具有阻抗校正器的可重構(gòu)諧振天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及天線技術(shù)，并且可用作長(zhǎng)波、中波和短波通信的緊湊可重構(gòu)天線。一種具有由電感線圈組成的阻抗校正器的天線，包括平面或三維振蕩器。該振蕩器被設(shè)置在以變壓器形式的阻抗校正器的磁場(chǎng)內(nèi)。該變壓器被設(shè)置在磁導(dǎo)體的開(kāi)口芯上。振蕩器器電連接到變壓器的次級(jí)繞組。該變壓器具有可變的傳輸系數(shù)。磁導(dǎo)體由鐵磁材料顆粒和無(wú)磁性粘合劑的混合物制造。技術(shù)效果是提高了共振天線的最大功率，以及在無(wú)線電波的大范圍內(nèi)重構(gòu)其工作頻率的能力，因而，擴(kuò)展了使用收發(fā)器的功能可能性。
【專利說(shuō)明】
具有阻抗校正器的可重構(gòu)諧振天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線設(shè)備，并且可用在小尺寸的收發(fā)無(wú)線電通信及導(dǎo)航單元中，以及一種可被安裝在固定和移動(dòng)通信設(shè)備上的單獨(dú)的天線。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的是，無(wú)線電波的百米和十米波段的有效現(xiàn)代天線的尺寸制造為幾十和幾百米，其明顯地將它們?cè)谝苿?dòng)無(wú)線電通信中的使用最小化并且增加部署固定天線以實(shí)現(xiàn)無(wú)線電通信的時(shí)間。天線的這些類型妨礙了百米和十米無(wú)線電通信的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)和在長(zhǎng)、中和短波無(wú)線電通信領(lǐng)域中收發(fā)器的設(shè)計(jì)。由于空間中長(zhǎng)、中和短波傳播的特有屬性，該無(wú)線電波波段暗示自身對(duì)實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)線電通信更有吸引力。
[0003]具有鐵磁芯及放置在其上的接收線圈的小尺寸的鐵氧體天線的設(shè)計(jì)可從俄羅斯聯(lián)邦的專利N0.2344433獲知。
[0004]該天線的缺點(diǎn)是它僅能被用作接收方，因?yàn)樵跓o(wú)線電信號(hào)傳送到鐵氧體天線的模式中鐵磁材料飽和導(dǎo)致了傳輸信號(hào)的失真。
[0005]根據(jù)俄羅斯聯(lián)邦的專利N0.2324267，有眾所周知的寬帶圖像振蕩天線，其包含連接到同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體的垂直振蕩器，包括第一和第二電感的匹配裝置，天線電感線圈，第一和第二電阻器，以及在水平面內(nèi)具有圓極化圖案的振蕩器。
[0006]上述提到的圖像振蕩天線具有以下缺點(diǎn):垂直矩形輻射元件的高度為0.038 λ，其中，λ是在1.5MHz的頻率產(chǎn)生7，6m的操作波段的最高波長(zhǎng)?？紤]到天線的平面矩形設(shè)計(jì)，可以得到一個(gè)結(jié)論:上述設(shè)計(jì)在移動(dòng)版本的LW和MW波段內(nèi)的應(yīng)用在技術(shù)上難以適用，并且大部分情況下是完全不可能的。
[0007]根據(jù)已知專利US3267476的天線包含1D半波桿形式的振蕩器，具有開(kāi)口磁芯的匹配變壓器，所述變壓器的次級(jí)繞組連接到桿，而功率被饋送到初級(jí)繞組。然而，該天線并不具有超小尺寸。類似的天線僅可被用作超短波范圍內(nèi)的移動(dòng)天線。由于它龐大的尺寸，所以這種天線在短、中和長(zhǎng)波范圍內(nèi)作為移動(dòng)天線的應(yīng)用是不可能的。
[0008]與所要求保護(hù)的裝置技術(shù)上最接近的類似物是根據(jù)專利RU2413344的天線。
[0009]該天線包含2D或3D導(dǎo)電體形式的振蕩器，具有開(kāi)口磁芯的匹配變壓器，所述變壓器的次級(jí)繞組連接到振蕩器，而功率被饋送到初級(jí)繞組。該天線具有小尺寸，并且可以被用于移動(dòng)無(wú)線電通信；然而，它具有一些缺點(diǎn)，即:
[0010]-它具有非常窄的帶寬，并且不能在所需的頻帶內(nèi)進(jìn)行調(diào)整；
[0011]-當(dāng)被制造時(shí)，難以將其調(diào)諧到所需的頻率，這意味著這妨礙了該天線的大規(guī)模生產(chǎn)；
[0012]-該天線的類似設(shè)計(jì)僅可以有效地用于1-5W的小功率的便攜式無(wú)線電站的信號(hào)的發(fā)射，這是因?yàn)楫?dāng)發(fā)射更大功率的信號(hào)時(shí)，制造磁芯的鐵氧體桿會(huì)進(jìn)入磁飽和，并且它們會(huì)變熱。所有的這些不允許使用這些天線傳輸至幾十和幾百瓦特的功率，而這對(duì)于車載通信裝置是特別需要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目標(biāo)是克服上述缺點(diǎn)，并且提供一種天線，該天線提供在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)重新調(diào)諧天線的操作頻率的可能性，保持其小的尺寸而增大傳輸功率，以便對(duì)于LW、■和SW無(wú)線電通信的移動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)展無(wú)線電設(shè)備的功能能力。
[0014]解決問(wèn)題的方案是，該天線包括變壓器形式的匹配裝置和平面或體導(dǎo)電體形式的振蕩器，該變壓器包括初級(jí)和次級(jí)繞組、開(kāi)口磁芯，該振蕩器位于變壓器的磁場(chǎng)內(nèi)且連接到次級(jí)繞組。根據(jù)所要求保護(hù)的發(fā)明的匹配變壓器用可變的變壓系數(shù)制造，以便該變壓器的次級(jí)繞組相對(duì)于磁芯或初級(jí)繞組具有一定的自由度，并且它還具有磁芯和/或線圈的手動(dòng)或者自動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置。
[0015]所要求保護(hù)的天線由表示具有電能力的2D平面或者3D體導(dǎo)電體的振蕩器-輻射元件組成。該天線包括以初級(jí)和次級(jí)繞組以及開(kāi)口回路形式的可調(diào)變壓系數(shù)的匹配變壓器。該變壓器被如此定位以便變壓器的磁場(chǎng)能夠超出變壓器的邊界，并且覆蓋天線結(jié)構(gòu)的相鄰元件，即體或者平面振蕩器。該變壓器的磁場(chǎng)是關(guān)于其值足夠快地下降的磁場(chǎng)。它實(shí)際位于沒(méi)有超出變壓器的線性尺寸的若干單位的空間中，通常，該空間的尺寸小于輻射天線的波長(zhǎng)的1%。
[0016]此外，根據(jù)所要求保護(hù)的發(fā)明，天線的匹配裝置的磁芯由鐵磁材料顆粒和無(wú)磁性粘合材料的混合物制成。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]在附圖中示出本發(fā)明，其中，圖1描繪了天線的等效電路圖，而圖2示出了所示的共振天線的結(jié)構(gòu)圖；圖3示出了天線的橫截面；圖4示出了天線的外觀；以及圖5示出了安裝在車輛頂部上的天線的設(shè)計(jì)變體；圖6示出了具有機(jī)動(dòng)的調(diào)整部分的天線的實(shí)施例的圖
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【具體實(shí)施方式】
[0018]圖3和圖4中的天線由振蕩器和變壓器組成。圖2中的任意2D或3D形式的振蕩器例如可以是由任何導(dǎo)電材料制成的圓柱體。在天線的車載變體的情形中，位于箱壁上的由薄片制成的平面導(dǎo)電元件可以作為振蕩器，如圖4。變壓器被實(shí)現(xiàn)在開(kāi)口磁路2上，并且包含以在殼體6上的該變壓器的初級(jí)3和次級(jí)4繞組形式的電感線圈。位于殼體6上的由薄片制成的振蕩器1電連接到變壓器的次級(jí)繞組4，并且位于變壓器的磁場(chǎng)內(nèi)。通過(guò)借助于電纜的變壓器的初級(jí)繞組3的端子Α和Β或者直接從經(jīng)由任何連接單元5的無(wú)線電傳送裝置的天線插座實(shí)現(xiàn)天線的饋電。圖1中的變壓器C的次級(jí)繞組的第二端子連接到公共線或者連接到初級(jí)繞組的端子。
[0019]通過(guò)可移動(dòng)的磁芯提供匹配變壓器的可變的變壓系數(shù)。磁芯關(guān)于次級(jí)繞組的固定和手動(dòng)移動(dòng)的機(jī)制以調(diào)諧鈕7可以沿著天線殼體8上下移動(dòng)和把磁芯固定于調(diào)諧鈕7的形式實(shí)現(xiàn)。頻帶刻度9可被畫(huà)在天線的殼體上并且調(diào)諧鈕的位置指示共振天線調(diào)諧的當(dāng)前頻率。調(diào)諧鈕緊緊地靠著天線殼體的表面并且在摩擦力和卡鎖10的幫助下被固定在選定的位置。
[0020]包括匹配裝置的天線如下工作。當(dāng)來(lái)自連接單元5的信號(hào)被饋送到變壓器的初級(jí)繞組3時(shí)，出現(xiàn)了一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在次級(jí)線圈4和開(kāi)口磁芯2內(nèi)感應(yīng)出磁場(chǎng)。磁場(chǎng)繞著變壓器出現(xiàn)，其磁感應(yīng)矢量沿著磁芯指向。由于來(lái)自電連接到振蕩器1的變壓器的次級(jí)遞升的繞組4的高壓饋電，垂直于振蕩器1的平面指向的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量出現(xiàn)。假設(shè)振蕩器(輻射元件)1以這樣的方式位于變壓器的磁場(chǎng)的操作區(qū)域內(nèi):感應(yīng)在“輻射元件”上的電場(chǎng)的磁感應(yīng)矢量和強(qiáng)度矢量之間的角接近90°，于是無(wú)線電波產(chǎn)生的充分條件出現(xiàn)在振蕩器的附近。磁芯被制造為沿著第二線圈的軸可移動(dòng)。由于給定的天線是共振天線，并且表示開(kāi)口調(diào)諧電路，于是，沿著第二繞組的軸的磁芯的位置的變化改變了該電路對(duì)其他頻率的電感。當(dāng)SWR(駐波比)不超過(guò)1.2時(shí)，所有的這些允許天線頻率在頻帶的10-20%內(nèi)的重新調(diào)諧。
[0021]可以按照包括自動(dòng)版本的各種方式(例如，借助于位于磁芯(電路)的軸上的天線內(nèi)的線性位移伺服馬達(dá))實(shí)現(xiàn)磁芯(電路)或者線圈的移動(dòng)和固定的機(jī)制結(jié)構(gòu)。
[0022]圖6示出了具有使用常規(guī)的馬達(dá)用于調(diào)整磁電路的位置的機(jī)電機(jī)制的天線的截面結(jié)構(gòu)。天線的結(jié)構(gòu)元件被安裝在三個(gè)框架上。在以管形式執(zhí)行的內(nèi)部框架11中，放置鐵磁磁路2。在中間框架8上，變壓器繞組3、4被安裝并且發(fā)出振蕩器1。通過(guò)電馬達(dá)16和齒輪15經(jīng)由馬達(dá)旋轉(zhuǎn)螺絲12實(shí)現(xiàn)芯相對(duì)于變壓器的內(nèi)部框架的移動(dòng)。螺栓13的擰緊和擰松導(dǎo)致具有電路2的結(jié)構(gòu)11的垂直運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌14提供框架11相對(duì)于轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)軸的引導(dǎo)。為了改變天線的操作頻率，饋送馬達(dá)電源，其極性依靠于其旋轉(zhuǎn)的方向。此時(shí)，發(fā)生天線的共振頻率的向上或者向下重排。
[0023]用于匹配裝置的各種磁芯(電路)是已知的。它們?nèi)慷际怯设F磁的材料-鐵氧體、變壓器鋼、非晶鐵箔制成的。在共振條件下的大功率的信號(hào)的傳輸期間，在小尺寸天線的匹配裝置中具有好的頻率特性的鐵氧體磁芯(電路)的使用導(dǎo)致鐵磁材料的磁飽和，變熱和損耗。
[0024]為了增大傳輸信號(hào)的功率，在保持天線的整體尺寸的同時(shí)，使用合成的磁芯，其不是集成的磁性材料，而是由磁性材料顆粒和非磁性粘結(jié)物質(zhì)的混合物制成的，例如聚合物粘合劑和鐵氧體粉末，并且這導(dǎo)致磁性材料的飽和實(shí)現(xiàn)了向天線傳輸?shù)母蠊β省?br> [0025]工業(yè)實(shí)用性
[0026]本發(fā)明可以借助于已有的設(shè)備、技術(shù)和材料工業(yè)實(shí)現(xiàn)。
[0027]本發(fā)明實(shí)質(zhì)上擴(kuò)展了操作頻率范圍，大幅度地提高了用于小尺寸的共振天線的輻射功率，并且簡(jiǎn)化了在天線工業(yè)級(jí)別制造期間的天線的調(diào)諧。
【權(quán)利要求】
1.一種具有匹配裝置的天線，包括變壓器形式的匹配裝置和以平面或體導(dǎo)電體形式的輻射振蕩器，所述變壓器包括初級(jí)和次級(jí)繞組、開(kāi)口磁芯，所述輻射振蕩器連接到次級(jí)繞組且位于匹配變壓器的磁場(chǎng)內(nèi)，區(qū)別在于如下事實(shí):所述匹配變壓器采用可變的變壓系數(shù)制造，以便所述變壓器的次級(jí)繞組相對(duì)于磁芯或者初級(jí)繞組具有一定的自由度，并且其還具有磁芯和/或線圈相對(duì)于彼此的手動(dòng)或者自動(dòng)運(yùn)動(dòng)并且被固定在選定位置的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述磁芯由鐵磁材料顆粒和無(wú)磁性粘合劑的混合物制成。
3.具有匹配裝置的天線，包括變壓器形式的匹配裝置和平面或體導(dǎo)電體形式的輻射振蕩器，所述變壓器包括初級(jí)和次級(jí)繞組和開(kāi)口磁芯，所述振蕩器連接到次接線圈且位于匹配變壓器的磁場(chǎng)內(nèi)，其特征在于，所述磁芯由鐵磁材料顆粒和無(wú)磁性粘合物質(zhì)的混合物制成。
【文檔編號(hào)】H01Q9/18GK104303365SQ201380014753
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】D·V·費(fèi)多索夫, V·N·霍爾瓦特, D·A·科納夫 申請(qǐng)人:納塔利婭·費(fèi)多索瓦