CC BY
32
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
УДК 621.396.2
А.В. Колесников, A.V. Kolesnikov, e-mail: [email protected]
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
Omsk State Technical University, Omsk, Russia
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КОНДЕНСАТОРОВ НАСТРОЙКИ В МАГНИТНОЙ АНТЕННЕ
COMPARISON OF TUNING CAPACITORS AT THE MAGNETIC LOOP ANTENNA
Проведено сравнение влияния конденсаторов настройки в магнитной резонансной антенне на добротность. Показаны достоинства и недостатки конденсаторов переменной ёмкости, выполненных различными способами.
This paper considers and assesses the impact of tuning capacitors on the magnetic resonance loop quality-factor. Advantages and disadvantages of various capacitors are discussed.
Ключевые слова: магнитная антенна, добротность
Keywords: magnetic loop antenna, quality-factor
Принято считать, что эффективно работающая антенна должна быть полноразмерной. Однако в низкочастотных диапазонах такие антенны слишком громоздки и непригодны, в частности, для мобильной радиосвязи. Поэтому актуален вопрос уменьшения геометрических размеров антенн.
Один из возможных вариантов его разрешения - магнитные антенны, которые представляют собой рамки из проводников с одним или несколькими витками, различающиеся конструктивным исполнением и электрическим подключением к приемопередатчику. Разнообразные конструкции таких антенн приведены в работах [1-3].
Для получения резонанса в магнитных антеннах используют дополнительные реактивные элементы, компенсирующие реактивность рамки, настраивая антенну на нужную частоту. Излучающая рамка антенны и реактивные элементы настройки оказывают существенное влияние на добротность антенны. Излучающий элемент рамки вносит сопротивление омических потерь, сопоставимое по величине с сопротивлением излучения магнитной антенны, поэтому очевидно, что в коаксиальных антеннах рамку следует изготавливать из высококачественного кабеля с посеребрёнными проводниками. Помимо этого на добротность антенны в целом существенно влияют и потери в реактивных элементах настройки. Потери в антенне характеризуют через добротность потерь Qloss.
В данной работе приведено сравнение добротности антенны при использовании различных конденсаторах настройки, выполненных из отрезков коаксиального кабеля, керамических и воздушных конденсаторов переменной ёмкости (КПЕ). Излучающий элемент при этом не изменялся. При использовании отрезков коаксиального кабеля и керамических конденсаторов, КПЕ создавались в виде матрицы, значения ёмкостей при этом определялись включением или выключением нужных конденсаторов из емкостного ряда посредством реле. При этом схема согласования, содержащая конденсаторы, реле и схему управления, неизбежно вносит потери. Для объективного сравнения, при экспериментах с воздушными КПЕ,
25
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
они также подключались к схеме согласования. Результаты проведенных сравнений приве-
дены на рис. 1.
£ Гц
Рис. 1. Зависимости добротности антенны от вариантов исполнения КПЕ (1 - воздушные, 2 - кабельные, 3 - керамические)
Из графиков понятно, что наибольшую добротность можно получить, используя воздушные КПЕ, немногим уступают им и кабельные, а керамические конденсаторы вносят наибольшие потери. Это предсказуемый результат, поскольку тангенс угла потерь в них значительно варьируется, при том что высокодобротные керамические конденсаторы на мощность в десятки ватт - большая проблема, особенно с малыми (порядка нескольких пикофа-рад) емкостями, востребованными при точной перестройке по диапазону частот.
Работа поддержана Фондом содействия развитию МФП в НТС.
Библиографический список
1. Ротхаммель, К. Энциклопедия антенн [Электронный ресурс] : пер. с нем / К. Рот-хаммель. - М. : ДКМ Пресс, 2011. - Режим доступа: http://www.antentop.org/library/files/magloop.pdf (дата обращения: 20.05.2014).
2. Григоров, И. Н. Приемные магнитные рамочные антенны [Электронный ресурс] / И. Н. Григоров. - Режим доступа: http://www.antentop.org/library/files/rx_loop.v5.pdf (дата обращения: 20.05.2014).
