Магнитные антенны, вибраторные, контурные, ферритовые и подземные

Приветствую, дорогие друзья. На связи снова Тимур Гаранин.

Несколько раз меня просили рассказать про то, как принимать сигналы сверхнизких частот. Когда речь идёт о средних и коротких волнах, растянуть четвертьволновый отрезок не составляет больших проблем. Но что делать, если у нас многокилометровые волны? Конечно, в полевых условиях можно растянуть провод и на 200 м. Но что делать если у нас частоты еще ниже, и четвертьволновый отрезок протянуть ровной линией просто нет возможности?

Эта проблема решается созданием магнитной антенны. Допустим, у нас есть четвертьволновый отрезок длиной 200 м. Берём, и сворачиваем его в катушку с большим количеством витков. Витки можно располагать как в непосредственной близости, так и на определенном удалении друг от друга. Всё зависит от того, какое волновое сопротивление нам выгоднее.

И теперь располагаем эту бухту таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля принимаемого сигнала проходили через сечение этого контура. Магнитная составляющая радиоволны, то есть переменное магнитное поле, проходит сквозь сечение контура и возбуждает в четвертьволновом отрезке колебания тока. Таким образом, четвертьволновый отрезок работает как и в случае, когда он растянут ровно, то есть на заземленном конце будет максимум тока, а на открытом конце максимум потенциала. Единственная разница заключается в том, что колебания тока в полотне антенны наводятся не электрической составляющей радиоволны, а магнитной составляющей.

Более того, несколько таких бухт можно соединить между собой,  расположив их на одной оси. И таким образом мы получим синфазное сложение токов. Подробнее про многовибраторные магнитные антенны я рассказывал в своём видеокурсе «Антенны», а сейчас продолжим дальше.

Как вы думаете, можно ли при помощи вибраторных магнитных антенн прослушивать сверхнизкие частоты, например частоты Шумана? Теоретически да, но на практике так никогда не делают из-за ряда причин:

1. Во-первых это потребовало бы огромной длины провода

2. Во-вторых частоты Шумана не фиксированы, они всё время меняются

3. А в-третьих вибраторная магнитная антенна является неперестраиваемой. То есть частота, на которой она работает, строго связана с длиной провода четвертьволнового отрезка.

И вот 3 пункт является самым критическим, из-за которого магнитные антенны вибраторного типа не нашли широкого применения.

А можно ли как-то сделать магнитную антенну, которую можно было бы перестраивать на любую частоту? — Легко.

Для этого существуют контурные магнитные антенны. Это гораздо более рациональное решение. Контурная магнитная антенна представляет собой колебательный контур, состоящий из открытой индуктивности и подстроечного конденсатора. Принимает и излучает такая антенна точно также как вибраторная магнитная антенна, то есть магнитная составляющая радиоволны наводит колебания в проводнике катушки. Но при этом, благодаря подстроечному конденсатору, в контуре накапливаются колебания только требуемой частоты. Коэффициент усиления такой антенны зависит от добротности колебательного контура в первую очередь, и от площади, охватываемой  витками катушки.

Единственный незначительный недостаток такой магнитной антенны заключается в её относительно крупных габаритах.

Но и этот недостаток можно легко устранить, если использовать ферритовый сердечник.

Ферритовая антенна — это точно такая же контурная антенна, только катушка колебательного контура находится не в воздухе, а намотана на длинном ферритовом стержне. Чем длиннее ферритовый сердечник, тем на большее расстояние  разводятся по воздуху силовые линии магнитного поля.

Характерно то, что принцип излучения магнитного поля магнитной антенной полностью аналогичен принципу излучения электрического поля диполем Герца. Точно также, как от диполя Герца отделяются силовые линии электрического поля и формируют тороидальную диаграмму направленности с осью  на диполе, точно также силовые линии магнитного поля излучаются магнитной антенной и формируют тороидальную диаграмму направленности вокруг магнитной оси ферритовой антенны. То есть аналогия полнейшая. На практике диаграмму направленности магнитной антенны обычно называют восьмеркой, потому что тороид ДН обычно расположен вертикально.

Одним из самых рациональных применений магнитных антенн является создание на их основе подземных антенн. В видеокурсе я рассказывал о том, как работают подземные антенны, в основном электрического типа. Справедливости ради нужно заметить, что создание подземной антенны электрического типа требует грандиозных инженерных усилий. Приходится либо копать траншеи, чтобы укладывать в них коробы с вибраторами горизонтальной поляризации, либо делать целые насыпи, чтобы скрывать под ними подземные антенны с вертикальной поляризацией.

Согласитесь, гораздо легче поместить в землю магнитную антенну. Это не только требует меньше инженерных усилий, но это ещё и рационально с нескольких точек зрения. Во-первых, магнитная антенна контурного типа, в отличие от электрических антенн, является перестраиваемой по частоте. Во-вторых, переменное магнитное поле распространяется сквозь толщу Земли с гораздо меньшими потерями, чем переменное электрическое поле.

Это серьёзные аргументы. Вместо того чтобы воздвигать целые горы, можно воспользоваться магнитной антенной и при этом получить лучший результат.

Ну что ж, давайте подведем итоги:

1. Если вам необходимо принимать низкие частоты с очень большой длиной волны, то можно использовать магнитные антенны вибраторного типа. Но только в том случае, если принимаемая частота фиксирована.

2. Если же необходимо перестраивать антенну по частоте, то лучше воспользоваться контурной магнитной антенной.

3. Самый компактный тип магнитных антенн — это ферритовые антенны.

4. Совершенно оправданным и рациональным является применение магнитных антенн в качестве скрытых подземных антенн.

 

На сегодня я заканчиваю. Надеюсь, этот ролик был для Вас полезен и Вы даже узнали для себя что-то новое. Как всегда, пишите в комментариях, о чём бы вы ещё хотели услышать. Всем удачи!

Запись опубликована в рубрике Образовательные ролики с метками , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *