магнитная антенна

Формула изобретения

Магнитная антенна, состоящая из двух катушек индуктивности, выполненных каждая на линейном и короткозамкнутом ферромагнитных сердечниках, располагающихся на жестком шасси друг к другу под углом 90^o и одним из концов соединенных вместе, отличающаяся тем, что катушки индуктивности электрически включены встречно, к свободным концам катушек индуктивности включен конденсатор, для низкочастотного магнитного поля короткозамкнутые ферромагнитные сердечники выполняются сплошными.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемая мобильная ферритовая магнитная антенна может быть использована в шахтах в носимом приемнике горнорабочего для приема сигналов аварийного оповещения, низкочастотного магнитного поля, проходящего через массив горных пород.

Известна ферритовая магнитная антенна (авт.св. 1569925, СССР), состоящая из катушки индуктивности, охватывающей ферромагнитный линейный и короткозамкнутый сердечники, которая вносит собственную помеху в виде "микрофонного эффекта", ухудшая отношение сигнал/помеха.

"Микрофонный эффект" в магнитной ферритовой антенне возникает за счет действия сочетающих факторов: высокой чувствительности приемного устройства (большое усиление), остаточной намагниченности ферритового сердечника, на котором располагается катушка индуктивности магнитной антенны, и вибрации, возникающей при движении горнорабочего. Возникающие при этом ударные колебания достигают больших значений. Еще более усугубляет этот фактор настройка ферритовой магнитной антенны в резонанс, что ухудшает отношение сигнал/помеха.

При частоте вибрации, соизмеримой с частотой сигнала низкочастотного магнитного поля, помеха ("микрофонный эффект") будет принята как полезный сигнал.

Известна магнитная антенна (авт.св. 1597990, СССР) с использованием активного сумматора, выполненного на ОУ. Здесь катушки индуктивности ферритовой магнитной антенны включены синфазно, что не улучшает отношение сигнал/помеха, а ухудшает его за счет сложения сигналов. К тому же, использование ОУ с двумя и более входами заметно ухудшает отношение сигнал/шум магнитной антенны.

Известна всенаправленная ферритовая магнитная антенна, (Калихман С.Т., Левин Я. М. Основы теории и расчета радиовещательных приемников на полупроводниковых приборах. - М.: Связь, 1969, рис. 3.26), в которой используется фазосдвигающая цепь, способствующая увеличению уровня сигнала, но не увеличивающая отношения сигнал/помеха, сигнал/шум.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является ферритовая магнитная антенна (Шварц Б.А. Оперативная беспроводная связь внутри предприятия. - М.: Связь, 1978, рис. 6.11), катушки индуктивности которой расположены под углом 90^o друг к другу.

Однако здесь последовательное включение магнитной антенны не устраняет "микрофонного эффекта", не улучшает отношение сигнал/помеха, а напротив усугубляет его за счет синфазного включения катушек индуктивности магнитных антенн.

Целью предлагаемой ферритовой магнитной антенны является устранение "микрофонного эффекта" - увеличение отношения сигнал/помеха.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что последовательно включенные две катушки индуктивности магнитной антенны с ферромагнитным сердечником с линейной и короткозамкнутой ее частью включаются встречно и располагаются друг относительно друга для приема сигнала под углом 90^o, механически закрепляются между собой жестко на одном шасси, параллельно выводам катушек индуктивности включаются настроечные конденсаторы, для упрощения конструкции и настройки конденсатор может быть один, включенный к свободным выходным концам катушек индуктивности. Для использования ферритовой магнитной антенны в низкочастотном диапазоне короткозамкнутый сердечник выполняется сплошным.

Электрическая схема магнитной антенны показана на чертеже.

Конструктивно ферритовая магнитная антенна для приема низкочастотного магнитного поля сигналов аварийного оповещения в шахтах выполнена следующим образом.

Катушки индуктивности магнитной антенны размещаются внутри ферритовых чашек, которые являются сплошными короткозамкнутыми сердечниками, в торцы которых в отверстие для крепления чашек вставляется немагнитный осевой болт, например из цветного металла, на который с обеих сторон чашек нанизываются ферритовые кольца, являющиеся линейными сердечниками.

Вся эта конструкция идентичных катушек индуктивностей и ферритовых сердечников сжимается каждая своим осевым болтом.

Катушки индуктивности размещаются на жестком шасси, способном передавать действующую вибрацию на обе катушки индуктивности с сердечниками с одинаковой амплитудой.

Работает ферритовая магнитная антенна следующим образом.

При воздействии на нее магнитным полем сигнала (в плоскости приема) независимо от его угла прихода в катушках индуктивности магнитной антенной наводится ЭДС, которая складывается по известному закону и на выходе мы получаем значение принимаемого сигнала



а так как =90^o то cos =0,

тогда при условии идентичности катушек индуктивности U_c1=U_c2=U



При воздействии вибрации напряжение на выходе ферритовой магнитной антенны запишется согласно формуле (1) следующим образом:



здесь является коэффициентом корреляции между ЭДС двух катушек индуктивности, который и может находиться в пределе -1 1, а так как катушки индуктивности установлены на едином жестком шасси и включены электрически противофазно, = -1.

Тогда подкоренное выражение формулы (3) для ЭДС от вибрации будет равно

U_П= 0.(4)

Так как



то при выполнении условия сохранения идентичности катушек индуктивности, числа витков, магнитной проницаемости феррита и т.д. можно получить максимальное подавление "микрофонного эффекта" в магнитной антенне и тем самым получить максимальный выигрыш в отношении сигнал/помеха, сигнал/шум.

Таким образом, встречное включение двух катушек индуктивности ферритовой магнитной антенны и размещение их на жестком шасси под углом 90^o, а также использование сплошного короткозамкнутого сердечника обеспечивает соответствие технического решения критерию "новизна" и существенно отличает от всех известных технических решений для достижения положительного эффекта в виде устранения "микрофонного эффекта", что повышает отношение сигнал/помеха и является целью изобретения. Следовательно, указанные отличительные признаки являются существенными, а предлагаемое техническое решение отвечает критерию "изобретательский уровень".