Магнитная антенна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 741204 5 Н 01 07/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКО Юр ка для щн ость(71) Иркутское конструкторское бдиосвязи(56) Авторское свидетельство СССРМ 911387, кл. 6 01 В, 1980.(57) Использование: антенная технприема и обработки сигналов, Су Изобретение от технике и предназнач работки сигналов.Известна магнитная антенна, содержащая сердечник из ферромагнитного материала, обмотки накачки и сигнальную. Однако такая антенна не дает возможности оперативного управления диаграммой направленности, так как расположение обмоток допускает только одно азимутальное направление характерной диаграммы направленности (ДН) таких антенн - "восьмерки", кроме того, данная антенна обладает большой трудоемкостью изготовления ввиду сложной двухоконной структуры сердечника, помимо этого антенна является трехконтурной конструкцией - контуры накачки, сигнальный и связи, что увеличивает трудоемкость изготовления и не позволяетуправление ДН ввиду своей ориентации,Наиболее близким к предлагаемому является феррозонд, используемый в качестве магнитной антенны и содержащий ферромагнитный сердечник с размещенными на изобретения: магнитная антенна содержит ферромагнитный сердечник с обмоткой накачки и сигнальной обмоткой, Введены два фильтра нижних частот, два фильтра верхних частот, два фильтра сосредоточенной селекции, три управляемых делителя и генератор постоянного тока. Ферромагнитный сердечник выполнен в виде изотропного плоского диска. Достигнута возможность электронного управления диаграммой направленности антенны в азимутальной плоскости. 3 ил., 1 табл,нем взаимно ортогонально сигнальнои обмоткой и обмоткой накачки, генератор накачки, но такая антенна несмотря на ортогональность расположения обмоток обладает всеми недостатками аналога.Цель изобретения - обеспечение возможности электронного управления диаграммой направленности в азимутальной ПЛОСКОСТИ.Поставленная цель достигается тем, что в магнитную антенну введены два фильтра нижних частот (ФНЧ), два фильтра верхних частот(ФВЧ), два фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), первый, второй и третий управляемые делители (УД) и генератор постоянного тока, выход которого соединен с входом первого УД, выходы которого через ФНЧ соединены с выходами сигнальной обмотки и обмотки накачки, выход генератора накачки соединен со входом второго УД, выходы которого соединены через ФВЧ с выходами сигнальной обмотки и обмотки накачки, которые в свою очередь соединены через первый и второй ФСС с входамитретьего УД, выход которого является выходом магнитной антенны, при этом ферромагнитный сердечник выполнен в видеплоского диска из изотропного ферромагнитного материала. 5На фиг, 1 приведен сердечник с расположенными на нем обмотками; на фиг. 2 -структурная схема предлагаемой магнитной антенны; на фиг. 3 - поворот магнитнойоси антенны (МОА). 10Магнитная антенна состоит из сердечника 1 и выполненных на нем обмоток накачки 2 и сигнальной 3 (см. фиг, 1), двуходинаковых фильтров низких частот (ФНЧ)4 и 5, первого управляемого делителя 6, 15генератора 7 постоянного тока, двух фильтров одинаковых высоких частот (ФВЧ) 8 и 9,второго управляемого делителя (УД) 10, генератора 11 переменного тока, двух одинаковых фильтров сосредоточенной селекции 20(ФСС) 12 и 13,третьего управляемого делителя (УД) 14.Магнитная антенна работает следующим образом.Постоянный ток, подаваемый через 25Ф НЧ 4, 5 и управляемый делитель (УД) 6 (всетри делителя могут быть выполнены в видепотенциометра) с генератора постоянноготока 7 на обмотки накачки 2 и сигнальную 3,служит для намагничивания сердечника и 30для управления магнитной осью антенны(МОА), Считая ось обмотки накачки 2 за х, аось сигнальной обмотки 3 за у, имеемвыражение9 у = иудах,35где у - угол МОА;Ф ф,ииу - проекции динамической и роницаемости по осям.Для поворота МОА на 360 необходимо 40только использование управляемого делителя 6, который, используя весовые коэффициенты, может повернуть ось на 180 о, послечего, меняя полярность тока, поступающегона обмотки накачки 2 и сигнальную 3, достигается поворот МОА на 360 о, В соответствиис очевидными и известными положениямипараметрической теории вектор напряженности падающего поля Н будет проецироваться на МОА, т.е. азимутальный угол 50прихода падающей волны будет изменятьсяв соответствии с поворотом МОА, проникновению ВЧ колебаний по тракту постоянного тока препятствует ФНЧ, Присутствиеже постоянного поля, воздействующего насердечник, приводит к возможности работыпо первой гармонике поля накачки (параметрические постоянные смещения).Поле накачки наводится переменнымтоком, протекающим делитель 10 и ФВЧ 8,9 (которые и реп ятствуют и рохождени ю постоянного тока), причем оно с помощью управляемого делителя наводится так, чтобы вектор поля Вн был перпендикулярен вектору постоянного поля Во. Чаще всего в качестве накачки используется простое синусоидальное колебание с частотой вн,Считая частоту падающей волны вп и учитывая работу системы по первой гармонике, имеем в выходном спектре частоты вн +шп (при вн вп),большие по амплитуде, чем остальные в том же спектре, На одну из этих частот настраиваются ФСС 12, 13 в выходные цепи, а с помощью весовых коэффициентов, подбираемых третьим управляемым делителем 14,в выходной цепи устанавливается такой режим, при котором ось квазивыходной обмотки - суммарный вектор В 2=В 2 н+ В 2 с будет перпендикулярен вектору Вп.В соответствии с канонами параметрической теории выходная ЭДС магнитной антенны будет рассчитываться по формуле: ее = 4 Я В/и о 1,ио - Н(бгб 1) С 03 +,и соза созРгде Нп - напряженность падающего поля;Нн - напряженность поля накачки;,ио = б В/ио б Е)и = В/(ио Н) - главные компоненты тензора динамической проницаемости ферромагнитного сердечника,и,Н 1 (1), называемые соответственно дифференциальной и нормальной проницаемостями (звездочка указывает на необходимость учета размагничивающего фактора);Я - площадь эквивалентного поперечного сечения сердечника;Ю - количество витков сигнальной обмотки;е - коэффициент небаланса, характеризующий неидентичность полуэлементов магнитной нтенны;а = Нл, Нн, уг= Нн, и - углы между еек. торами;1 - единичный вектор, определяющий .онаправление оси сигнальной обмотки;,ио =4 д 10 Гнlм; ф ( 1 - конструкционный коэффициент.При этом при величине поля Во магнитного смещения, достаточной для насыщения сердечника, если поле падающей волны отсутствует, то на входах третьего управляемого делителя под действием накачки возникает ЭДС удвоенной частоты. Если же величина поля полезного сигнала (падающей волны) отлична от нуля, то только тогда в спектре выходной ЭДС появится несущая полезную информацию,Для пояснения принципа поворота ДН антенны, как функций МОА, рассмотрим иэображение предельных случаев для синтеза МОА на предлагаемой антенне с правыми обмотками (т.е. обмотки выполнены по часовой стрелке). Обозначим обмотки цифрами 2 и 3 (см. фиг, Зд-г).Как видно из фиг. 3 а - г в каждом случае при сохранении полярности на обмотках и изменении амплитуды постоянного тока от 0 до макс и наоборот (на соответствующих обмотках) МОА, а соответственно ДН магнитной антенны (так как Нм МОА в оптимальном случае, т.е. при максимальном выходном токе антенны). Таким образом плавное и синхронное изменение амплитуд 11 и 2 - одного тока на возрастание, а другого на убывание при соответствующей полярности обмоток дает вращение МОА на 360 (а соответственно и ДН магнитной антенны). Иллюстрируем это так - расположение МОА в квадрантах фиг, 3 д возможно при выполнении условий табл, 1.Т.е, при полярности обмоток антенны (фиг. 3 д) в соответствии с приведенной табл. и плавном изменении амплитуд токов 1 и 12, МОА будет находится в указанном в таблице квадранте. Вектор Н поля накачки должен быть перпендикулярен МОА. Ориентация Нн обеспечивается так же, как и МОА с помощью весовых коэффициентов,Кроме возможности оперативного управления ДН с поворотом характерной "восьмерки" на 360, данная магнитная антенна имеет следующие преимущества перед другими типами и видами антенн:- позволяет проводить перемагничивание сердечника (составляющая Во (х, у) по ля постоянного магнитного смещения)эффективнее с помощью. поля накачки, так как при этом уменьшается мощность, потребляемая магнитной антенной в отличие от других вариантов, что в свою очередь 10 ведет к уменьшению уровня шумов;- уменьшаются скачки Баркгаузена, таккак опрокидывание жестких векторов намагниченности качественней осуществляется поперечным полем;15 - уменьшается порог чувствительностимагнитной антенны;- упрощается ее изготовление.В предлагаемом устройстве увеличенокачество приема полезного сигнала и улуч щена технологичность данной антенны. Формула изобретения Магнитная антенна, содержащая ферромагнитный сердечник с размещенными 25 на нем взаимно ортогонально сигнальнойобмоткой и обмоткой накачки, генератор накачки, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности электронного управления диаграммой направленности в 30 азимутальной плоскости, введены два фильтра нижних частот (ФНЧ), два фильтра верхних частот (Ф ВЧ), два фил ьтра сосредоточенной селекции (ФСС), первый, второй и третий управляемые делители (УД) 35 и генератор постоянного тока, выход которого соединен с входом первого УД, выходы которого через ФНЧ соединены с выходами сигнальной обмотки и обмотки накачки, выход генератора накачки соединен с входом 40 второго УД, выходы которого соединены через ФВЧ с выходами сигнальной обмотки и обмотки накачки, которые, в свою очередь, соединены через первый и второй ФСС с входами третьего УД, выход которого явля ется выходом магнитной антенны, при этомферромагнитный сердечник выполнен в виде плоского диска из изотропного ферромагнитного материала.1741204 оставитель В.Серге ехред М.Моргентал едактор А.Долин ректор Т,Палий Заказ 2089 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101