигнала должна быть выполнена компенсация реактивного ад- митанса волноводов в соответствии с (I), которая достигается, если

N

7

-(f)

05 (3)

где N -число витков в обмотке 3;

R - выходное сопротивление источника сигнала.

После преобразования выражение (3) принимает вид

1

In -г

9(

G|0.y

f /

35

.л .,

50

55

где RpBЬфaжeнo в OMj, f - в LMHiJ. Дальнейшее улучшение использования мощности источника сигнала мбжет быть достигнуто при подаче сигнала от источника в обмотку 3 через конденсатор 7. Величина емкости конденсатора 7 зависит от рабочей частоты f источника сигнала и выбирается такой, чтобы скомпенсировать индуктив- rtoe сопротивление, вносимое индуктивной муфтой. Проникновение сигнала (V/V) улучшается, а N возрастает при , поэтому соотношение D/d выбирается из условий, диктуемых окружающей обстановкой.

Формула изобретения

14977А88

сигналов в проводящей среде, первым , D /(JN

и BTopbiM входами которой являются со-2 N 1п т- iT-R т} ответственно начало и конец обмотки

кольцевого магнитопровода, о т л и -,

чающаяся тем, что, с цельюгде G - проводимость ореды; уменьшения потерь при передаче путемf частота источника сигнала; уменьшения затухания сигналов, введе-d - внещний диаметр оплетки кона металлическая труба длиной iL аксиального кабеля; 50,5 (G Г° , внутри которой на рав-ю г выходное сопротивление ист ных рас стояниях от ее концов и соосноточника сигнала; с ней размещен кольцевой магнитопро-D - диаметр металлической трубы, вод с обмоткой, начало которой элек-о трически соединено с металлической2, Муфта по п. 1, отлича- трубой, центральная хила и оплеткаJ5 ю Щ а я с я тем, что конец обмотки на другом конце коаксиального кабелякольцевого магнитопровода подключен соединены между собой через согласу-к первому выводу конденсатора, второй ющее сопротивление, а количество вит-вывод которого является вторым входом ков обмотки к ьцевого магнитопроводаиндуктивной муАты для бесконтактной определяется из выраженияпередачи сигналов в проводящей среде.