МАГНИТНАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к области радиотехники и предназначена для приема радиосигналов, а именно, приема сигналов импульсно-фазовых радионавигационных систем на подвижных объектах, таких как самолет, автомобиль, корабль и т.д.
В настоящее время наиболее распространенной антенной для приема радиосигналов применяется так называемая штыревая антенна, которая представляет собой металлический штырь от нескольких сантиметров до нескольких метров. Штыревые антенны имеют основное преимущество в действующей высоте при простой конструкции, что позволяет принимать радиосигналы при небольших материальных затратах. Вертикальная штыревая антенна имеет круговую диаграмму направленности, а это значит, что она может равноценно принимать сигналы, приходящие с любого направления без дополнительной ориентации. Недостатки штыревой антенны - это повышенная чувствительность к электрическим помехам, которые создаются различными электрическими машинами (электродвигателями, генераторами, коммутирующими устройствами и т.д.), а также помехам, возникающим при электрических разрядах молний при грозе. В виду того, что сопротивление штыревой антенны велико, то имеет место накопление статического электрического заряда на конструкции антенны. Заряд может вывести из строя входные цепи приемника. Для защиты от статического заряда применяют специальные устройства для защиты входных цепей приемника (разрядники и ограничители), которые могут заметно снижать чувствительность всего приемного тракта устройства, а также усложняют конструкцию. Кроме того штыревая антенна имеет большие габариты и не всегда ее можно разместить на объекте так, чтобы не искажалась ее диаграмма направленности.
Известно использование для приема радиосигналов магнитных антенн, которые имеют меньшую чувствительность к электрическим помехам особенно при приеме в ближней зоне. Магнитная антенна имеет низкое сопротивление, что делает практически невозможным накопление статического электрического заряда. Кроме того конструкция магнитной антенны позволяет сделать ее невыступающей из корпуса носителя, что тоже снижает вероятность накопления статического электричества. Основной недостаток магнитной антенны - это малая действующая высота, который устраняется введением усилителя.
Диаграмма направленности магнитной антенны представляет собой «восьмерку» в плоскости приема и, следовательно, антенна обладает пространственной избирательностью, что позволяет ослабить действие помех изменением положения антенны. Направленные свойства магнитной антенны также можно использовать для определения направления на источник радиосигнала. Использование двух катушек индуктивности позволяет снизить синфазные помехи и снизить «антенный» эффект и заметно увеличить отношение сигнал/шум. «Антенный» эффект возникает тогда, когда имеется паразитный прием на проводники, соединяющие отдельные элементы схемы, и на катушки индуктивности магнитной антенны. «Антенный» эффект искажает диаграмму направленности антенны и, соответственно, снижает потенциальные характеристики приемного устройства в целом.
В качестве прототипа принята магнитная антенна, содержащая два ферритовых сердечника и четыре одинаковые катушки индуктивности, выходы которых соединены с малошумящими усилителями (см. патент RU №2395876, Кл. H01Q 7/08, опубл. 27.07.2010).
Задачей полезной модели является расширение арсенала магнитных антенн. Технический результат выражается в создании малогабаритной, недорогой и простой конструкции.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что магнитная антенна содержит два ферритовых стержня и четыре одинаковые катушки индуктивности, выходы которых соединены с малошумящими усилителями, причем ферритовые стержни выполнены одинаковыми и расположены ортогонально, на каждый стержень установлены по две катушки индуктивности, выход каждого малошумящего усилителя соединен с соответствующим дифференциальным усилителем, выход каждого из которых оснащен возможностью соединения с двухканальным приемником. Кроме того выход одного из дифференциальных усилителей целесообразно соединить со входом фазовращателя, выход которого соединен с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом другого дифференциального усилителя, при этом выход сумматора оснащен возможностью соединения с одноканальным приемником.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой магнитной антенны. На фиг.2 - то же, с иным расположением ферритовых стержней;
На фиг.3 - схема антенны с сумматором сигналов и фазовращателем. На фиг.1 представлена магнитная антенна, имеющая два ортогональных канала приема. Эта антенна состоит из крестообразно расположенных ферритовых стержней 1 и 2 и двух пар ортогонально расположенных на концах ферритовых стержней 1 и 2 катушек индуктивности 3, 4 и 5, 6. Сигнал с катушек индуктивности 3, 4, 5, 6 поступает на малошумящие усилители 7, 8, 9, 10, с которых ортогональные сигналы поступают на два выходных усилителя 11, 12, в которых происходит подавление синфазной помехи и снижение «антенного» эффекта. Выходы усилителей 13, 14 оснащены возможностью соединения с двухканальным приемником. В двухканальном приемнике за счет независимой обработки сигналов и последующим их сопоставлением по амплитуде и фазе можно определять направление на источник радиосигнала, тем самым идентифицируя источник и принимать сигналы с любого направления.
На фиг.2 магнитная антенна выполнена на двух ортогонально расположенных относительно друг друга ферритовых стержнях 1 и 2, на которых соответственно размещены катушки индуктивности 3, 4, 5, 6. Такая конструкция позволяет упростить технологию изготовления ферритовых стержней, а в общем случае - применить покупные ферритовые стержни, что позволит дополнительно снизить стоимость всего устройства.
На фиг.3 представлена магнитная антенна, которая отличается от магнитной антенны, представленной на фиг.2, наличием сумматора сигналов 15 и фазовращателя 16, который поворачивает фазу сигнала на 90°. Выход схемы 17 может быть оснащен возможностью соединения с одноканальным приемником, а выходы 13, 14 оснащены возможностью соединения с двухканальным приемником. В этой схеме по выходу 17 обеспечивается круговая диаграмма направленности, которая присуща для штыревой антенны.
Предлагаемая магнитная антенна имеет небольшие габариты и простую конструкцию.