КОМБИНИРОВАННАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к области электрорадиотехники, а именно к антеннам для подводных объектов.
Существующие антенны для подводных объектов ориентированы либо на электрическую составляющую электромагнитного поля сигнала (кабельные антенны), либо на его магнитную составляющую (рамочные антенны). В большинстве случаев прием ведется в дальней зоне распространения электромагнитного колебания, характеризующегося тем, что его электрическая и магнитная составляющие убывают одинаково с увеличением расстояния от источника излучения. (см. А.А.Куликовский Справочник по радиоэлектронике. Т1. Москва, Энергия, 1967) Это положение оправдывает прием сигнала с использованием только одной из составляющих электромагнитного поля. На частотах от 0.1 Гц до 10 Гц, относящихся к диапазону крайне низких частот (КНЧ) длины волн изменяются в пределах от 3000000 км до 30000 км соответственно. В этом случае выполняется условие убывания электрической и магнитной напряженностей поля обратно пропорционально расстоянию от излучателя в степени n, что соответствует ближней волновой зоне. Для ближней волновой зоны законы изменения электрической и магнитной составляющих различны, что видно из соотношений для значений электрической Е и магнитной Н напряженности поля
где: I - амплитуда тока излучателя;
l - длина излучателя;
θ - меридиональный угол;
λ - длина волны рабочей частоты;
r - расстояние от излучателя до точки приема;
f - рабочая частота;
0
ε - электрическая постоянная;
Как видим, скорости убывания величин Е и Н различны, т.к. степени расстояний r в знаменателях их расчетных формул различны.
Для сравнения ниже приведены выражения для тех же величин Е и Н справедливые в дальней волновой зоне
.
Из этих выражений видно, что в дальней волновой зоне напряженности электрической и магнитной составляющих поля убывают одинаково обратно пропорционально расстоянию от излучателя в первой степени.
3
4
-10
-12
-6
-8
В ближней волновой зоне, как показали расчеты, при частоте 10 Гц. и расстояниях изменяющихся в пределах от 10 до 10 км. величина второго сомножителя, зависящего от r в формуле определяющей Е, снижается от 9.8·10 до 4·10, т.е. в 240 раз. Величина второго сомножителя в формуле определяющей Н снижается от 1.02·10 до 2.32·10, т.е. в 44 раза. При частоте 0.1 Гц. снижение этих величин с ростом расстояний г в тех же пределах составил три порядка для величины Е и два порядка для величины Н. Таким образом, существенное падение уровня сигнала с увеличением дистанции приема сигнала на антенну ориентированную на электрическую составляющую поля может вызвать значительное ухудшение работы канала связи. В связи с отмеченной особенностью распространения электромагнитных волн крайненизкочастотного диапазона эффективный прием сигналов в этом диапазоне возможен при учете как электрической, так и магнитной составляющих поля. Существующие антенны ориентированы на прием только одной составляющей поля, в основном электрической, что отрицательно сказывается на их эффективности.
Известны плавающие антенны, например, патент США №2009/0107386 от 30.04.2009, патент США №5517202 от 14.05.96, США. патент №4774519 от 27.09.88, патент США
В первом из приведенных патентов речь идет о выпускаемой с подводной лодки антенне для связи через спутник..
В патенте США №5517202 от 14.05.96 описана буксируемая антенна УКВ диапазона.
Наиболее близкой по техническим решениям к предлагаемой полезной модели может быть отнесена кабельная антенна СВ диапазона, которая описана в патенте США №4774519 от 27.09.88 и принята в качестве прототипа. Она содержит кабельную антенну средневолнового диапазона выпускаемую с подводной лодки.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей и повышение эффективности кабельной антенны СВ диапазона.
Поставленная цель достигается тем, что в кабельную антенну средневолнового диапазона (СВ) дополнительно введены магнитная антенна рамка КНЧ диапазона и суммирующее устройство, причем один вход суммирующего устройства соединен с выходом кабеля антенны СВ диапазона, а другой вход соединен с антенной рамкой КНЧ диапазона, а выход суммирующего устройства соединен с клеммой для подключения приемного устройства.
На Фиг.1 приведена блок-схема антенны.
Блок-схема антенны содержит:
1 - кабельная антенна СВ диапазона;
2 - антенна рамка КНЧ диапазона;
3 - суммирующее устройство;
4 - клемма подключения приемного устройства.
Суммирующее устройство, показанное на Фиг.2, представляет собой трансформатор, содержащий три обмотки на общем сердечнике. На входы 5 и 6 суммирующего устройства одновременно поступают сигналы от магнитной и электрической антенн, которые проходят на две первичные обмотки трансформатора и каждый из сигналов индуцирует свою ЭДС во вторичной обмотке. Результирующее ЭДС вторичной обмотки равно сумме индуцированных ЭДС от первичных обмоток, поскольку вторичные обмотки соединены последовательно, образуя единую вторичную обмотку. Суммированный таким образом сигнал поступает на выход 7 суммирующего устройства.
Работа антенны осуществляется следующим образом.
При приходе сигнала КНЧ либо СВ диапазона он с выхода антенны рамки проходит на один вход суммирующего устройства и одновременно на другой вход суммирующего устройства поступает сигнал от кабельной антенны СВ диапазона. При этом обе антенны способны принимать сигналы как СВ, так и КНЧ диапазона отличаясь только различной эффективностью, т.к. на различных частотах у них различные действующие длины. В суммирующем устройстве производится сложение сигналов поступивших на его входы. С выхода суммирующего устройства суммарный сигнал от обеих антенн поступает на лемму подключения приемного устройства.
Таким образом, обеспечивается прием электромагнитных сигналов как в СВ так и в КНЧ диапазонах.