ПРИЕМНАЯ МАГНИТНАЯ АНТЕННА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Полезная модель относится к области радиосвязи и может быть использовано в судовых системах связи в качестве широкополосной приемной антенны.
Известна приемная магнитная антенна, представляющая собой магнитный сердечник (ненагруженный вибратор из магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью и малой проводимостью, например, феррита), окруженный обмоткой. См. Вершков М.В. Судовые антенны, С. - Петербург, 2008, с 291-305. Оптимальная форма магнитного сердечника - сфероид. Горизонтально расположенный магнитный вибратор имеет диаграмму направленности в горизонтальной плоскости в форме восьмерки.
К достоинствам этого магнитного вибратора следует отнести меньшую восприимчивость к помехам, чем обычные электрические вибраторы и малые размеры. К недостаткам - антенна малоэффективна (очень маленькая действующая высота). Поэтому такие антенны для радиосвязи используются только для работы на фиксированных частотах в качестве индуктивности колебательного контура. В этом случае действующая высота вибратора умножается на добротность контура. Такая антенна узкополосна, так как для работы в полосе частот требуется ее перестройка.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой антенне является приемная магнитная антенна бегущей волны, описанная в книге Вершков М.В. Судовые антенны, С. - Петербург, 2008, с. 305-315, рис. 8.11. Там же описана теория ее работы.
Тм
Приемная магнитная антенна бегущей волны содержит искусственную линию из емкостных и индуктивных элементов, индуктивные элементы которой выполнены в виде рамочных излучателей с ферритовым сердечником, которые расположены параллельно друг другу. Практически эта приемная магнитная антенна состоит из звеньев фильтра нижних частот (ФНЧ) типов k и m, согласованных между собой по характеристическому сопротивлению. Для обеспечения режима бегущей волны схема нагружена на активное сопротивление R, равное номинальному характеристическому сопротивлению фильтра (Z). Учитывая непостоянство величины характеристического сопротивления фильтра типа к в пределах полосы пропускания, на концах схемы для улучшения ее согласования с нагрузкой R и фидером включены полузвенья фильтра типа m. Индуктивные элементы фильтров представляют собой магнитные вибраторы (рамочные антенны с ферритовыми сердечниками), которые расположены параллельно друг другу.
Основным достоинством рассматриваемой антенны является возможность ее работы в широком диапазоне частот без перестройки, например, диапазоне морской радиосвязи 0,1-30 МГц. Эта антенна обладает более высокой эффективностью, чем одиночный магнитный вибратор, но она узконаправленная, поскольку диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости - асимметричная восьмерка с усилением в сторону принимаемого сигнала.
Принятая модель приемного канала в системе морской радиосвязи предполагает равновероятный приход сигнала и помех с любого направления, что предусматривает необходимость ненаправленного приема сигнала в горизонтальной плоскости.
Технической задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание судовой широкополосной приемной антенны с малыми габаритами и ненаправленным приемом в горизонтальной плоскости для работы в системе морской радиосвязи.
Указанная задача решается тем, что, как и ближайший аналог, приемная магнитная антенна бегущей волны, содержит искусственную линию из емкостных и индуктивных элементов, индуктивные элементы которой выполнены в виде рамочных излучателей с ферритовым сердечником, которые расположены параллельно друг другу.
Отличие состоит в том, что она содержит дополнительно N-1 упомянутых искусственных линий, где N≥4, которые расположены в одной горизонтальной плоскости и сдвинуты по азимуту друг относительно друга на угол (360/N)° и подключены через сумматор к общей нагрузке.
На фиг. 1 представлена схема расположения в горизонтальной плоскости N искусственных линий, (вариант N=4) и диаграмма направленности, на фиг. 2 - принципиальная схема варианта одной искусственной линии, на фиг. 3 - диаграмма направленности искусственной линии в горизонтальной плоскости, на фиг. 4 - блок-схема предлагаемой приемной магнитной антенны бегущей волны, на фиг. 5 - принципиальная схема варианта сумматора (блока сложения напряжений, принятых сигналов).
1
N
1
N
1
N
Тм
1
N
1
N
Приемная магнитная антенна бегущей волны состоит из N (N≥4) искусственных линий 1-1, которые расположены в одной горизонтальной плоскости и сдвинуты по азимуту друг относительно друга на угол (360/N)°. На фиг. 1 предложен вариант N=4. Индуктивные элементы каждой искусственной линии выполнены в виде рамочных излучателей с ферритовым сердечником (магнитных вибраторов) 2-2 соответственно, расположенных параллельно друг другу. На фиг. 1 изображены диаграммы направленности в горизонтальной плоскости 3-3 каждой искусственной линии соответственно. Каждая искусственная линия состоит из емкостных 4 и индуктивных 5 элементов, образующих звенья фильтра нижних частот (ФНЧ) типов k и m, согласованных между собой по характеристическому сопротивлению. Для обеспечения режима бегущей волны схема нагружена на активное сопротивление R, равное номинальному характеристическому сопротивлению фильтров (2). Учитывая непостоянство величины характеристического сопротивления фильтра типа к в пределах полосы пропускания, на концах схемы для улучшения ее согласования с нагрузкой и фидером включены полузвенья фильтра типа m. Индуктивные элементы фильтров фактически представляют собой рамочные антенны с ферритовыми сердечниками (магнитные вибраторы 2), которые расположены параллельно друг другу. Наибольший сдвиг фаз ЭДС, наведенных в крайних магнитных вибраторах, не должен превышать π/2, что позволит получить геометрическое сложение ЭДС, наведенных в магнитных вибраторах, включенных в линию. Диаграмма направленности одной искусственной линии в горизонтальной плоскости несимметрична (фиг. 3, где стрелка показывает направление максимума диаграммы направленности в горизонтальной плоскости). Выводы 6-6 каждой искусственной линии 1-1 соответственно через сумматор 7 подключены к нагрузке (приемнику).
Приемная магнитная антенна бегущей волны в виде кольцевой решетки, например, из четырех искусственных линий позволяет обеспечить в горизонтальной плоскости ненаправленную диаграмму направленности.
Сигналы, наведенные в отдельных искусственных линиях, суммируются на общей нагрузке, от которой сигнал подводится к приемнику.
Учитывая активный характер входного сопротивления приемной магнитной антенны бегущей волны, согласование полученной в результате кольцевой решетки с фидером в рабочем диапазоне частот (0,1-30 МГц) осуществляется достаточно просто.
Конструктивно просто рассматриваемая антенна может быть выполнена в виде механически прочного влагостойкого тонкого брикета, залитого эпоксидной смолой.