Широкополосная рамочная измерительная антенна Советский патент 1993 года по МПК H01Q23/00 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны, предназначенной для измерения магнитной составляющей электромагнитного ПОЛЯ.

Цель изобретения - расширение рабочего диапазона частот в область низких частот и повышение стабильности характеристик при воздействии дестабилизирующих факторов.

На фиг.1 приведена схема предложенного устройства для переменного тока; на фиг,2 - эквивалентная схема этого устройства.

Широкополосная рамочная измерительная антенна (фиг.1) содержит приемную рамку 1, соединенную с центральной жилой и оплеткой первого конца коаксиального ка- беля 3, центральная жила и оплетка второго конца которого соединена с первой обмоткой трансформатора 2. вторичная обмотка которого подключена к эмиттеру и базе транзистора 4. центральная жила второго конца коаксиального кабеля 3 посредством

первого резистора 6 соединена с эмиттером транзистора 4, база которого посредством параллельно включенных второго резистора 7 и конденсатора 5 соединена с оплеткой второго конца коаксиального кабеля 3 и с общей шиной, коллектор транзистора 4 является выходом антенны.

Устройство работает следующим образом.

Наведенная в рамке 1 измеряемым полем ЭДС, равная где//0 1.25- Гн/м; N.S - число витков и площадь рамки (м2); Н - напряженность поля А/м, подводится через индуктивное сопротивление сЛ# рамки к одному концу коаксиального кабе- ля 3 и по нему передается на вход согласующего усилителя, выполненного на транзисторе 4. Напряжение, действующее на втором конце кабеля 3, прикладывается через трансформатор 2 непосредственно к эмиттерно-базовому переходу транзистора 4 и через первый резистор 6 к эмиттеру этого транзистора.

Ё

СО

ю со о

На начальных частотах рабочей полосы основным управляющим напряжением транзистора 4 является напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2. так как общее сопротивление параллельно включенных элементов 5, 7 велико. При этом коэффициент трансформации п выбран таким, чтобы на начальной частоте ток через приемную рамку и кабель был равен ,оку короткого замыкания рамки, т.е.

. En fi0a)N S Н „ ,

йГ оГЦ;/ oNSH/Lp

Рзмка 1, как видно из фиг.1, нагружена током коллектора, который замыкается через нее, не ответвляясь в базовую цепь, так как общее сопротивление цепочки 5, 7 на низких частотах велико. При этом коэффи циент трансформации п выбирается из уело зия, чтобы входное сопротивление схемы было меньше индуктивного сопротивления рамки на начальной частоте, т.е. чтобы обеспечивался режим короткого замыкания рамки 1, С повышением частоты сигнала возрастает наводимая в рамке 1 ЭДС, но одновременно возрастает и индуктивное сопротивление рамки и падение напряжения на ней от тока коллектора. За счет этой обратной связи по току напряжение на пео- вичной обмотке трансформатора 2 и само значение тока коллектора транзистора 4 сохраняются постоянными в полосе частот На низких рабочих частотах равномерность частотной характеристики антенны обеспечивается действием ООС по току в эмиттерной цепи транзистора 4.

На более высоких рабочих частотах, на которых индуктивное сопротивление coLp соизмеримо с согласующим сопротивлением первого резистора 6, начинает действовать обратная связь по току в базовой цепи транзистора 4.

Вследствие возрастания сопротивления приемной рамки wLp и одновременного уменьшения сопротивления параллельно соединенных второго резистора 7 и конденсатора 5 доля тока, генерируемого в базу трансформатором, уменьшается с ростом частоты (происходит компенсация этого тока током коллектора) и одновременно увеличивается доля этого тока от приемной рамки 1. При этом напряжение Убэ и значение тока коллектора транзистора 4 практически не изменяется, так как в его базу ответвляется примерно 1// часть этого тока.

На частотах выше 1-2 МГц база транзистора 4 заземлена через конденсатор 5 и управляющее напряжение-транзистора Убэ

.

создается только за счет ЭДС рамки. Влияние трансформатора 2 в этой частотной области не сказывается, так как ток его вторичной обмотки в эмиттерно-базовом

5 переходе транзистора 4 полностью компенсирован частью тока коллектора, т.е. имеет место глубокая обратная связь по току. Соединительный кабель 3 в этом частотном диапазоне согласован с первым резистором

10 б и обеспечивает равномерную частотную характеристику передачи без отражений и стоячих волн.

Таким образом, на всех участках рабо- 15 чей полосы антенны от приемной рамки 1 отбирается максимально возможный ток - ток короткого замыкания, причем за счет действия глубокой ООС по току этот режим поддерживается в схеме автоматически, ес20

ли входное сопротивление усилителя на

транзисторе 4 меньше индуктивного сопротивления рамки 1 на данной частоте.

Следует отметить, что при отсутствии в схеме антенны первого (согласующего) ре5 зистора 6 (фиг.1) на участке 10-30 МГц частотной характеристики антенны появляются выбросы и провалы величиной до 25-30 дБ вследствие рассогласования кабеля, что существенно сужает динамиче0 ский диапазон антенны.

Расширение рабочего диапазона в область низких частот и повышение стабильности характеристик при воздействии дестабилизирующих факторов пре дложен5 ной антенны по сравнению с известной расширяет эксплуатационные возможности предложенной антенны, что позволяет эффективно использовать ее, в частности, при измерении магнитных высокочастотных по0 лей в околоземной плазме и исследовании космического радиоизлучения вообще. Формула изобретения Широкополосная рамочная измерительная антенна, содержащая приемную

5 рамку, трансформатор, выполненный на ферритовом сердечнике, и коаксиальный кабель, отличающаяся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот в область низких частот и повышения ста0 бильности характеристик при воздействии дестабилизирующих факторов, введены транзистор, первый и второй резисторы и конденсатор, причем приемная рамка соединена с центральной жилой и оплоткой

5 первого конца коаксиального кабеля, первичная обмотка трансформатора соединена с центральной жилой и оплоткой второго конца коаксиального кабеля, вторичная обмотка трансформатора подключена к эмиттеру и базе транзистора, центральная жила

второго конца коаксиального кабеля соеди йена посредством первого резистора с эмиттером транзистора, база транзистора соединена посредством параллельно включенных второго резистора и конденсатора с оплеткой второго конца коаксиального кабеля и с общей шиной, а коллектор транзистора является выходом.

Изобретение относится к антеннам и может быть использовано в качестве измерительной магнитной антенны. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона частот в область низких частот и повышение стабильности характеристик при воздействии дестабилизирующих факторов - достигается введением схемы из транзистора, резисторов и конденсатора, определенным образом соединенных с обмотками антенны. 2 ил.

ФИГ 1