RU2118019C1

RU2118019C1 - Method for shaping signals in open electric circuits

Info

Publication number: RU2118019C1
Application number: RU95110202A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Якшин; Павел Трифонович Давыдов
Original assignee: Александр Сергеевич Якшин; Павел Трифонович Давыдов
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1998-08-20
Also published as: RU95110202A

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: isolated conductors are electrically interconnected and open circuit thus formed is excited by electric field; isolated conductors are formed for adjustable storage of electric charge, electric capacitance and inductance of each isolated conductor is measured, and, while varying capacitance and inductance, inherent oscillation frequency of open electric circuit is matched with excitation frequency of electric field. EFFECT: reduced power requirement, simplified design, facilitated manufacture. 3 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам формирования сигналов в разомкнутых электрических цепях. Известен способ, при котором осуществляют электрическое соединение уединенных токопроводящих сред и возбуждают созданную разомкнутую электрическую цепь электрическим полем (см. авторское свидетельство СССР, 328825, H 01 Q 11/00, 1974). The invention relates to radio engineering, in particular to methods for generating signals in open electrical circuits. There is a method in which the electrical connection of solitary conductive media is carried out and the created open circuit is excited by an electric field (see USSR author's certificate, 328825, H 01 Q 11/00, 1974).

Недостатки указанного способа следующие. Не ставится задача формирования уединенных токопроводящих сред с возможностью регулируемого накопления больших электрических зарядов в малом объеме. Формирование уединенных токопроводящих сред ведется без точного измерения электрической емкости и индуктивности токопроводящей среды в разомкнутой электрической цепи. Формирование разомкнутой электрической цепи ведется с целью выделения в окружающую среду максимальной мощности. При этом не используется возможность работы системы разомкнутая электрическая цепь - окружающее пространство в качестве электрического резонансного колебательного контура. Все это вызывает следующие негативные моменты: работа исключительно на электромагнитной волне, чрезмерное потребление мощности от источника питания, усложнение устройств для реализации способа. The disadvantages of this method are as follows. The task of forming solitary conductive media with the possibility of controlled accumulation of large electric charges in a small volume is not posed. The formation of solitary conductive media is carried out without accurate measurement of the electrical capacitance and inductance of the conductive medium in an open electrical circuit. The formation of an open electric circuit is carried out in order to release maximum power into the environment. At the same time, the system does not use the open circuit - the surrounding space as an electric resonant oscillatory circuit. All this causes the following negative aspects: work exclusively on the electromagnetic wave, excessive power consumption from the power source, complication of devices for implementing the method.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является способ, реализуемый в штыревой антенне (авторское свидетельство СССР 629575, H 01 Q 9/34, 1978). The closest in technical essence and the problem to be solved is the method implemented in the whip antenna (USSR author's certificate 629575, H 01 Q 9/34, 1978).

Недостатки указанного способа следующие: работа исключительно на электромагнитной волне, чрезмерное потребление мощности от источника питания, усложнение устройств для реализации способа. The disadvantages of this method are as follows: working exclusively on an electromagnetic wave, excessive power consumption from a power source, complication of devices for implementing the method.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является устранение указанных недостатков и создание принципиально нового способа формирования сигналов в разомкнутых электрических цепях. Так, на основании данного способа можно построить передатчик, работающий на электромагнитной волне, который при одинаковых со стандартными передатчиками выходных параметрах потребляет по крайней мере на порядок меньшую мощность. Можно построить приемник, который при одинаковой со стандартными приемниками чувствительностью будет иметь по крайней мере на порядок большую дальность приема. Можно построить излучатель на эффекте зарядного излучения с узкой диаграммой направленности, который можно использовать не только в средствах связи или так называемой передачи энергии на расстояние, но и, например, в медицинских целях. Можно построить передатчик с использованием зарядного излучателя, который при крайней простоте конструкции можно использовать в системах закрытой связи, например, в кабельном телевидении. Можно построить множество различных типов измерителей электрических емкостей уединенных проводников, причем точность измерений может достигать десятых и сотых долей пикофорады. The problem to which this invention is directed is to eliminate these drawbacks and create a fundamentally new way of generating signals in open electrical circuits. So, on the basis of this method, it is possible to build a transmitter operating on an electromagnetic wave, which consumes at least an order of magnitude lower power when the output parameters are the same as with standard transmitters. You can build a receiver that, with the same sensitivity as standard receivers, will have at least an order of magnitude longer reception range. You can build an emitter based on the effect of charge radiation with a narrow radiation pattern, which can be used not only in communications or the so-called energy transfer to a distance, but also, for example, for medical purposes. You can build a transmitter using a charging emitter, which with extreme simplicity of design can be used in closed communication systems, for example, in cable television. You can build many different types of meters of electrical capacitances of solitary conductors, and the measurement accuracy can reach tenths and hundredths of picoforada.

Указанная задача решается тем, что в способе формирования сигналов в разомкнутых электрических цепях, при котором осуществляют электрическое соединение уединенных проводников и возбуждают созданную разомкнутую электрическую цепь электрическим полем, уединенные проводники формируют с возможностью регулируемого накопления электрического заряда, измеряют электрическую емкость и индуктивность каждого из сформированных уединенных проводников и, изменяя величины емкостей и индуктивностей, осуществляют согласование собственной частоты колебаний разомкнутой электрической цепи с частотой возбуждающего электрического поля. This problem is solved by the fact that in the method of generating signals in open electric circuits, in which the solitary conductors are electrically connected and the created open circuit is excited by an electric field, the solitary conductors are formed with the possibility of controlled accumulation of electric charge, the electric capacitance and inductance of each of the solitary conductors and, changing the values of capacities and inductances, carry out the coordination of their own often You are oscillations of an open electric circuit with a frequency of an exciting electric field.

Электрическое соединение уединенных проводников осуществляют также с помощью инерционных токовых элементов, при этом согласование собственной частоты колебаний разомкнутой электрической цепи с частотой возбуждающего электрического поля осуществляют регулировкой инерционных токовых элементов. The electrical connection of the solitary conductors is also carried out using inertial current elements, while the coordination of the natural frequency of the open circuit with the frequency of the exciting electric field is carried out by adjusting the inertial current elements.

Формирование уединенных проводников в их электрическое соединение осуществляют также в средах, которые подавляют электрическое поле и задерживают его распространение во времени, а также подавляют и отражают электромагнитное поле. The formation of solitary conductors in their electrical connection is also carried out in environments that suppress the electric field and delay its propagation in time, and also suppress and reflect the electromagnetic field.

На фиг. 1 дано графическое изображение электрической емкости уединенного проводника (в дальнейшем накопителя заряда), включаемой в разомкнутую электрическую цепь, на фиг. 2 дано графическое изображение переменной емкости накопителя заряда, включаемого в разомкнутую электрическую цепь, на фиг. 3 представлена схема устройства, реализующего способ по п. 1, поясняющая работу простейшей разомкнутой электрической цепи, на фиг. 4 представлена эквивалентная схема устройства на фиг. 3, на фиг. 5 представлена схема передатчика, реализующего способ по п.1, на фиг. 6 дана эквивалентная схема передатчика на фиг. 5, на фиг. 7 представлен приемник, реализующий способ по п. 1, на фиг. 8 дана эквивалентная схема приемника на фиг. 7, на фиг. 9 представлена схема передатчика, реализующего способ по п. 2, на фиг. 10 представлена схема приемника, реализующего способ по п. 2, на фиг. 11 представлена схема передатчика, реализующего способ по п. 2, на фиг. 12 представлена схема передатчика, реализующего способ по п. 2, на фиг. 13 представлена схема простейшего передатчика, реализующего способ по п. 3, на фиг. 14 представлена схема простейшего приемника, реализующего способ по п. 3, на фиг. 15 представлена схема резонансного зарядового излучателя, реализующего способ по п. 3. In FIG. 1 is a graphical representation of the electrical capacitance of a solitary conductor (hereinafter referred to as a charge storage device) included in an open electric circuit, in FIG. 2 is a graphical representation of the variable capacitance of a charge storage device included in an open circuit, in FIG. 3 is a diagram of a device that implements the method according to claim 1, explaining the operation of a simple open circuit, in FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG. 3, in FIG. 5 is a diagram of a transmitter implementing the method of claim 1; FIG. 6 is an equivalent transmitter circuit of FIG. 5, in FIG. 7 shows a receiver implementing the method of claim 1, FIG. 8 is an equivalent receiver circuitry of FIG. 7, in FIG. 9 is a schematic diagram of a transmitter implementing the method of claim 2; FIG. 10 is a diagram of a receiver implementing the method of claim 2; FIG. 11 is a schematic diagram of a transmitter implementing the method of claim 2; FIG. 12 is a schematic diagram of a transmitter implementing the method of claim 2; FIG. 13 is a schematic diagram of a simple transmitter that implements the method of claim 3; FIG. 14 is a diagram of a simple receiver that implements the method of claim 3; FIG. 15 is a diagram of a resonant charge emitter implementing the method of claim 3.

Устройство, представленное на фиг. 3 и реализующее способ по п.1, состоит из уединенных токопроводящих сред 1 и 2 (в дальнейшем накопителей заряда 1 и 2) и соединяющего их электрически источника электрического поля 3, причем емкость накопителя заряда 2 является переменной величиной. The device shown in FIG. 3 and implementing the method according to claim 1, consists of secluded conductive media 1 and 2 (hereinafter charge accumulators 1 and 2) and an electric field source 3 connecting them electrically, wherein the capacity of charge accumulator 2 is variable.

Устройство на фиг 5, реализующее способ по п. 1, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг. 3, но последовательно с перестраиваемым накопителем заряда 2 к источнику электрического поля 3 подключается индуктивность 4. The device of FIG. 5, implementing the method of claim 1, consists of the same elements as the device of FIG. 3, but in series with the tunable charge storage 2, an inductance 4 is connected to the source of the electric field 3.

Устройство на фиг. 7, реализующее способ по п. 1, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг. 5, но вместо источника электрического поля 3 в электрическую цепь включен измеритель 5, который может быть входной частью приемного тракта. Источником электрического поля 3 является внешнее электрическое поле. The device of FIG. 7, implementing the method according to claim 1, consists of the same elements as the device in FIG. 5, but instead of the source of the electric field 3, a meter 5 is included in the electric circuit, which may be the input part of the receiving path. The source of the electric field 3 is an external electric field.

Устройство на фиг. 9, реализующее способ по п. 2, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг. 5, но вместо индуктивности 4 включен инерционный токовый элемент 6. The device of FIG. 9, implementing the method according to claim 2, consists of the same elements as the device in FIG. 5, but instead of inductance 4, an inertial current element 6 is included.

Устройство на фиг. 10, реализующее способ по п. 2, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг. 7, но вместо индуктивности 4 включен инерционный токовый элемент 6. The device of FIG. 10, implementing the method of claim 2, consists of the same elements as the device of FIG. 7, but instead of inductance 4, an inertial current element 6 is included.

Устройство на фиг. 11, реализующее способ по п. 2, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг. 9, но между накопителями заряда 1 и 2 включен дополнительный инерционный токовый элемент 7. The device of FIG. 11, implementing the method according to claim 2, consists of the same elements as the device in FIG. 9, but between the charge storage devices 1 and 2, an additional inertial current element 7 is included.

Устройство на фиг. 12, реализующее способ по п. 2, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг. 9, но параллельно инерционному токовому элементу 6 включена последовательная цепочка из дополнительных инерционного токового элемента 7, накопителя заряда 8 и инерционного токового элемента 9. The device of FIG. 12, implementing the method of claim 2, consists of the same elements as the device in FIG. 9, but parallel to the inertial current element 6, a sequential chain of additional inertial current element 7, charge storage device 8 and inertial current element 9 is connected.

Устройство на фиг. 13, реализующее способ по п. 3, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг.3, но в пространство между накопителями заряда 1 и 2, а также и в сами накопители заряда 1 и 2 введена диэлектрическая среда 10. The device of FIG. 13, which implements the method according to claim 3, consists of the same elements as the device in FIG. 3, but a dielectric medium 10 is introduced into the space between the charge storage devices 1 and 2, as well as into the charge storage devices 1 and 2.

Устройство на фиг. 14, реализующее способ по п. 3, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг. 13, но вместо источника электрического поля 3 в электрическую цепь включен измеритель 5, который может быть входной частью приемного тракта. Источником электрического поля 3 является внешнее электрическое поле. The device of FIG. 14, implementing the method according to claim 3, consists of the same elements as the device in FIG. 13, but instead of the source of the electric field 3, a meter 5 is included in the electric circuit, which may be the input part of the receiving path. The source of the electric field 3 is an external electric field.

Устройство на фиг. 15, реализующее способ по п. 3, состоит из тех же элементов, что и устройство на фиг. 12, но в пространство между накопителями заряда 2 и 8, а также и в сами накопители заряда 2 и 8 введена диэлектрическая среда 10. При этом вся система из накопителя заряда 2, диэлектрической среды 10 и накопителя заряда 8 заключена в среду 11, подавляющую электромагнитное поле. The device of FIG. 15, implementing the method according to claim 3, consists of the same elements as the device in FIG. 12, but a dielectric medium 10 is introduced into the space between the charge accumulators 2 and 8, as well as the charge accumulators 2 and 8 themselves. Moreover, the entire system from the charge accumulator 2, the dielectric medium 10 and the charge accumulator 8 is enclosed in a medium 11 that suppresses electromagnetic field.

Для описания реализации предложенного способа приведены необходимые разъяснения. Если два проводника любой формы подключить к разным полюсам источника постоянного или переменного напряжения, то на каждом из проводников накопится заряд. Причем оба заряда противоположны по знаку и равны по абсолютной величине. Это объясняется тем, что внутри источника существует электрическое поле, которое переносит заряда с одного полюса на другой и соответственно с одного проводника на другой. Процесс переноса заряда прекращается, когда поле от накопившихся на проводниках зарядов нейтрализует внутреннее поле источника напряжения. Таким образом, на каждом из проводников накоплен заряд Q и к каждому из проводников приложен определенный потенциал электрического поля φ. Мы имеем право утверждать, что любой проводник, подключенный к источнику напряжения, обладает электрической емкостью C, которая записывается как

где Q - заряд, накопившийся на проводнике, а φ - потенциал электрического поля, приложенного к проводнику. На фиг. 1 дано графическое изображение электрической емкости накопителя заряда в разомкнутой электрической цепи. Любой проводник, несомненно, является накопителем заряда, по его емкость мала. Так, величина емкости трубчатого проводника диаметром 9 миллиметров и длиной 600 миллиметров всего 22 пикофорады. К тому же емкость проводника - величина распределенная, что не позволяет получать равномерные по длине проводника токи. В штыревой антенне, описанной в авторском свидетельстве СССР 629575, сделана попытка сформировать проводник с переменной емкостью. Эта емкость также распределена и к тому же здесь возникают излучающие токи, направленные под углом к основному излучающему току. Во время экспериментов по измерению электрических емкостей различных типов проводников были определены принципы построения накопителей заряда с большими величинами электрических емкостей при малых объемах накопителей. Была также решена задача построения накопителей с регулированием величины электрической емкости. На фиг. 2 дано графическое изображение переменной емкости накопителя заряда.To describe the implementation of the proposed method provides the necessary explanations. If two conductors of any shape are connected to different poles of a constant or alternating voltage source, a charge will accumulate on each of the conductors. Moreover, both charges are opposite in sign and equal in absolute value. This is due to the fact that inside the source there is an electric field that transfers charge from one pole to another and, accordingly, from one conductor to another. The charge transfer process stops when the field from the charges accumulated on the conductors neutralizes the internal field of the voltage source. Thus, charge Q is accumulated on each of the conductors and a certain potential of the electric field φ is applied to each of the conductors. We have the right to assert that any conductor connected to a voltage source has an electric capacitance C, which is written as

where Q is the charge accumulated on the conductor, and φ is the potential of the electric field applied to the conductor. In FIG. 1 is a graphical representation of the electrical capacity of a charge storage device in an open electrical circuit. Any conductor, of course, is a charge storage device, its capacity is small. So, the value of the capacity of a tubular conductor with a diameter of 9 millimeters and a length of 600 millimeters is only 22 picoforada. In addition, the capacitance of the conductor is a distributed value, which does not allow to obtain currents that are uniform along the length of the conductor. In the pin antenna described in USSR author's certificate 629575, an attempt was made to form a conductor with a variable capacitance. This capacitance is also distributed, and in addition, emitting currents arise here, directed at an angle to the main emitting current. During experiments on measuring electric capacitances of various types of conductors, the principles of constructing charge storage devices with large values of electric capacitances with small storage volumes were determined. The problem of constructing drives with regulation of the electric capacity was also solved. In FIG. 2 is a graphical representation of the variable capacity of the charge storage device.

На фиг. 3 представлена простейшая схема передатчика, который реализует способ по п. 1. Здесь в рабочей полосе частот индуктивности накопителей заряда малы и ими можно пренебречь. Работа устройства происходит следующим образом. Источник электрического поля 3 (в дальнейшем генератор) перемещает заряд между накопителями заряда 1 и 2. В разомкнутой цепи 1 - 3 - 2 возникает ток I^u, который является производной по времени перемещаемого заряда

Пусть емкости накопителей заряда 1 и 2 равны соответственно C1 и C2, а генератор формирует напряжение U = Δφ, которое является разницей потенциалов на накопителях заряда Δφ = φ₂-φ₁. Здесь φ₁ и φ₂ - потенциалы электрического поля на емкостях C1 и C2. Допустим, что внутреннее сопротивление генератора мало и им можно пренебречь. Теперь запишем потенциалы на накопителях, исходя из закона сохранения заряда

На фиг. 4 дана схема, представляющая собой замкнутый конур, где величины емкостей конденсаторов 1 и 2 соответствуют величинам емкостей накопителей на фиг. 3, а параметры генератора идентичны параметрам генератора на фиг. 3. Если рассмотреть схему на фиг. 4 и рассчитать величины падения напряжений на емкостях 1 и 2, то формулы падения напряжений на каждой из емкостей будут записаны также, как и формулы потенциалов на емкостях разомкнутой электрической цепи, за исключением знаков. Но если рассчитать падение напряжений на емкостях 1 и 2 схемы на фиг. 4, исходя из направлений, принятых в разомкнутой цепи, то восстановятся и знаки. Таким образом, схему на фиг. 4 можно считать эквивалентной схеме на фиг. 3. Теперь хорошо видно, что величина тока в разомкнутой цепи прямо пропорциональна общей величине емкости последовательно включенных емкостей накопителей заряда С1 и C2, что, несомненно, подтверждает правильность подхода к формированию излучателей с точки зрения их емкости и индуктивности. Напишем формулу соотношения потенциалов на накопителях заряда 1 и 2 (фиг. 3).In FIG. Figure 3 shows the simplest transmitter circuit that implements the method according to claim 1. Here, in the working frequency band, the inductances of the charge storage devices are small and can be neglected. The operation of the device is as follows. An electric field source 3 (hereinafter referred to as a generator) moves the charge between

charge accumulators

1 and 2. In an open circuit 1 - 3 - 2, a current I ^u arises, which is a derivative of the time of the transferred charge

Let the capacities of the

charge storage devices

1 and 2 be equal to C1 and C2, respectively, and the generator generates a voltage U = Δφ, which is the potential difference on the charge storage devices Δφ = φ ₂ -φ ₁ . Here φ ₁ and φ ₂ are the potentials of the electric field at capacitances C1 and C2. Suppose that the internal resistance of the generator is small and can be neglected. Now we write the potentials on the drives, based on the law of conservation of charge

In FIG. 4 is a diagram representing a closed loop where the capacitance values of the

capacitors

1 and 2 correspond to the capacitance values of the drives in FIG. 3, and the parameters of the generator are identical to those of the generator in FIG. 3. If we consider the circuit in FIG. 4 and calculate the magnitude of the voltage drop across the

capacities

1 and 2, then the voltage drop formulas on each of the capacitors will be written down as well as the potential formulas on the capacitors of an open electric circuit, with the exception of signs. But if we calculate the voltage drop across the

capacities

1 and 2 of the circuit in FIG. 4, based on the directions taken in an open circuit, then signs will be restored. Thus, the circuit of FIG. 4 can be considered equivalent to the circuit of FIG. 3. Now it is clearly seen that the current value in the open circuit is directly proportional to the total capacity of the series-connected capacities of the charge storage devices C1 and C2, which undoubtedly confirms the correct approach to the formation of emitters in terms of their capacitance and inductance. We write the formula for the ratio of potentials on the charge storage devices 1 and 2 (Fig. 3).

При том условии, что один из накопителей заряда, например 1, на фиг. 3 является корпусом прибора, на излучающем накопителе будет максимальный потенциал, если емкость корпуса будет много больше емкости излучателя. Если проводить разъяснения дальше, то можно показать, что любой разомкнутой цепи можно составить эквивалентную схему замкнутого контура, причем контур может быть и резонансным. Эксперименты показывают, что добротность такого контура может быть очень высокой.

Provided that one of the charge storage devices, for example 1, in FIG. 3 is the case of the device, the maximum potential will be on the radiating storage if the capacity of the housing is much larger than the capacity of the radiator. If we explain further, it can be shown that any open circuit can make an equivalent circuit of a closed circuit, and the circuit can also be resonant. Experiments show that the quality factor of such a circuit can be very high.

На фиг. 5 представлена схема передатчика последовательного резонанса, реализующего способ по п. 1. Работу данного устройства удобно показать с помощью эквивалентной схемы на фиг. 6. Здесь генератор 3 включен в последовательную цепь с накопителями заряда 1 и 2 и индуктивностью 4. Накопители заряда 1 и 2 и индуктивность 4 сформированы таким образом, что в рабочей полосе частот они совместно с низкоомным внутренним сопротивлением генератора 3 составляют последовательный резонансный контур. Настройку контура на резонансную частоту осуществляют с помощью перестраиваемого накопителя заряда 2. На резонансной частоте общее сопротивление цепи 1 - 2 - 4 стремится к нулю и в контуре формируется излучающий ток большой величины. Основное преимущество устройства на фиг. 5 перед устройством на фиг. 3 в том, что для получения больших излучающих токов можно применять накопители с относительно малыми величинами емкостей. In FIG. 5 is a diagram of a series resonance transmitter implementing the method of claim 1. It is convenient to show the operation of this device using an equivalent circuit in FIG. 6. Here, the generator 3 is connected in series with the charge accumulators 1 and 2 and the inductance 4. The charge accumulators 1 and 2 and the inductance 4 are formed in such a way that, together with the low-resistance internal resistance of the generator 3, they form a series resonant circuit. The circuit is tuned to the resonant frequency using a tunable charge storage device 2. At the resonant frequency, the total resistance of circuit 1 - 2 - 4 tends to zero and a large emitting current is generated in the circuit. The main advantage of the device of FIG. 5 in front of the device of FIG. 3 is that to obtain large emitting currents, it is possible to use drives with relatively small capacitance values.

На фиг. 7 представлена схема резонансного приемника, реализующего способ по п. 1. Работу данного устройства удобно показать с помощью эквивалентной схемы на фиг. 8. Здесь генератор 3 представляет собой внешнее электрическое поле с напряжением, равным разнице потенциалов на концах приемного контура. Измеритель 5 с низкоомным внутренним сопротивлением, который может быть входной цепью приемного тракта, включен в электрический колебательный контур 1 - 2 - 4 - 5. Настройку контура в резонанс с частотой внешнего возбуждающего поля осуществляют с помощью перестраиваемого накопителя заряда 2. На частоте резонанса контур 1 - 2 - 4 - 5 для внешнего поля 3 будет являться параллельным резонансным контуром, поэтому величины емкостей 1 и 2 можно брать большими, что соответственно создает возможность получения больших токов в измерителе 5. Следует отметить, что устройства на фиг. 5 и 7 являются также фильтрами, что ведет к упрощению цепей возбуждения и приема. In FIG. 7 is a diagram of a resonant receiver implementing the method of claim 1. It is convenient to show the operation of this device using an equivalent circuit in FIG. 8. Here, the generator 3 is an external electric field with a voltage equal to the potential difference at the ends of the receiving circuit. A meter 5 with a low-resistance internal resistance, which can be the input circuit of the receiving path, is included in the electric oscillating circuit 1 - 2 - 4 - 5. The circuit is tuned to resonance with the frequency of the external exciting field using a tunable charge storage device 2. At the resonance frequency, circuit 1 - 2 - 4 - 5 for the external field 3 will be a parallel resonant circuit, therefore, the capacitances 1 and 2 can be taken large, which accordingly creates the possibility of obtaining high currents in the meter 5. It should be noted that the devices of FIG. 5 and 7 are also filters, which leads to a simplification of the excitation and reception circuits.

Недостатками устройств на фиг. 5 и 7 являются относительно небольшой диапазон перестройки емкости накопителя заряда, а также конструктивная трудность одновременной настройки накопителя заряда и цепей возбуждения и приема. Последний недостаток устраняется включением в схемы вместо индуктивности 4 инерционного токового элемента 6, который, являясь двухполюсником, осуществляет регулируемую задержку распространения заряда между накопителями. Стрелки на графическом изображении инерционного токового элемента обозначают возможность регулирования по времени и по скорости. The disadvantages of the devices of FIG. 5 and 7 are a relatively small range of tuning the capacity of the charge storage device, as well as the structural difficulty of simultaneously adjusting the charge storage device and the excitation and reception circuits. The latter drawback is eliminated by the inclusion in the circuit instead of inductance 4 of an inertial current element 6, which, being a two-terminal device, carries out an adjustable delay propagation of the charge between the drives. The arrows in the graphic image of the inertial current element indicate the possibility of regulation in time and speed.

На фиг. 9 представлена схема передатчика последовательного резонанса с инерционным токовым элементом, реализующим способ по п. 2. Здесь также, как и в схеме на фиг. 5, образуется последовательный резонансный контур 1 - 3 - 6 - 2, что позволяет получать высокие излучающие токи на частотах резонанса, но с помощью накопителя заряда 2 осуществляют только подстройку диапазона рабочих частот, а основную настройку осуществляют с помощью инерционного токового элемента 6. На частоте резонанса в инерционном токовом элементе 6 устанавливается зарядовая волна с пучностью заряда на накопителе 2 и с узлом заряда на генераторе 3 и накопителе 1. Таким образом на накопителе заряда 2 достигается гораздо больший потенциал, чем на том же накопителе в схеме на фиг. 5, и при одинаковых емкостях накопителей 2 создается гораздо больший излучающий ток. Регулировку рабочей частоты в описываемом устройстве осуществляют в гораздо более широких пределах, чем в устройстве на фиг. 5, причем добротность контура выше, чем в устройстве на фиг. 5. Следует отметить, что сопряжение настройки контура и цепей возбуждения здесь осуществляется гораздо проще. In FIG. 9 is a schematic diagram of a series resonance transmitter with an inertial current element that implements the method of claim 2. Here, as in the circuit of FIG. 5, a sequential resonant circuit 1–3–6–2 is formed, which allows one to obtain high emitting currents at resonance frequencies, but using charge accumulator 2 only the tuning of the operating frequency range is carried out, and the main tuning is carried out using an inertial current element 6. At a frequency resonance in the inertial current element 6, a charge wave is established with the charge antinode on the accumulator 2 and with the charge unit on the generator 3 and the accumulator 1. Thus, a much higher potential is achieved on the charge accumulator 2, m on the same drive in the circuit of FIG. 5, and with the same capacities of the drives 2, a much larger radiating current is created. The adjustment of the operating frequency in the described device is carried out in a much wider range than in the device in FIG. 5, wherein the quality factor of the circuit is higher than in the device of FIG. 5. It should be noted that the pairing of the circuit settings and excitation circuits here is much simpler.

На фиг. 10 представлена схема резонансного приемника с инерционным токовым элементом, реализующего способа по п. 2. Здесь так же, как и в схеме на фиг. 7, образуется резонансный контур 1 - 5 - 6 - 2, что позволяет получить большие токи в измерителе 3, но с помощью накопителя заряда 2 осуществляют только подстройку диапазона рабочих частот, а основную настройку осуществляют с помощью инерционного токового элемента 6. На частоте резонанса в инерционном токовом элементе 6 устанавливается зарядовая волна с пучностью заряда на накопителе 2 и с узлом заряда на измерителе 5 и накопителе 1. Таким образом, для получения в измерителе 5 тех же токов, что и в схеме на фиг. 7, можно использовать меньшие емкости накопителя 2. Регулировку рабочей частоты осуществляют в более широких пределах, чем в приемнике на фиг. 7. Причем добротность контура выше, чем в схеме на фиг. 7. Сопряжение настройки контура и цепей осуществляется гораздо проще. In FIG. 10 is a diagram of a resonant receiver with an inertial current element that implements the method of claim 2. Here, as in the circuit of FIG. 7, a resonant circuit 1 - 5 - 6 - 2 is formed, which makes it possible to obtain large currents in meter 3, but using the charge storage device 2, only the tuning of the operating frequency range is carried out, and the main setting is carried out using the inertial current element 6. At the resonance frequency an inertial current element 6 establishes a charge wave with an antinode of charge on the accumulator 2 and with the charge unit on the meter 5 and the accumulator 1. Thus, to obtain the same currents in the meter 5 as in the circuit in FIG. 7, smaller capacities of the drive 2 can be used. The adjustment of the operating frequency is carried out over a wider range than in the receiver in FIG. 7. Moreover, the quality factor of the circuit is higher than in the circuit in FIG. 7. Pairing circuit and circuit settings is much simpler.

Основным недостатком передатчиков на фиг. 3, 5, 9 является то, что основной излучающий ток проходит через внутреннее сопротивление генератора 3. Это приводит к ненужным потерям мощности, так как мощность потерь P будет выражаться

где
R_i - внутреннее сопротивление генератора;
I - излучающий ток.The main disadvantage of the transmitters in FIG. 3, 5, 9 is that the main radiating current passes through the internal resistance of the generator 3. This leads to unnecessary power losses, since the power loss P will be expressed

Where
R _i is the internal resistance of the generator;
I is the radiating current.

В схеме на фиг. 11 передатчика параллельного резонанса с двумя инерционными токовыми элементами, реализующего способ по п. 2, этот недостаток устранен. Здесь разомкнутая цепь 1 - 7 - 2 является излучающим контуром, а цепь 1 - 3 - 6 - возбуждающей цепью, подключенной параллельно к излучающему контуру. Регулировкой накопителя заряда 2 осуществляют подстройку диапазона рабочих частот передатчика, а одновременной регулировкой инерционных токовых элементов осуществляют настройку передатчика на рабочую частоту. На частоте резонанса входное реактивное сопротивление цепи 1 - 7 - 2 в точке подключения инерционного токового элемента 6 стремится к бесконечности. При этом в инерционном токовом элементе 6 возбуждается зарядовая волна с пучностью заряда на накопителе 2 и с узлом заряда на генераторе и накопителе 1. На накопителе 2 образуется потенциал электрического поля, в десятки раз превышающий напряжение на выходе генератора, но при этом ток в возбуждающей цепи во много раз меньше, чем излучающий ток за счет высокого входного сопротивления излучающей цепи. In the circuit of FIG. 11 transmitter of parallel resonance with two inertial current elements that implements the method according to claim 2, this disadvantage is eliminated. Here, open circuit 1 - 7 - 2 is a radiating circuit, and circuit 1 - 3 - 6 is an exciting circuit connected in parallel to the radiating circuit. By adjusting the charge accumulator 2, the range of operating frequencies of the transmitter is adjusted, while the inertial current elements are simultaneously adjusted, the transmitter is tuned to the operating frequency. At the resonance frequency, the input reactance of the circuit 1 - 7 - 2 at the point of connection of the inertial current element 6 tends to infinity. In this case, a charge wave is excited in the inertial current element 6 with a charge antinode at drive 2 and with a charge unit on the generator and drive 1. At drive 2, an electric field potential is generated that is tens of times higher than the voltage at the generator output, but the current in the exciting circuit many times less than the radiating current due to the high input resistance of the radiating circuit.

Основным недостатком передатчиков и приемников на фиг. 3, 5, 7, 9, 10, 11 является то, что одним из накопителей заряда в излучающей разомкнутой электрической цепи является корпус прибора. Несмотря на то, что емкость корпуса прибора много превышает емкость излучателя, касание к ней оператора может нарушить условие резонанса. Кроме того такое конструктивное исполнение определяет необходимость работы только на электромагнитной волне, так как для зарядового излучателя необходима симметрия накопителей заряда в излучающей разомкнутой цепи. The main disadvantage of the transmitters and receivers in FIG. 3, 5, 7, 9, 10, 11 is that one of the charge storage devices in the radiating open electric circuit is the housing of the device. Despite the fact that the capacity of the device’s body is much higher than the capacity of the emitter, touching the operator may violate the resonance condition. In addition, such a design determines the need to work only on an electromagnetic wave, since the charge emitter requires the symmetry of charge accumulators in a radiating open circuit.

В схеме передатчика параллельного резонанса на фиг. 12 этот недостаток устранен. Данный передатчик также реализует способ по п. 2. Здесь излучающей цепью является разомкнутая цепь 2 - 9 - 8, а возбуждающими цепями являются цепи 1- 3 - 6 и 1 - 3 - 7. Накопитель 1 является корпусом прибора. Его емкость во много раз превышает равные друг другу емкости накопителей заряда 2 и 8. Регулировкой накопителей заряда 2 и 8 осуществляют подстройку диапазона рабочих частот передатчика, а одновременной регулировкой инерционных токовых элементов 6, 7, 9 осуществляют настройку передатчика на рабочую частоту. На частоте резонанса входные реактивные сопротивления излучающей цепи в точках подключения возбуждающих цепей стремятся к бесконечности. При этом в инерционном токовом элементе 6 возбуждается зарядовая волна с пучностью заряда на накопителе 2 и с узлом заряда на генераторе 3 и накопителе 1. В инерционном токовом элементе 7 также возбуждается зарядовая волна с пучностью заряда на накопителе 8 и с узлом заряда на генераторе 3 и накопителе 1, но фаза заряда на накопителе 8 развернута относительно заряда на накопителе 2 на 180^o. На накопителях заряда 2 и 8 образуются потенциалы электрического поля, в десятки раз превышающие напряжение на выходе генератора, но при этом ток в возбуждающих цепях во много раз меньше излучающего тока за счет высокого входного сопротивления излучающей цепи. Таким образом, в передатчике на фиг. 12 созданы почти все условия для реализации зарядового излучателя.In the parallel resonance transmitter circuitry of FIG. 12 this drawback is eliminated. This transmitter also implements the method according to claim 2. Here, the emitting circuit is an open circuit 2 - 9 - 8, and the exciting circuits are circuits 1 - 3 - 6 and 1 - 3 - 7. Accumulator 1 is the device body. Its capacity is many times greater than the equal capacities of charge storage devices 2 and 8. By adjusting the charge storage devices 2 and 8, the operating frequency range of the transmitter is adjusted, and the inertial current elements 6, 7, 9 are simultaneously tuned to the operating frequency. At the resonance frequency, the input reactance of the emitting circuit at the connection points of the exciting circuit tends to infinity. In this case, a charge wave with a charge antinode at drive 2 and with a charge node at the generator 3 and drive 1 is excited in the inertial current element 6. A charge wave with charge antinode at the drive 8 and with a charge node on the generator 3 and is also excited in the inertial current element 7 drive 1, but the charge phase on drive 8 is deployed relative to the charge on drive 2 by 180 ^° . Electric storage potentials are formed on charge accumulators 2 and 8, tens of times higher than the voltage at the generator output, but the current in the exciting circuits is many times less than the radiating current due to the high input resistance of the radiating circuit. Thus, in the transmitter of FIG. 12 almost all conditions for the implementation of a charge emitter are created.

Для реализации зарядового излучателя необходимо создать компактные накопители заряда с малыми объемами и высокой электрической емкостью, которую можно измерить с высокой точностью. Необходимо также решить проблему взаимной нейтрализации полей зарядов в дальней зоне излучения. To implement a charge emitter, it is necessary to create compact charge storage devices with small volumes and high electric capacitance, which can be measured with high accuracy. It is also necessary to solve the problem of mutual neutralization of the charge fields in the far radiation zone.

На фиг. 13 представлена простейшая схема зарядового излучателя, реализующего способ по п. 3. Здесь генератор 3 осуществляет обмен зарядами между накопителями зарядов 1 и 2. На накопителях формируются заряды противоположного знака, фаза которых меняется с частотой возбуждающего поля. Между накопителями зарядов введена диэлектрическая среда 10, которая либо подавляет электрическое поле зарядов на оси излучателя, либо осуществляет задержку распространения поля зарядов на время, соответствующее смене зарядов на накопителях. Таким образом, на оси излучателя поля зарядов нейтрализуют друг друга в меньшей степени. Подбором диэлектрической среды, а также соотношений размеров накопителей и длины излучателя можно добиться острой диаграммы направленности излучения. In FIG. 13 shows the simplest diagram of a charge emitter that implements the method according to claim 3. Here, the generator 3 exchanges charges between the charge stores 1 and 2. On the drives, charges of the opposite sign are formed, the phase of which changes with the frequency of the exciting field. A dielectric medium 10 is introduced between the charge accumulators, which either suppresses the electric field of the charges on the axis of the emitter, or delays the propagation of the field of charges by the time corresponding to the change of charges on the storage devices. Thus, on the axis of the emitter, the charge fields neutralize each other to a lesser extent. By selecting the dielectric medium, as well as the ratio of the sizes of the drives and the length of the emitter, one can achieve a sharp radiation pattern.

На фиг. 14 представлена простейшая схема приемника, реализующего способ по п. 3. Здесь также разомкнутая цепь из накопителей заряда 1 и 2 и измерителя 5 заключена в среду, которая подавляет внешнее электрическое поле 3. Если диэлектрическая среда полностью подавляет внешнее электрическое поле, то между накопителями 1 и 2 образуется разность потенциалов электрического поля, равная потенциалу поля в месте приема. Таким образом, эквивалентная длина приемной цепи стремится к бесконечности, что преобразует зависимость принимаемой разности потенциалов электрического поля из обратной квадрату расстояния в обратную зависимость. При этом подбором диэлектрической среды, а также соотношений размеров накопителей и длины приемной цепи можно добиться острой диаграммы направленности. In FIG. 14 shows the simplest receiver circuitry that implements the method according to claim 3. Here, an open circuit from charge accumulators 1 and 2 and meter 5 is also enclosed in a medium that suppresses an external electric field 3. If a dielectric medium completely suppresses an external electric field, then between drives 1 and 2, a potential difference of the electric field is formed, equal to the potential of the field at the receiving location. Thus, the equivalent length of the receiving circuit tends to infinity, which transforms the dependence of the received potential difference of the electric field from the inverse squared distance to the inverse dependence. With this selection of the dielectric medium, as well as the ratio of the sizes of the drives and the length of the receiving circuit, you can achieve a sharp radiation pattern.

Одним из недостатков устройств на фиг. 13 и 14 является то, что помимо зарядового излучения образуется паразитное электромагнитное излучение за счет протекания тока в разомкнутой цепи. One of the disadvantages of the devices of FIG. 13 and 14 is that in addition to charge radiation, spurious electromagnetic radiation is generated due to the flow of current in an open circuit.

В схеме зарядового излучателя параллельного резонанса, реализующего способ по п. 3, этот недостаток устранен. Здесь излучающие накопители зарядов 2 и 8 находятся в диэлектрической среде 10, которая либо подавляет электрическое поле зарядов на оси излучателя, либо осуществляет задержку распространения поля зарядов на время, соответствующее смене зарядов на накопителях. Подбором диэлектрической среды, а также соотношений размеров накопителей и длины излучателя добиваются острой диаграммы направленности излучателя. Система из излучающих накопителей 2 и 8 и среды 10 заключена в подавляющую или отражающую электромагнитное поле среду 11 для того, чтобы исключить паразитное электромагнитное излучение. In the scheme of a charge emitter of parallel resonance that implements the method according to claim 3, this disadvantage is eliminated. Here, the radiating charge accumulators 2 and 8 are in a dielectric medium 10, which either suppresses the electric field of charges on the axis of the emitter, or delays the propagation of the field of charges for a time corresponding to a change in charges on the storage rings. By selecting the dielectric medium, as well as the ratio of the sizes of the drives and the length of the emitter, an acute radiation pattern of the emitter is achieved. A system of emitting drives 2 and 8 and medium 10 is enclosed in a medium 11 that suppresses or reflects an electromagnetic field in order to exclude spurious electromagnetic radiation.

Claims

1. The method of generating signals in open electrical circuits, in which solitary conductors are formed with the ability to control the electrical capacitances of solitary conductors, carry out electrical connection of solitary conductors, sources or receivers of electric energy into an open electric circuit and excite the created open electric circuit with an electric field, characterized in that solitary conductors are formed in order to obtain the necessary values of electrical capacitance nennogo conductors, measure the electrical capacitance and inductance of each of the formed conductors and, changing the magnitude of the electric capacitances of the solitary conductors and inductances, resonate the entire open electrical circuit at a frequency of the exciting electric field, and ensure the operation of an open electrical circuit in the frequency range in which the values of the inductances of the conductors formed in order to obtain the necessary values of the electrical capacitance of solitary conductors can be neglected whose

2. The method according to claim 1, characterized in that the charge transfer times between the solitary conductors are adjusted.

3. The method according to p. 1, characterized in that the formation of solitary conductors and their electrical connection is carried out in environments that suppress the electric field and delay its propagation in time, and also suppress and reflect the electromagnetic field.