АНТЕННОЕ ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относиться к электрорадиотехнике, в частности к приемным антенным устройствам, и может быть использовано для изучения естественных электромагнитных полей, акустических шумов океана и сейсмических исследований.
Известна гибкая плавучая кабельная антенна, которая содержит электрод из трех элементов, расположенных под углом 120° один к другому, находящийся в непроводящем плавучем кожухе (патент США №3599203. H01Q 1/34) Недостатком этого устройства является невозможность приема гидроакустических сигналов.
Наиболее близкой по технической сущности является антенна, содержащая длинную соленоидальную рамку, горизонтальный обратный провод, заключенный в изоляционную рубашку из пористого диэлектрика, изолированную рамку и провод от воды, и обеспечивающую положительную плавучесть всей антенне.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей антенного устройства, т.е. обеспечение возможности наряду с приемом радиосигналов приема гидроакустических и сейсмических сигналов.
Поставленная цель достигается благодаря тому, что антенна, содержащая одну или несколько изолированных от воды жил, помещенных в плавучее тело, например, из вспененного полиэтилена, дополнительно содержит переменную индуктивность с устройством плавного и ступенчатого ее изменения, управления которыми осуществляется с помощью блока управления, соединенного с ключом. Последовательно включенным между одной из изолированных жил и одним из полюсов источника напряжения, другой полюс которого через переменную индуктивность заводнен.
Данные элементы образуют параметрическую цепь, где под воздействием переменного давления в воде происходит изменение диаметра плавучего тела, что в свою очередь вызывает изменение емкости антенны. Использование переменной индуктивности дает возможность настраивать цепь в режим резонанса и получать на выходе наибольшее напряжение. Использование ключа дает возможность подключать либо схему для приема радиосигналов, либо акустических сигналов. Источник напряжения необходим для поляризации диэлектрика (плавучего тела), приводящей к увеличению эффективной емкости антенны.
На Фиг.1 дана структурная схема; на Фиг.2 - принципиальная схема; на Фиг.3 - график зависимости амплитуды выходного напряжения на индуктивности от ее величины на фиксированной частоте; на Фиг.4 - схема блока управления с устройствами ступенчатого и плавного изменения индуктивности.
Антенное приемное устройство состоит из электрически изолированной от воды жилы 1 (фиг.1), в плавучем теле из вспененного полиэтилена 2, ключа 3, источника напряжения 4 переменной индуктивности 5, устройства ступенчатого изменения индуктивности 6, устройства плавного изменения индуктивности 7, блока управления 8.
Работает устройство следующим образом.
При необходимости приема гидроакустических или сейсмических сигналов ключом 3, с помощью блока управления 8 производится подключение схемы к изолированной от воды жиле 1, на которую подается напряжение от источника 4, и благодаря этому происходит поляризация диэлектрика плавучего тела.
При механическом воздействии акустических или сейсмических волн происходит изменение емкости C антенны (фиг.2). Подстраивая индуктивность посредством блока управления и устройства ступенчатого и плавного изменения индуктивности, добиваются резонанса схемы и снимают с индуктивности наибольшее напряжение сигнала. Напряжение, получаемое на выходе, определяется по формуле:
,
o
uде U - напряжение источника питания,
L - индуктивность,
-3
-12
o
o
o
o
n - коэффициент, связывающий динамическую и статистическую емкости (для вспененного полиэтилена и давления акустической волны P=10 Па, n=6·10), W - рабочая частота, R - активное сопротивление индуктивности. , LC, C - динамическая емкость (C=C/|[1+nsin (wt)], t - время). C - статическая емкость (для антенны длиной L=500 м-C=20 нф).
o
m
o
o
Из формулы видно, что путем изменения поляризующего напряжения U, можно регулировать амплитуду напряжения сигнала U в широких пределах. При напряжении U=1000 B величина сигнала может достигать 10 мкВ, что на четыре порядка превышает уровень регистрируемых радиосигналов. Это позволяет при необходимости понизить U на несколько порядков.
m
o
m
3
Зависимость амплитуды выходного сигнала U на частоте 100 Гц от значения индуктивности при U=1000 B и различных значениях активного сопротивления индуктивности R представлена на Фиг.3. График, изображенный на Фиг.3, показывает, что при изменении индуктивности происходит плавное изменение U. Наибольшей добротности обладает схема, у которой минимальное активное сопротивление катушки индуктивности. Расчеты показывают, что для низких частот (100 Гц) необходимы сравнительно большие значения индуктивности - 5·10 Гн. Такие значения индуктивности можно получить, используя аморфные сплавы, отличающиеся от традиционных большой магнитной проницаемостью. Например, сплав 81 НМА имеет начальную магнитную проницаемость - 50000, а максимальную - 250000 (Ю.С.Русин и др. Электромагнитные элементы радиоэлектронной аппаратуры, - М.: Радио и связь, 1991 г.).
Блок управления работает следующим образом (Фиг.4). При нажатии кнопки SB-1 подается питание на ключ 3, который замыкается и подключает сигнальную жилу 1 к источнику поляризующего напряжения 4. При этом также подается питание на всю схему блока управления. Включением кнопки SB-2 подается питание через соответствующие диоды дешифратора (VD3-VDI00O) на триггеры ДД1.1, ДД.2, которые в свою очередь подключают соответствующие контакты коммутатора ДД2, расположенного в более грубой регулировки индуктивности. Точно также работает кнопки SB-3 - SB-5. Кнопками SB-2 - SB-5 производится грубая регулировка индуктивности путем выбора соответствующего количества витков катушки индуктивности. Точная регулировка осуществляется кнопками SB6, SB7. При включении одной из них подается питание на двигатель, который вдвигает или выдвигает сердечник из катушки индуктивности.
Предлагаемая ПМ в отличие от прототипа дает возможность использовать одну антенну вмести двух, что повышает надежность эксплуатации благодаря исключению перехлеста антенн, улучшает маневренность судна и облегчает режимы работы лебедки. Кроме того, использование одной совмещенной антенны обеспечивает экономию материалов при производстве антенн.