Широкополосное приемное антенное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01Q7/06 

cs

Ј

Использование: широкополосные магнитные антенны для всенаправленного приема.Сущностьизобретения: широкополосная приемная антенная система содержит две ортогональные магнитные антенны, двухканальный квадратурный фазовращатель и сумматор. Индуктивные элементы фазовращателя используются в качестве антенных обмоток ферритовых сердечников. Каждая обмотка выполнена в виде секций, соединенных последовательно и синфазно. Введены фазирующие конденсаторы и балластные резисторы. Секции размещены на определенном расстоянии. Величины индуктивностей обмоток, емкостей фазирующих конденсаторов и сопротивления балластных резисторов выбраны из предложенного соотношения. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании широкополосных магнитных антенн, обеспечивающих всенаправленный прием сигналов.

Известно антенное устройство, содержащее две ортогонально расположенные рамочные антенны, выходы которых подключены ко входам согласующих усилителей, широкополосный двухканальный квадратурный фазовращатель, входы которого подключены ко входам усилителей, и сумматор; объединяющий выходы фазовращателя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является широкополосное приемное антенное устройство, содержащее две взаимно ортогональных магнитных антенны, выполненных на ферритовых сердечниках с антенными обмотками, двухканальный квадратурный

фазовращатель на реактивных элементах, и сумматор, выход которого является выходом устройства.

Недостатком известных устройств является наличие отдельно выполненного фазовращателя, что усложняет конструкцию устройства в целом.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.

Указанная.цель достигается тем, что в известном широкополосном приемном антенном устройстве, содержащем две взаимно ортогональных магнитных антенны, выполненных на ферритовых сердечниках с антенными обмотками, двухканальный квадратурный фазовращатель на реактивных элементах, и сумматор, выход которого является выходом устройства, реактивные элементы двухканального квадратурного фазовращателя используются в качестве антенных обмоток магнитных антенн, причем

VJ

сл

00

VI

ю

00

каждая обмотка выполнена в виде двух соединенных последовательно и синфазно секций, размещенных на ферритовом сердечнике симметрично относительно его середины и разнесенных на расстояние, равное одной трети его длины, при этом каждая секция намотана сдвоенным проводом, а ее обмотки соединены между собой синфазно последовательно со средней точкой, к которым подключены первые концы введенных первого и второго фазирующих конденсаторов, вторые концы которых соединены с общим проводом, при этом конец второй секции нагружен на введенный балластный резистор, а начало первой секции соединено с одним из входов сумматора, ко второму входу которого подключены аналогичные элементы, размещенные на втором сердечнике, при этом, величины индуктив- ностей обмоток секций (L), емкостей фази- рующих конденсаторов (С), входного сопротивления сумматора (RBx) и балластных резисторов (Re) выбраны из соотношения:

RDX Рб 2VE7C.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого широкополосного приемного антенного устройства; на фиг, 2 - пример схемного выполнения звена квадратурного фазовращателя.

Широкополосное приемное антенное устройство (фиг. 1) содержит две ортогонально расположенные магнитные антенны 1, 2, в состав которых входят ферритовые сердечники 3, 4 и антенные обмотки 5, б соответственно. Антенные обмотки 5, 6 состоят из двух секций, каждая из которых включает две обмотки секции Lu, Lia и , L-22 для антенной обмотки 5 и Lai, 1з и Ui. Ыа для антенной обмотки 6 соответственно. К точкам соединения обмоток секций подключены фазирующие конденсаторы 7 С1, С2, СЗ, С4. Концы вторых секций антенных обмоток 5, б подключены к одному из выводов балластных резисторов 8. 9 Rei, R62 со- ответственно, вторые выводы которых подключены к общему проводу 10. Начало первых секций антенных обмоток 5, 6 подключено к входам сумматора 11.

Широкополосное приемное антенное устройство работает следующим образом.

Внешнее электромагнитное поле с напряженностью Е Emcos(cot) наводит в антенных обмотках 5, б ортогонально расположенных магнитных антенн 1,2 токи, которые создают напряжения Ui и U2 соответственно:

Ui jEmhg cos p cos со t;(1)

02 Sin p COS 0) t,(2)

где hg - действующая высота магнитной антенны;

р -азимутальное направление прихода электромагнитной волны; ft)- круговая частота;

t-текущее время.

При соотношении между величинами индуктивности обмотки секции (Li), емкости фазирующего конденсатора (Ci), балластного сопротивления (Re2) и входного сопротивления сумматора (Рвх равном

2VU7Ci R6i RBx,(3)

в антенне устанавливается режим бегущей волны и обеспечивается постоянство выходного сопротивления в широком диапазоне частот. Обмотки секций Ln...Li2 одновременно являются и реактивными (индуктивными) элементами LC-фазовых звеньев квадратурного фазовращателя, величины их индуктивностей, а также емкостей фазирующих конденсаторов выбираются из обычных для квадратурных фазовращателей соотношений. Индуктивные элементы в совокупности с фазирующими конденсаторами обеспечивают результирующий фазовый сдвиг 90° между напряжениями 1Н и U2 на входах сумматора 11, В результате на выходе сумматора формируется результирующее напряжение, определяемое в соответствии с выражением 3

UЈ Emhayi + sin S. (р cos в cos ft) t, (4) фазовый угол между напряжениями Ui и U2.

При 0 90° выражение (4) принимает вид

Ujr Emhg COS 0)1,

из которого видно, что величина Цсна выходе сумматора 11 не зависит от азимутального направления (f прихода электромагнитной волны, Таким образом, заявляемое антенное устройство обладает круговой диаграммой направленности в азимутальной плоскости,

Широкополосное приемное антенное устройство может быть реализовано следующим образом.

В качестве сердечников 3, 4 магнитных антенн в диапазоне СДВ-СВ могут быть использованы, например, сердечники из ферромагнитного материала марки М1500 НМЗ-10С 38 х 560. Расчет электрических и конструктивных параметров индуктивных и емкостных элементов можно выполнять по известной методике. При этом полученные в результате расчета LC-фазовые звенья, выполненные по мостовой схеме, могут быть заменены на эквивалентные Т-образные звенья. Для реализации в эквивалентной схеме трансформатора с жесткой магнитной связью обмоток секций их следует выполнить двумя проводами, после чего не- обходимосоединить конец первого провода с началом второго. В качестве сумматора 11 можно использовать широкополосный трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмотками или двухканэль- ный транзисторный усилитель с общей нагрузкой (эмиттерный повторитель), схема которого известна.

Экспериментальное исследование заявляемого широкополосного приемного антенного устройства показало, что, по сравнению с устройствами аналогичного назначения, заявляемое устройство обладает более простой конструкцией, меньшей трудоемкостью изготовления и настроечно- регулировочных работ, что обеспечивает снижение его стоимости примерно на 30%. Формула изобретения Широкополосное приемное антенное устройство, содержащее две взаимно ортогональные магнитные антенны, выполненные на ферритовых сердечниках с антенными обмотками, дпухканальный квадратурный фазовращатель на реактивных элементах, и сумматор, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения

0

5

0

5

конструкции путем использования реактивных элементов двухканального квадратурного фазовращателя в качестве антенных обмоток магнитных антенн, каждая антенная обмотка выполнена в виде двух соединенных последовательно и синфазно секций, размещенных на ферритовом сердечнике симметрично относительно его середины и разнесенных на расстояние, равное одной трети его длины, при этом каждая секция намотана сдвоенным проводом, а ее обмотки соединены между собой синфаз«о последовательно со средней точкой, к которым подключены первые концы введенных первого и второго фазирующих конденсаторов, вторые концы которых соединены с общим приводом, при этом конец второй секции нагружен на введенный балластный резистор, а начало первой секции соединено с одним из входов сумматора, к второму входу которого подключены аналогичные элементы, размещенные на втором сердечнике, при этом величины индуктивно- стей обмоток секций (L), емкостей фазирую- щих конденсаторов (С), входного сопротивления сумматора (RBx) и балластных резисторов (Re) выбраны из соотношения:

Rex Re 2 L/C.

M-Ufe

Фиг. 2.