SU1823041A1

SU1823041A1 - Broadband loop pick-up aerial

Info

Publication number: SU1823041A1
Application number: SU904873735A
Authority: SU
Inventors: Vladimir A Antipenko; Sergej V Pavlov
Original assignee: Le Otdel Nii Radio
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1993-06-23

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенны, предназначенной для измерения магнитной составляющей электромагнитного поля.The invention relates to antenna technology and can be used as an antenna for measuring the magnetic component of the electromagnetic field.

Цель изобретения - расширение рабочего диапазона частот в область низких частот и повышение стабильности характеристик при воздействии дестабилизирующих факторов.The purpose of the invention is to expand the operating frequency range to low frequencies and to increase the stability of characteristics when exposed to destabilizing factors.

На фиг.1 приведена схема предложенного устройства для переменного тока; на фиг.2 - эквивалентная схема этого устройства.Figure 1 shows a diagram of the proposed device for alternating current; figure 2 is an equivalent diagram of this device.

Широкополосная рамочная измерительная антенна (фиг.1) содержит приемную рамку 1, соединенную с центральной жилой и оплеткой первого конца коаксиального'кабеля 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 I/ транзистора 4, база которого посредством L.The broadband loop measuring antenna (Fig. 1) contains a receiving frame 1 connected to the central core and the braid of the first end of the coaxial cable 3, the central core and braid of the second end of which is connected to the first winding of the transformer 2. The secondary winding of which is connected to the emitter and base of the Transistor 4.the central core of the second end of the coaxial cable 3 is connected by means of the first resistor 6 to the emitter of the I / transistor 4, the base of which is through L.

параллельно включенных второго резисто- р* ра 7 и конденсатора 5 соединена с оплеткой с второго конца коаксиального кабеля 3 и с об- , щей шиной, коллектор транзистора 4 является выходом антенны.the second resistor * 7 and capacitor 5 connected in parallel are connected to the braid at the second end of the coaxial cable 3 and to the common bus, the collector of the transistor 4 is the antenna output.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Наведенная в рамке 1 измеряемым полем ЭДС, равная Е_р=//о ωΝ8Η где//₀= 1.25•10'⁶ Гн/м; N.S - число витков и площадь рамки (м²); hi - напряженность поля А/м, подводится через индуктивное сопротивление шЦ) рамки к одному концу коаксиального кабеля 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.Induced in frame 1 by the measured field EMF, equal to Е _р = // о ωΝ8Η where // ₀ = 1.25 • 10 ' ⁶ H / m; NS - number of turns and area of the frame (m ² ); hi is the field strength A / m, is supplied through the inductive resistance (shTs) of the frame to one end of the coaxial cable 3 and is transmitted through it to the input of the matching amplifier made on the transistor 4. The voltage acting at the second end of the cable 3 is applied through the transformer 2 directly to emitter-base junction of the transistor 4 and through the first resistor 6 to the emitter of this transistor.

1823041 А11823041 A1

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 η выбран таким, чтобы на начальной частоте ток через приемную рамку и кабель был равен току короткого замыкания рамки, т.е.At the initial frequencies of the operating band, the main control voltage of the transistor 4 is the voltage on the secondary winding of the transformer 2. since the total resistance of the parallel connected elements 5, 7 is large. In this case, the transformation ratio η is selected so that at the initial frequency the current through the receiving frame and the cable is equal to the short-circuit current of the frame, i.e.

_Е_Р _/1_о О) N S Н ω Ср ωΈρ = μ_ο N S H/Lp_Е _Р _ / 1 _о О) NS Н ω Ср ωΈρ = μ _ο NSH / Lp

Рамка 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 коэффициент трансформации η выбирается из условия, 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 первичной 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.Frame 1, as can be seen from Fig. 1, is loaded with a collector current, which is closed through it, without branching into the base circuit, since the total resistance of the chain 5, 7 at low frequencies is high. In this case, the transformation ratio η is selected from the condition that the input impedance of the circuit is less than the inductive resistance of the frame at the initial frequency, i.e. to ensure the short circuit mode of frame 1, With an increase in the signal frequency, the EMF induced in frame 1 increases, but at the same time the inductive resistance of the frame and the voltage drop across it from the collector current increase. Due to this current feedback, the voltage across the primary winding of the transformer 2 and the value of the collector current of the transistor 4 itself are kept constant in the frequency band. At low operating frequencies, the uniformity of the frequency response of the antenna is ensured by the action of the feedback current in the emitter circuit of the transistor 4.

На более высоких рабочих частотах, на которых индуктивное сопротивление a>L_pсоизмеримо с согласующим сопротивлением первого резистора 6. начинает действовать обратная связь по току в базовой цепи транзистора 4.At higher operating frequencies, at which the inductive reactance a> L _{p is} commensurate with the matching resistance of the first resistor 6., current feedback begins to act in the base circuit of the transistor 4.

Вследствие возрастания сопротивления приемной рамки ωΐ__ρ 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 1)бэ и значение тока коллектора транзистора 4 практически не изменяется, так как в его базу ответвляется примерно Μβ часть этого тока.Due to an increase in the resistance of the receiving frame ωΐ_ _ρ and a simultaneous decrease in the resistance of the parallel connected second resistor 7 and capacitor 5, the proportion of the current generated into the base by the transformer decreases with increasing frequency (this current is compensated by the collector current) and at the same time the proportion of this current from the receiving frame 1 increases. In this case, the voltage 1) be and the value of the collector current of the transistor 4 practically does not change, since approximately Μβ part of this current is branched off to its base.

На частотах выше 1-2 МГц база транзистора 4 заземлена через конденсатор 5 и управляющее напряжение.транзистора ибэ 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 1θ би обеспечивает равномерную частотную характеристику передачи без отражений и стоячих волн.At frequencies above 1-2 MHz, the base of the transistor 4 is grounded through the capacitor 5 and the control voltage of the IBE transistor is created only due to the EMF of the frame. The influence of the transformer 2 in this frequency region does not affect, since the current of its secondary winding in the emitter-base 5 junction of the transistor 4 is fully compensated by part of the collector current, i.e. deep current feedback takes place. The connecting cable 3 in this frequency range is matched with the first resistor 1θ bi, which ensures a uniform transmission frequency response without reflections and standing waves.

Таким образом, на всех участках рабо15 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.Thus, in all sections of the working band of the antenna, the maximum possible short-circuit current is taken from the receiving frame 1, and due to the action of deep feedback on the current, this mode is automatically maintained in the circuit if the input impedance of the amplifier on the transistor 4 is less than the inductive resistance of frame 1 at a given frequency.

Следует отметить, что при отсутствии в схеме антенны первого (согласующего) ре25 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 динамиче30 ский диапазон антенны.It should be noted that in the absence of the first (matching) resistor 6 in the antenna circuit (Fig. 1) in the 10-30 MHz section of the antenna frequency response, surges and dips of up to 25-30 dB appear due to cable mismatch, which significantly narrows the dynamic range antennas.

Расширение рабочего диапазона в область низких частот и повышение стабильности характеристик при воздействии дестабилизирующих факторов предложен35 ной антенны по сравнению с известной расширяет эксплуатационные возможности предложенной антенны, что позволяет эффективно использовать ее, в частности, при измерении магнитных высокочастотных по40 лей в околоземной плазме и исследовании космического радиоизлучения вообще.Expansion of the operating range to low frequencies and an increase in the stability of characteristics under the influence of destabilizing factors of the proposed antenna, in comparison with the known one, expands the operational capabilities of the proposed antenna, which makes it possible to effectively use it, in particular, when measuring magnetic high frequency fields in near Earth plasma and studying cosmic radio emission. generally.

Claims

Claim

A broadband loop measuring antenna containing a receiving frame, a transformer made on a ferrite core, and a coaxial cable, characterized in that, in order to expand the operating frequency range to the low frequency region and increase the stability of characteristics when exposed to destabilizing factors, a transistor is introduced, the first and a second resistors and a capacitor, wherein the receiving frame is connected to the central core and support 55 of the first end of the coaxial cable, the primary winding of the transformer is connected to the central core and support of the second end of the coaxial cable, the secondary winding of the transformer is connected to the emitter and base of the transistor, the central core of the second end of the coaxial cable is connected through the first resistor to the emitter of the transistor, the base of the transistor is connected through the parallel connected second resistor and capacitor to the braid of the second end of the coaxial cable and to the common bus, and the collector of the transistor is the output.

fig. 2