Евразийский
научный
журнал

Линейная магнитная антенна для ВЧ диапазона часть 5

Поделитесь статьей с друзьями:
Автор(ы): Ляско Арий Борисович
Рубрика: Технические науки
Журнал: «Евразийский Научный Журнал №4 2019»  (апрель, 2019)
Количество просмотров статьи: 238
Показать PDF версию Линейная магнитная антенна для ВЧ диапазона часть 5

Ляско Арий Борисович
Радиоинженер,
канд. физ.-мат. наук, Ph.D.
E-mail: lyasko.ariy@mail.ru

1.Данная работа является продолжением работ [1, 2] на примере анализа функционирования Модели ЛМА№ 9ВЧ объяснит особенности и принцип работы Приёма — Передающих антенн типа ЛМАВЧ [2,3]. Как было отмечено в работе автора [3] при размещение параллельно на некотором расстоянии[6] , и тем более при соосном совмещение пары излучателей электромагнитных волн, один из которых является типа Линейным Магнитным Диполем Герца (МГД), а другой — типа Линейного Электрическим диполя Герца (ЭГД) можно ожидать особенности (сюрприза) в форме диаграммы направленности их совместной работы, как в режиме трансляции ими электромагнитных волн, так и в режиме регистрации. Данная работа и посвящена выяснению данного явления.

2. В месте проведения тестов моделей ЛМАВЧ вне лабораторного помещения к 23 Февраля удалось оставить лишь Модель ЛМА№ 9ВЧ. На Фото.1 представлен вид положения Модели ЛМА№ 9ВЧ соответствующего отметке «180» (см. Фото.3) по шкале Управляющего Устройства (УУ) Антенного Поворотного Устройства (АПУ), когда продольная ось её расположена в направлении «Запад — Восток».


Фото.1. Рана утром 23 Февраля

Перед началом теста Модели ЛМА№ 9ВЧ с помощью Анализатора Антенных цепей типа АА=54 была снята Амплитудно — частотная характеристика значения КСВ (см. Фиг.1) всего антенного тракта её питания ВЧ мощностью, состоящего из 22 коаксиального кабеля типа RG — 213, ВЧ тракта Измерителя Мощности и КСВ, Коммутатора «Антенна — Трансивер» (см. Фото.3), Измерительной коробки, содержащей калиброванное сопротивление 0.05 Ом.


Фиг.1


Фото.2


Фото.3

Во время данных исследований в момент сессии трансляции передняя панель которого Трансивера типа IC 7300 представлена на Фото.2.

Спектральная плотность сигналов в контрольных точках режима работы Модели ЛМА№ 9 ВЧ представлена на Фиг.2 при данном её расположении на УПУ. В Примечании в её нижней части отмечены значения измеренных с её помощью величин, рассчитанные на их основе параметры, исходные условия и значения горизонтальную и вертикальную составляющие Напряжённости Электрического поля показаний Портативного Цифрового Спектрометрического Измерителя (ПЦСИ) Напряжённости Электрического поля и Индукции Магнитного поля типа АКИП-4210/3.


Фиг.2.

Составлена Таблица 1 на основе измеренных значений с его помощью на расстоянии 10 м в лабораторном помещении (см. Фото.4, Фото.5) Горизонтальной составляющей ЕтестГ(10 м) и Вертикальной составляющей ЕтестВ(10 м) (см.Фото.6) Напряжённости Электрического поля при фиксированном положении по шкале УУ и построен график Диаграмма 1, дающий представление о характере Диаграммы направленности излучения (и регистрации) Модели ЛМА№ 9ВЧ на данной частоте несущей f =5.324 МГц. В Приложении 1 приведены аналогичные кривые Спектральной плотности для позиций по шкале УУ.

Азимут, градус Ег(10 м) , В/м Ев(10 м), В/м
0 31,87 25,22
30 31,87 36,14
60 30,19 25,29
90 30,95 29,07
120 30,42 26,64
150 50,95 24,07
180 76,10 27,90
210 50,95 24,07
240 36,50 30,95
270 39,39 30,35
300 30,56 29,28
330 31,49 45,55

Таблица № 1


Диаграмма 1 В прямоугольных координатах

Из которой можно понять, что в горизонтальной плоскости Модель ЛМА№ 9ВЧ обладает пространственной однозначной селективностью и может быть использована как для однозначного пеленгования источника излучения в отличии от Рамочных антенн, так и для излучения в заданном направлении клиенту.

2.1 Измеритель АКИР-42103 с имеющейся внутренней его конфигурацией позволяет проводить измерения упомянутых величин в диапазоне от 3 Гц до 30 МГц с погрешностью порядка 3%. Он обладает микро электрической штыревой антенной (ЭША), расположенной ниже параллельной нижней кромки его дисплея (см. Фото.5) и системой микро трёхмерных Рамочных Антенн, при этом измерение Индукции Магнитного поля по оси Х производится в направлении горизонтальным кромкам дисплея, по оси У — параллельно вертикальным его кромкам, а направлением оси Z считается нормаль к его поверхности, направленной вперёд. Измерение Индукции Магнитного поля может производиться от единиц нТл до 0.3 Тл, Измерение Напряжённости Электрического поля можно производить от 100 мВ/м до 25 КВ/м. При данном тесте были установлены следующие исходные параметры: разрешение по частоте RBW=30 Гц, центральная частота 5316 КГц, размах наблюдения BW=3 КГц, время развёртки 5 мсек.


Фото.4, Фото.5


Фото.6

3. Представлялось интересным провести исследование уровня принятого сигнала от Модели ЛМА№ 9ВЧ при изменении её расположения в горизонтальной плоскости тремя антеннами: а) штыревой телескопической пассивной 100 см приёмной антенной (ВА1м), что изображена на Фото.4б) активной (имеющей 40 дБ малошумящий усилитель) стандартной измерительной рамочной антенной типа МДФ930х с рабочим диапазоном от 9 КГц до 30 МГц и выходным сопротивлением 50 Ом, в) приёмо-передающей пассивной антенной, собранная автором на базе основания пассивной антенны ICom AH 2b, предназначенной для подключения к Трансиверу IC 7300 через специальный блок Антенного Согласователя Импеданса типа ICom AH 4 (см. Фиг.3 и Фото.7, Фото.8) с заменой её 2.5 метрового гибкого «полотна» на 1 метровый медный 5 мм диаметра цилиндрический стержень, аналогичный тому, что используется в конструкции тела Модели ЛМА№ 9ВЧ, при этом она установлена с внутренней стороны окна помещения напротив места установки УПУ с Моделью ЛМА№ 9ВЧ на расстоянии 8 м, при этом через 15 м коаксиальный кабель типа RG-213 она подключалась вместо антенны ВА1м на Фото.4 к первому каналу виртуального измерителя типа АКИП-72205, серый корпус которого можно видеть на Фото.4, при этом на второй его канал подключался 50 Ом выход Антенны МДФ930х.

Указанные «штыревые» антенны позволяют регистрировать Электрическую напряжённости поля, тогда как Антенна МДФ930х регистрирует напряжённость магнитного поля.


Фиг.3, Фото.7, Фото.8

Автор собирается использовать антенну АН 2в в передающем режиме при установке её на месте установки УПУ вне лабораторного помещения для сравнения её радиационной способности на Третьем ВЧ Любительском диапазоне в тех же самых условиях, как проводится испытание Модели ЛМА№ 9ВЧ, для этого автор приспособил её для подключения к тому же самому силовому 22 м кабелю типа RG-213 для измерения величины тока подводимого к ней при использовании её оригинального 2.5 метрового гибкого «полотна» или медных цилиндрических диаметра стержней длиной 1, 1.5, 3 м.

3.1 Исследование диаграммы направленности излучения в «Ближней зоне» Модели ЛМА№ 9ВЧ было проведёно автором 24 Февраля в первой половине дня. Моросил дождь.

Измерение Частотной характеристики КСВ всего «Антенного тракта» перед тестом , представлено на Фиг.4 Минимального значения КСВ частота f*=5.316 МГц.

Производились ряд кратковременных сессий трансляции Модели ЛМА№ 9ВЧ на частоте несущей (без модуляции) f=f*=5.316 МГц для ряда дискретных значений значения положения Модели ЛМА№ 9ВЧ по шкалы УУ от «0 до 360». О режиме в момент трансляции


Фото.9. Положение ЛМА№ 9ВЧ по шкале УУ «90».


Фиг.4.


Фото.10


Фото.11


Фото.12

работы Модели ЛМА№ 9ВЧ можно иметь представление по показаниям шкал дисплея Трансиверу IC 7300 ( см. Фото.10): Мощность на его выходе порядка 25 Ватт, КСВ порядка 1.4) В то время как на входе в силовой ВЧ фидер поступала мощность (см. Фото.12) 20 Ватт и КСВ =1.0. Спектральная плотности сигналов, зарегистрированных Штыревой Антенной АН2в и Рамочной активной антенной МДФ930х представлена на Фиг.5 для положения по шкале УУ «0» (см. Фото.11), тога как вид спектральной плотности для других положений Модели ЛМА№ 9ВЧ помещён в Приложение 2.


Фиг.5

Измеренные значения выходного сигнала обеих антенн для различных значений положения Модели ЛМА№ 9ВЧ, взятые из Спектральных плотностей этих сигналов Приложения 2, сведены в Таблицу 2 и на её основе посторены графики Диаграммы 2

Азимут, градус Uout AH2b1m, mV Uout MVDF930 , mV
0 230,80 154,20
30 227,20 181,80
60 252,30 194,50
90 231,70 201,70
120 260,80 189,30
150 281,50 197,10
180 264,60 170,20
210 231,60 161,80
240 260,40 141,20
270 231,50 155,90
300 238,70 141,30
330 267,20 158,60
360 244,20 156,70

Таблица 2


Диаграмма 2

По ним можно представить вид Диаграммы направленности Модели ЛМА№ 9ВЧ.

3.2. Измерения уровня сигналов на выходе Пассивной штыревой антенны ВА1м и активной Рамочной антенны МДФ930 х , находящихся в Лабораторном помещении на расстоянии по прямой и под углом порядка 45 градусов от места установки АПУ порядка 10 м (см. Фото.4) пришлось осуществлять во второй половине дня. Вне помещения похолодало и выпал снег. Перед началом измерений была снята Частотная характеристика параметра КСВ всего Антенного тракта, графическое представление которой представлено на Фиг.6. Из которой следовало, что изменилась частота минимального значения КСВ. При сеансах трансляции режим ВЧ питания Модели ЛМА№ 9ВЧ и все начальные установки Трансивера IC 7300 (см. Фото.13) остались без изменений за исключением значения частоты f=f*=5.306 МГц. Спектральная характеристика зарегистрированных сигналов антеннами Фото.4 при положении Модели ЛМА№ 9ВЧ по шкале УУ «0» представлена на Фиг.7.

Оставшиеся Спектральные характеристики для положения Модели ЛМА№ 9ВЧ по шкале УУ размещены в Приложении 3.


Фиг.6


Фото.13


Фото.14


Фиг.7

Полученные в них результаты измерения сведены в Таблицу 3 и представлены в графическом виде в Диаграмме 3.

Азимут, градус Uout ВА1м(10 м) , мВ Uout МДФ930х (10 м), мВ
0 44,07 56,63
30 43,07 56,63
60 46,20 106,50
90 42,59 19,94
120 47,30 26,20
150 44,25 23,57
180 44,95 20,05
210 45,48 39,30
240 36,50 30,95
270 44,26 30,55
300 43,94 26,47
330 44,58 28,85

Таблица 3


4. Заключение.

4.1 При подаче в силовой коаксиальный кабель Модели ЛМА№ 9ВЧ постоянной величины ВЧ мощности режим её функционирования при изменении её положения в горизонтальной плоскости практически не меняется.

4.2 Для данного внутреннего её устройства имеет месть явно выраженный максимум её Диаграммы направленности излучения для положения в горизонтальной плоскости приблизительно при 180 градусов по шкале УУ АПУ (в направлении на Север)

4.3 При изменении состояния атмосферы, время суток имеет место изменение величины частоты минимального значения КСВ (активно части импеданса Антенного токового ВЧ тракта).

4.4 В данном конкретном случае пределе дистанции «Ближней зоны», особенность формы Диаграммы направленности излучения и приёма Модели ЛМА№ 9ВЧ заключается в феномене, Когерентной Резонансной Интерференции (КРИ) циркулирующего магнитного вихревого поля вокруг хорошо проводящего медного цилиндрической формы стержня, являющегося излучателем типа Электрического диполя Герца (ЭГД), для которого тройка ортогональных векторов Е,Н,S (S — вектор Умова- Пойнтинга, является плотностью секундного расхода электромагнитной энергии) является левосторонней системой ортогональных векторов, и циркулирующего вихревого электрического поля вокруг цилиндрического магнитопровода, являющегося излучателем типа Магнитного диполя Герца (МГД), для которого тройка ортогональных векторов Е,Н,S является правосторонней системой ортогональных векторов.

Этот феномен вызван в соосности совместного размещения пары излучателя типа МГД и ЭГД в данном случае в теле Модели ЛМА№ 9ВЧ.

В работах автора [6,7,8] было теоретическое обоснование и объяснение поставленного эксперимента для «Дальней зоны» в 1991 — 1996 годах Зарубежом в диапазоне СВЧ с использованием пары СВЧ излучателей Щелевого (МГД) и Рупорного (ЭГД) типа.

Излучаемые ими СВЧ фотоны в «Дальней зоне» имели достаточно высокую энергию, в отличии от ВЧ фотонов пары ВЧ излучателей типа МГД и ЭГД, обладающих придельно низкой энергией.

4.5 Удалось обнаружить проявление феномена Когерентной Резонансной Интерференции ВЧ излучения в ВЧ диапазоне радиоволн для специфического внутреннего устройства Модели ЛМА№ 9ВЧ, так же как и модели ЛМА№ 5ВЧ.

Литература

1. А.Б. Ляско «Передающие линейные магнитные антенны для ВЧ диапазона. Часть 3» «Евразийский Научный Журнал», № 2, Раздел «Технические Науки» Февраль, 2019 г.

2 А.Б. Ляско «Передающие линейные магнитные антенны для ВЧ диапазона. Часть 4» «Евразийский Научный Журнал», № 3, Раздел «Технические Науки» Февраль, 2019 г.

3. А.Б. Ляско, Заявка № 2018147389 для патентования изобретения " Линейная Магнитная Антенна для ВЧ диапазона«, 28 Декабря 2018 г., ФИПС, Москва

4. А.Б. Ляско, Патент РФ № 2428774 на изобретение «Передающие Линейные Магнитные Антенны (ЛМА)», 10 Сентября 2010 г., ФИПС, Москва

5. Г.З. Айзенберг, Монография " Антенны Ультракоротких Волн", Гос. Изд. Лит. по вопросам Связи и Радио«, Москва, 1957 г.

6. А.Б. Ляско «Способ преобразования в открытом пространстве в направленный поток двух направленных в в одну сторону линейно поляризованных моногармоничных потоков электромагнитных волн в направленный поток волн де Бройля», Патент РФ на Изобретение Способа № 2530223 от 12 Августа 2014 г. ФИПС, РФ, Москва

7. А.Б. Ляско «Электромагнитный микроволновый , излучающий два линейно поляризованных пукска в сторону цели интерферометр», Патент РФ на Изобретение № 2382446. Бюллетень «14, 20 Мая 2013 г. ФИПС, РФ, Москва.

8. А.Б. Ляско «Евразийский Научный Журнал», № 3, Раздел «Технические Науки» Март, 2016 г.

Приложение 1


Фиг.1.1


Фиг.1.2


Фиг.1.3


Фиг.1.4


1.5


1.6.


1.7


1.8


Фиг.1.9


1.10


Фиг.1.11

Приложение 2


Фиг.2.1


Фиг.2.2


Фиг.2.3


Фиг.2.4.


Фиг.2.5


Фиг.2.6


Фиг.2.7


Фиг.2.8


Фиг.2.9


Фиг.2.10


Фиг.2.11

Приложение 3.


Фиг.3.1


Фиг.3.2


Фиг.3.3


Фиг.3.4


Фиг.3.5


Фиг.3.6


Фиг.3.7


Фиг.3.8


Фиг.3.9


Фиг.3.10


Фиг.3.11