Индуктивная муфта для бесконтактной передачи сигналов в проводящей среде

Индуктивная муфта для бесконтактной передачи сигналов в проводящей среде

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области проводной связи. Цель изобретения - уменьшение потерь при передаче путем уменьшения затухания сигналов. Индуктивная муфта содержит кольцевой магнитопровод (КМ) 2, обмотку 3 КМ 2, коаксиальный кабель 5, проводящую среду 6, конд-р 7, оплетку 9 кабеля 5, центральную жилу 10 кабеля 5, два входа 1 и 8 индуктивной муфты. Для достижения цели введена металлическая труба (МТ) 4 длиной L≥0,5 (Σ<SP POS="POST">.</SP>F)<SP POS="POST">-</SP>°<SP POS="POST">,5</SP>, где σ - проводимость среды, F - частота источника сигнала, внутри которой на равных расстояниях от ее концов и соосно с ней размещен КМ 2 с обмоткой. Центральная жила 10 и оплетка 9 на конце кабеля 5 соединены между собой через согласующее сопротивление 11. Индуктивная муфта благодаря наличию МТ 4 является коаксиальными волноводами, адмитанс которых G значительно ниже адмитанса муфты без МТ 4. Падение адмитанса приводит к увеличению тока в оплетке 9 и, в конечном счете, к снижению затухания при проникновении тока в кабель 5. Кроме того, МТ 4, обладающая свойствами механического экрана, стабилизирует работу индуктивной муфты, устраняя возможные механические воздействия из окружающей среды. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (ll) (. 1) 4 Н 04 В 3/34

Е 6." ):

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4227598/24-09 (22) 13. 04. 87 (46) 30. 07. 89. Бип. ))- 28 (71) Горьковский политехнический институтт (72) В. А, Важдаев, А. А. Воробьев, Б. М. Ивлев, И. Г. Катаев и И. Д. Кротов (53) 621. 391. 33(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(511707, кл. Н 04 В 3/34, 1973, (54) ИНДУКТИВНАЯ МУФТА ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ В ПРОВОДЯЩЕЙ

СРЕДЕ (57) Изобретение относится к области проводной связи. Цель изобретения уменьшение потерь при передаче путем уменьшения затухания сигналов ° Индуктивная муфта содержит кольцевой магнитопровод (КМ) 2, обмотку 3 КМ 2, коаксиальный кабель 5, проводящло среду 6, конд-р 7, оплетку 9 кабеля

5, центральнув жилу 10 кабеля 5, два входа 1 и 8 индуктивной муфты. Для достижения цели введена металлическая труба (("1Т) 4 длиной L 0,5 (G f) О (где 5 — проводимость среды, f — частота источника сигнала), внутри ко1497748 а = 6 ° 10 (6/f) . торой на равных расстояниях от ее концов и соосно с ней размещен КМ 2 с обмоткой. Центральная жила 10 и оплетка 9 на конце кабеля 5 соединены. между собой через согласующее сопротивление 11. Индуктивная муфта благодаря наличию ИТ 4 являет. собой коаксиальные волноводы, адмитанс которых

g значительно ниже адмитанса муфты 10

Изобретение относится к проводной связи и может быть использовано для передачи сигналов в различных проводящих средах.

Целью изобретения является уменьшение потерь при передаче путем умень-20 шения затухания сигналов.

На чертеже показана конструктивная схема индуктивной муфты дпя бесконтактной передачи сигналов в проводящей среде. 25

Индуктивная муфта содержит первый вход 1, кольцевой магнитопровод 2, обмотку 3 кольцевого магнитопровода

2, металлическую трубу 4, коаксиальt ный кабель 5, проводящую среду 6, кон 30 денсатор 7, второй вход 8 индуктивной муфты для бесконтактной передачи сигналов в проводящей среде, оплетку 9 коаксиального кабеля 5, центральную жилу 10 коаксиального кабеля 5, согласующее сопротивление 11.

Индуктивная муфта для бесконтактной передачи сигналов ь проводящей среде работает следующим образом.

Сигнал от источника сигнала подает 40 ся на первьй 1 и второй 8 входы и поступает в обмотку 3, которая является первичной обмоткой трансформатора.

Эквивалентам вторичной обмотки этого трансформатора является виток, нагру- 5 женный двумя последовательно включенHHMH волноводами, каждый из которых образован половиной металлической трубы 4 и половиной оплетки 9 активного участка коаксиального кабеля 5 и эа- 50 полиен проводящей средой 6. Сигнал в первичной обмотке трансформатора возбуждает в волноводах по обе стороны от кольцевого магнитопровода 2 электромагнитные волны с напряжением 55 беэ МГ 4. Падение адмитаиса приводит к увеличению тока в оплетке 9 и, в конечном счете, к снижению затухания при проникновении тока в кабель 5.

Кроме того, МТ 4, обладающая свойст" вами механического экрана, стабипиэирует работу индуктивной муфты, устраняя возможные механические воздействия иэ окружающей среды. 1 з.п. ф-лы,1 ил.

Здесь Ъ длина волны в вакууме;

Е и Я- диэлектрическая постоянная вакуума и диэлектрическая проницаемость проводящей среды 6, соответственно;

V — напряжение в упомянутом о витке.

Эта формула верна, если эффективная проводимость Г проводящей среды

6 значительно превышает ее реактивный адмитанс на частоте И . К примеру, в морской воде g /ИE,5 0,225 ° 10 б /f.

Постоянная затухания и фазная скорость волн определяются величиной а: а = (2 о L Сс ) (Я) > где L u G - удельные индуктивность о и проводимость рассматриваемых волноводов, соответственно; с — скорость света в вакууме.

При 80

Полный адмитанс волноводов оказывается равньи

g = 2,2 (Gf ) (1n D/d) ° е, (1) где D u d — внутренний диаметр металлической трубы 4 и внешний диаметр оплетки 9 соответственно.

Умеренно проводящие среды (например, вода Черного моря) имеют G =

2 См/м. При D/d = е и f = 10 МГц и волны затухают в е раз на расстоянии

11 см. Входной адмитанс составляет

2 см.

Токи gV в оплетке 9 наводят в коаксиальном кабеле 5 через сопротивление связи R электромагнитное поле, 5 1497748 во буждаищее в нем волны, бегущие по обе стороны от индуктивной муфты.

Полное напряжение наведенных волн при наличии согласования в начале н на конце коаксиального кабеля 5 эаписы5 вается выражением — относительная магнитная проницаемость проводящей сре; ды 6;

L — длина металлической трубы 4;

f — частота источника сигнала.

После преобразований выражение (2) принимает вид

L 05 (6 f)

ГСм1 где Е выражена (M>, (— в 1 — ), в (Nrq) °

Д17я улучшения использования мощности источника сигнала должна быть выполнена компенсация реактивного адмитанса волноводов в соответствии с (1), которая достигается, если

25 где N - число витков в обмотке 3;

R - выходное сопротивление источника сигнала.

После преобразования выражение (3) принимает вид

30 где R выражено в (Ом1, f — н (МГд).

35 Дальнейшее улучшение чспользования мощности источника сигналя мОжет быть достигнуто при подаче сигнала от источника в обмотку 3 через конденсатор 7. Величина емкости конден40 сатора 7 зависит от рабочей частоты

f источника сигнала и выбирается такой, чтобы скомпенсировать индуктивйое сопротивление, вносимое индуктивной муфтой. Проникновение сигнала л

45 (Ч/Ч) улучшается, à N возрастает при

Dwd, поэтому соотношение D/d выбирается из условий, диктуемых окружающей обстановкой.

Формула изобретения

l. Индуктивная муфта для бескон-... тактной передачи сигналов в проводящей среде, содержащая кольцевой магнитопровод с обмоткой, в отверстие котоРого пропущен коаксиальный кабель, центральная жила и оплетка на одномконце которого являится соответственно первым и вторым выходами индуктивной муфты для бесконтактной передачи (G f)., 1 а, (2) фОР

R ()K7

V = + — ) gVe dZ

2 э где k — волновое число в коаксиальном кабеле 5;

R — погонное сопротивление, характеризуищее связь между оплеткой 9 и центральной жилой 1.

Согласующее сопротивление 11 выбирается равным волновому импедансу коаксиального кабеля 5 и служит для согласования начала этого кабеля.

Влияние расфазировки сторонней

ЭДС с возбужденной волной оценивается а раэ ницей (k — — ) . При О > 2 См/м на о всем активном участке она не превышает 5,3, поэтому ее влияние весьма о незначительно, а напряжение каждой иэ наведенных волн по отношении к на пряжению Ч на одном витке обмотки 3 составляет аь ji И

V/Ч = 0,78 R (f ° 1п D/d) е

Таким образом, индуктивная муфта благодаря наличии металлической трубы 4 являет собой коаксиальные волноводы, адмитанс которых g значительно ниже адмитанса муфты без металлической трубы. Падение адмитанса приводит к увеличении тока в оплетке 9 и, в конечном счете, к снижению затухания при проникновении тока в коаксиальный кабель 5. Кроме того, металлическая труба 4, обладаищая свойствами механического экрана, стабилизирует работу индуктивной муфты, устраняя возможные механические воздействия из окружаищей среды.

Сказанное выше справедливо при соотношении где (М вЂ” магнитная постоянная;

D - iGio

2N ° 1п — = н R — )

d ° (f) 1497748 сигналов в проводящей среде, первым и вторым входами которой являются соответственно начало и конец обмотки кольцевого магнитопровода, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения потерь при передаче путем уменьшения затухания сигналов, введена металлическая труба длиной i L» 0 5 (6 f), внутри которой на рав- 1ð ных расстояниях от ее концов и соосно с ней размещен кольцевой магнитопровод с обмоткой, начало которой электрически соединено с металлической трубой, центральная жила и оплетка на другом конце коаксиального кабеля соединены между собой через согласующее сопротивление, а количество витков обмотки кольцевого магнитопровода определяется из выражения где б

d проводимость среды; ю частота источника сигнала; внешний диаметр оплетки коаксиального кабеля; выходное сопротивление источника сигнала; диаметр металлической трубы.

R г

2. Муфта по п. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что конец обмотки кольцевого магнитопровода подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которого является вторым входом индуктивной муфты для бесконтактной передачи сигналов в проводящей среде.

Составитель Г. Корсаков

Редактор А. Маковская Техред Л.Олийнык Корректор А, Козор.

Заказ 4458/56 Тираж 626 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. /5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101