Автор: Шварц Б.А.
Теги: здания и сооружения сырье и материалы средства производства связь линии связи средства связи
Год: 1978
Текст
~
(-
.......
.
.
......
·,
"
-
' •'
/
j в. А. Шварцj ОПЕРАТИВНАЯ
БЕСПРОВОДНАЯ
ИНДУКТИВНАЯ
~
1 '
- ..._...,
связь
ВНУТРИ
ПРЕДПРИЯТИЯ
(Основы теории и расчета)
... -~....,...~--·:] Щ,:'j.~;).~~001.1
~ctQ.JJQ()t?~/:
f
t
11.ovrJ t at~Q
~ti-G;)(XJ-Citt~a- !..\йСОД
")t;~-.......-~~~-=
1(_
М о с к в а
•С в я з Ъ»
1978
32.884.1
Ш33
УДК
658.284: 621.372.512.24
\ Шварц Б. А. 1
ШЗЗ
Оперативная беспроводная индуктивная связь внутри предприятия (Основы теории и расчета).- 2 - е изд.,
перераб . и доп. М. : Связь, 1978.- 208 с" ил.
В
книге
изложены
основы теории
и
расчета
беспроводной
тивной связи центрального поста руководителя предприятия
аппаратами работников , передвигающихся
расчет ближнего поля петлевых антенн и
пр я жен ности
поля
сигналов
и
индук
с карманными
по
предприятию .
Привед ены
графики для определения на
минимального
пространственного
разноса
антенн , работающих без вза имных помех в общем частотном канале. При
ведены обоснование выбора и методы расчета основных данных петлевых
антенн ,
стационарны х и
карманных
пер едатчиков
и
прие м ников.
К:нига рассчитана на инженерно-технических работников,
вателей и студентов вузов соответствующи х специальностей.
препода
32.884.1
ш
30403-019
045(01)-78
6Ф1.3
56- 78
©
Йздательстijо «Связь», 1978 r.
""• ....- ..
~
"'"':
Предисловие
Бурное развитие промышленности в условиях научно-тех
нической революции невозможно без организации четкого взаимо
действия отдельных предприятий, ведомств и отраслей народного
хозяйства. Частью этой задачи является улучшение управления
отдельными
предприятиями
технологическими
и
процессами
организациями,
при
ческих средств беспроводной связи.
Хорошо организованная
шает
оперативно.сть
крупными
использовании
в
и
техни-
·
внутрипроизводственная
управления
цехами
числе
производством,
свя з ь
сокращает
повы
потери
рабочего времени и дает большой экономический эффект. Более
того, нормальная работа современного производства, в котором
используются высокопроизводительные машины и процессы и аб
р,ащаются большие массы материалов, невозможна без оператив- .
ной внутрипроизводственной связи. В такой беспроводной связи
также
остро
нуждаются
многие
крупные
учреждения
и
другие:
объекты, в которых сотрудники по роду работы часто передвига
ются в пределах объекта (цехи, строительные площадки, больни
цы и т. п.).
Громкоговорящая связь в условиях шумного производства во
многих
случаях приводит к
потере времени на
ожидание
исполне
ния непринятой ·команды. Одновременно она
повышает общий
уровень шума и отвлекает внимание всех работников, а не толь
ко тех, к кому обращаются через громкоговорители. Являясь од
носторонней, громкоговорящая связь для оперативного решения
вопросов требует широкоразвитой сети проводного телефона .
Беспроводная
внутрипроизводственная
связь,
в
принципе,
возможна как
радиосвязь на УКВ
и как индуктивная
связь в
пределах петли из провода, охватывающей предприятие или от
дельные
его
цехи.
За годы после второй мировой войны наблюда ется быстрый
рост количества радиосредств УКВ связи с подвижными объекта
ми. Это привело к полной загрузке существующего диапазона и
использованию более высоких частот. Однако более высокие час
тоты УКВ диапазона при радиосвязи внутри предприятий в зна
чительной мере ослабляются к·онструкциями зданий и оборудова
нием.
Поэтому использование УКВ приходится ограничивать и заме
нять применением других
средств .
В книге рассматривается
оперативная
индуктивная · связъ
ближняя беспроводная связь, действующая в заданных пр еделах
предприятия (организации) или цеха. От радиосвязи индуктивная
связь
отличается
использованием
в
качестве
тывающих обслуживаемые связью площади.
антенн
петель,
Петлевая
охва
антенна,
а
будучи замкнутым
контуром,
создает электромагнитное поле,
быстро и монотонно ослабляющееся
по мере удаления от нее.
Вследствие этого данный вид связи имеет ряд особенностей.
В тех случаях, когда перекрываемые индуктивной связью рас
стояния
и
площади
удовлетворяют предприятие,
этот
вид
связи
имеет ряд преимуществ перед радиосвязью на УКВ. При индук
,тивной связи одни и те же частоты многократно использую11ся
без взаимных помех в сетях связи, разнесенных на 150-200 м.
Это позволяет практически без ограничений обеспечивать ча;сто
·тами для индуктивной связи сети
предприятий,
что важно
при
имеющейся загруженности УКВ диапазонов. Использование для
·индуктивной связи частот менее 150 кГц исключает также вз.а
имные помехи между внутрипроизводственными связями, с одной
стороны, ведомственными радиосвязями и эфирным вещанием-с
-другой.
При индуктивной связи напряжение принимаемых в зданиях
«: игналов
изменяется
вследствие
неравномерности
поля
на
один
два. порядка меньше, чем на УКВ. Применение индуктивной связи
уменьшает
слышимость
внутренних
переговоров
за
пределами
предприятия .
Наличие помех радиостанций на УКВ и упомянутые особен
ности индуктивной связи объясняют, почему Британское почтовое
ведомство
на
индуктивную
связь
легко
дает
разрешение,
а
ис
пользование УКВ разрешает, лишь убедившись, что другими сред
ствами обойтись нельзя [2] . Сравнение систем приведено ниже.
Подобной политики (ограничения числа УКВ радиосвязей) при
держивается и Бундеспост в ФРГ. Из другой таблицы того же
журнала следует, что для бе:спроводного ответа на вызов по ин
дуктивной связ и в Англии все же применяют УКВ.
Ниже описыва·ется осуществление индуктивной связи в обоих
направлениях, т. е . без использования УКВ . Хотя малая мощность
карманных передатчиков индуктивной. связи и большая чувстви
тельность к помехам от удаленных источников петлевой приемной
антенны, охватывающей большую площадь, делают связь этого
направления более трудной, чем
от стационарного
передатчика
сетевого
питания
к
носимому карманному
приемнику, однако на
опытных установках двусторонняя индуктивная .связь уже осуще
ствлен а , и данные аппаратуры этой связи приведены в гл . 11 .
Применение описываемых
вертикальных
петлевых
антенн в
армированных
промыш
несколько раз расширило зону индуктивной связи над железобе
тонными поверхностями в современных
ленных зданиях. Это, в свою очередь,
расширило
возможности
:применения индуктивной связи .
Сравнение систем индуктивной и УКВ связи
Система радиосвя3и
Индуктивная i!lетлевая система
il.
Р.ав\реШеlНIИе
IHa
IИIОПЮЛЬIЗ>СJIВаlНIИе
MIQlжeт ~быть л•еп11ю m-ол1уrчено· ют Б1Р1И
танского почтового ведомства. (Ли-
4
1.
Британское почтовое
ведомство
дюлж1ню IУ\дJО\С1'О1В€\Р:ИтЬiся, чтю Т1Реб.001а
юия оп€jр;а11нв.нюй 1раtботы 1И1ЛИ 1бе!3о:па1с-
Де<НЗiИ я tНа !И\СiПОЛ,ЬIЗЮIВ·ЗIНIИ.е !СТОIИТ ~еше
12.
Г1ра•Н1и1цы ~авяВ1и ·юЧJн10
01111ределя
ю11Ся 1В ш1реде:JIЗ'Х .31.ЦЗIН.ИЯ IНЛIИ
11е\Р\Р1И
ТО\рlИ1И.
3. Нет 1Пjроблемы 1бю1р·ыбы с 1Иl!!lre\P
,фejp€1HUJИIOIНJН.ЫIМIИ IПIOIMe.JC З/МIИ .
14.
1.
н1О1011и 1не 1м10myrr ~быть 'У\ПJО1В'1!еТ1В•ОJ!•ены
дJJJIYII1111M 1щутем.
;вю).
Не~абход!ИIМ 1М1О1Н'Гаж :петл·е11юй а1н
Т6НIНЫ.
12. 1ПJр1и 1нащ111ежащем ~обО1р~ущ10\В·ЗG11ИIИ
р·щц1wу1с ювЯIЗIИ ~может ~быrгь у1Вел1J11Чен
:до 25 1МIИЛЬ IИ lбо.лее.
3 . Может 1в100111JИIК\!Jjy:rь цроб.л·ема
QOlp'i:Jбы 1С !ИIHrepфepeHIJJJИCmlHЬDМIИ IIEOIMeX·ЗIMJИ.
4. Ою1Н1М1Ость ~ук:т,а1н•О1ВIКIИ 1обО1р1уlдl(){Ва
н1ия ч а1с110 IПjрен~ебjре'Жlи.мо rм.ал а.
Выполненные автором раrботы дали материал для разработки
и публикации приведенных здесь основ теории и методов инже
нерного расчета специфических параметров оборудования индук
тивной связи.
Большая ча·сть материала, вошедшего в книгу, является .ре
зультатом работ, исполненных в Новосибирском электротехниче
~ком институте связи в 1960-1974 гг. Выражаю благодарность
О. А. Лапаеву, В. В. Никифорову, Г. И. Косолапову, В. Ф. Витю
rову, А. Н. Игнатову, А. Ф. Привалову, П. Ф. Мухину, Н. М. Бал
дину, И. Д. Брынь, другим сотрудникам
кафедры
и студентам,
принимавшим участие в подготовке оборудования и испытаниях
аппаратуры индуктивной связи.
Отзывы и пожелания по книге просьба
направлять в изд- во
<~:Связь»: 101000, Москва, Чистопрудный бульвар, 2.
Введение
Основные обл_асти применения индуктивной связи. По наз
начению
можно
различать
связь
управленческую,
диспетчерскую
и технологическую. Управленческая беспроводная связь применя
ется
для
административного
руководства
предприятием,
в
диспет
черской службе- для оперативного управления цехом или иным
подр.азделением
производства,
в
частности,
для
вызова
работни
ков ремонтных ~служб, а в технологических процессах - для коор
динации работы персонала при высоких
уровнях
акустических
шумов, при отсутствии видимости работников, действия которых
должны -быть согласованы при перемещении лиц, обеспечивающих
ра1 боту конвейеров и длинных транспортеров,
для передачи
ко
манд
водителям
внутрипроизводственного
ющимся в определенных границах,
Индуктивная
ривается ниже,
однако
связь, для
транспорта,
передвига
п.
определенности изложения, рассмат
как ·Средство
приведенные
и т.
создания
сведения
канала
позволяют
налы телеуправления движущимися
телефонирования,
проектирова·ть
также
ка
механизмами.
Площади и расстояния, перекрываемые индуктивной
связью.
Площади, обеспечиваемые индуктивной связью, имеют в плане
чаще всего форму прямоугольника. При условиях, рассматривае
мых
ниже,
охватываемые
связью
площади измеряются
гектарами .
При этом длина а может во много раз превышать ширину петли
Ь, ограниченную допустимым разносом передающей и приемной
антенн, не превышающим десятки метров. Связь осуществляется
внутри площади, охваченной петлевой
антенной
стационарного
аппарата, и вне петли вблизи от провода антенны.
·
Расстояния, разделяющие провод простой горизонтальной пет
ли ·стационарного
гося
аппарата
аппарата
и
магнитную
антенну передвигающе
связи, который может быть карманным или вози
мым на движущемся механизме, ограничены над землей
60-75
метрами. Однако зона связи может быть расширена применением
описанных ниже
антенных ·Систем.
Система оборудования. Образующие канал связи технические
средства, кроме общей частоты настроенных цепей , должны иметь
согласованные
параметры:
мощность
передатчика
и
чувствитель
ность приемника, форму и размеры передающей и приемной ан
тенн, средства борьбы с помехами и др.
Система
оборудования,
согласованными
этими
6
средствами
включающая
параметрами,
позволяет
при
технические
различном
осуществлять
связь:
средства
с
комплектовании
одностороннюю
или двустороннюю;
симплексную
или
дуплексную;
или многоканальную; с избирательным вызовом
без него.
одноканальную
а·бонентов
или
Система также обеспечивет телефонирование или передачу к·о
дированных команд:
управление
с
одного
или
с
большего
числа
пультов; выход в общегородскую телефонную сеть или отсутствие
выхода; размещение стационарного оборудования централизован
.но или децентрализованно; резервирование индуктивной связи.
Рассмотрим особенности возможных решений.
Эксплуатационные возможности односторонней и двусторонней
.:вязи. Симплекс и дуплекс. При односторонней связи отсутствует
возможность подтверждения прие ма вызова и речевого сообщения,
поэтому нет уверенности в действии связи, что иногда приводит к
повторным передачам вызова и к напрасной потере времени на
ожидание исполнения непринятой команды. Использование одно
сторонней индуктивной связи для вызова передвигающегося ра
ботника к стационарному телефону применяется на объектах с
развитой внутренней телефонной сетью, например в больницах, а
также в цехах, где высокий уровень акустических шумов делает
ненадежным вызов через громкоговорители.
Одностороннюю связь между стационарным передатчиком се
тевого
питания
ствить,
. ным
чем
и
карманным
связь
между
приемником
карманным
технически
передатчиком
легче осуще
и
стационар-
приемниJ<ОМ. Это объясняется двумя причинами . Карманный
передатчик для
удобства
пользования
им
должен
быть
малога
баритным, легким и, как следствие, маломощным. В то же время
антенна стационарного приемника , охватывая большую площадь,
:улавливает не только слабые сигналы маломощного карманного
передатчика, но и другие,
мешающие сигналы,
электрооборудования, затрудняющие прием
а
также помехи
полезных
от
сигналов.
Двусторонняя связь может быть дуплексной (при одновремен
ных передаче и приеме в обоих направлениях на двух несущих ·
частотах) и симплексной, когда на передачу и прием работают
поочередно, чаще на одной общей несущей частоте. Для абонен
тов более удобен дуплекс: он позволяет в случае надобности пе
ребивать говорящего, как по обычному телефону. Симплекс тех
нически
проще
осуществим
и
позволяет использовать только
одну
частоту, но возможность перебить говорящего исключает. Полу
дуплексная двусторонняя связь, при которой центральный
пост
непрерывно ведет передачу на одной частоте и прием на другой,
а носимые передатчик и приемник работают поочередно, помимо
связи передвигающихся работников ·С центральным постом, позво
ляет
также
осуществлять:
двустороннюю
симплексную
связь
между двумя передвигающимися работниками путем ретрансля
ции их обмена через центральный пост.
. Двустороннюю связь чаще осуществляют при использовании
передвигающимися
абонентами
двух
отдельных
аппаратов:
кар
манных передатчика и приемника. Объединение их в общей упа•
ковке делает неудобно большую массу последней и не оправды-
7
вается, если большинство абонентов для ответа на вызов может
использовать местную телефонную сеть.
.
В гл. 1, 2, 3 расс·матриваются вопросы только односторонне.й
связи «стационарный передатчик- носимый приемник» . Условия
и оборудование связи в обратном направлении описаны в гл. 4
и 5.
Многоканальная связь. Если на одной и той же территории не
обходимо одновременно и независимо управлять несколькими раз
ными службами, организуется многоканальная связь, т. е . одно
временная
переда ч а
на разных несущих частотах.
Однако наиболее распространены системы оборудования, ис
пользующие стационарный передатчик и карманные приемники .
работающие на одной несущей частоте.
Избирательный вызов. Во многих случаях система связи долж
на обеспечивать в каждый момент времени избирательный вызов
только одного определенного работника. При этом вызов его. и
переговоры не прослушиваются в приемниках остальных абонен
тов. Приборы избирательного
вызова
не
применяются,
когда
связь необходима для ·согл.асования работы нескольких человек:
при этом участники работы слышат все команды руководителя..
Передача речи или кодированных команд. Если на предприя
тии передача речи не разрешается, вызов работников осуществля
ется путем посылки вызывных частот, которые, п ройдя через вы
сокоизбирательные фильтры в приемнике выбранног о абонента.•
возбуждают акустический сигнал вызова, после чего следует пере
дача кодированной команды.
Передача, например, длинных посылок означает требование
явки к руководителю, а коротких по с ылок - вызов к телефону.
Набор двоичных знаков может высвечивать определенные циф
ры,
состоящие
значение
из
которых
жидких
кристаллов,
наперед
известно
и
на
индикаторе
мо ж ет
при~мника .
составлять
десятки
различных команд.
Управление с разных пультов. В случае надобности, если вы
зов может быть послан не с одного, а с большего числа пультов
управления (например, с любого из трех пультов), число длинных
или коротких посылок указывает на определенного абонента.
Соединение аппаратуры индуктивной связи с АТС. Технически
соединение средств внутрипроизводственной индуктивной
связи
с
учрежденческой (заводской) и городской АТС разработано и опи
сано
ниже,
но
допустимость
этого
соединения
определяется
режи
мом работы предпрИЯТИЯ И задачей, решаемой внутренней rСВЯЗЬЮ,
а также положением Единой автоматизированной системы свя:ш
(ЕАСС) , в которой определен порядок подключения ведомственных сетей к сетям общего пользования .
·
Непосредственное соединение сетей может быть необходимо на
одних предпри~тиЯх и не разрешено на других. Выход на АТС М·О·
.
жет быть выполнен либо для передачи речи, либо только для 'Пе·
редачи посылок избирательного вызова.
-~
·
Централизованная и децентрализованная системы. При центра
системе стационарные передатчик и приемник уста
лизо ванной
навливаются
в здании,
куда заводится
приема -передающая
антен
на. Уста новка передатчиков и приемников в одном месте, облег
чающая наблюдение за ними, используется, например, когда пло
щадь, обеспечиваемая
связью,
охватывает'ся
одной
антенной,
состоящей из
передающей и приемной петель при дуплек'се или
из одной петли, попеременно используемой для передачи и прие
ма при симплексе.
При охвате евязью нескольких зданий или территорий, при до
статочно больших их площадях или при разносе их на сотни мет
ров целесообразно применение двух или большего числа антенн.
В этом случае стационарные передатчики и приемники устанавли
вают в непосредственной близости к каждой антенне, охватываю
Ш:ей здание или территорию, и управляют связью с центрального
ласта, передавая по соединительным кабельным линиям токи . зву
ковых частот или подводя
к вынесенным
передатчикам
высокочас
тотные колебания от общего возбудителя.
Выбор той или иной из двух этих систем прои зводится в процес
се инженерного проектирования с учетом местных условий.
Резервирование. Простым возможным способом резервирова
ния индуктивной ·связи на время отказа последней может быть
:использование громкоговорящей проводной связи для вызова пе
редвигающихся
работников
в
сочетании
-собом соединения индуктивной
·ответа
на
связи
с
с
описанным
внутренней
ниже
спо
АТС
для
вызов .
Параметры системы оборудования. Специфическими параметра
:ми
связи являются:
Конструктивные и электрические данные передающих ста
ционарных антенн, токи питания их и данные малогабаритных
1.
11риемных
антенн
для
охвата
сигналами
вызова
и
команд
с
цент
ральяого поста заданных площадей, на которых могут находиться
передвигающиеся работники.
2. Конструктивные и электрические данные малогабаритных
передающих антенн, токи питания их и данные стационарных при
·емных
антенн
для
приема
центральным
постом
ных передвигающимися работниками.
3. Минимальные напряженности магнитного
сигналов,
поля
послан
сигналов
11ндуктивной связи, необходимые для перекрытия индустриалwых
nомех .
4.
5.
6.
Д9нные цепей избирательного вызова.
Несущие частоты.
Мощности передатчиков , обеспечивающих необходимые токи
:питания
антенн.
Чувствительность приемников.
Определение перечисленных специфических параметров
7.
-с.тавляет содержание этой книги.
и
со
1.
Расчет индуктивной связи между петлевой
антенной стационарного передатчика
и малогабаритной магнитной антенной
:карманного приемника без учета влияния
земли
1.1.
Из опыта использования индуктивной связИ
Связь для поиска и избирательного вызова передвигаю
щихся лиц. В ра6оте, посвященной применению индуктивной свя
зи для поиска и избирательного вызова [ 4], говорится, о том, что
Бундеспост в ФРГ разрешает· использовать для этого вида свяэи
частоты от 20 до 135 кГц, при ограничении наибольшего тока
800 мА на частоте 20 кГц, 380 мА на частоте 70 кГц и 250 мА
на частоте 135 кГц. Также особо ограничивается мощность помех
от боковых полос модуляции и помех, наводимых индуктивной
связью в воздушных и кабельных каналах федеральной службы
связи. Для уменьшения неравномерности поля вдоль петли реко
мендуется длина этой петли а (рис. 1.1)
не более
1/8 длины
Piwc. 1.1 .
1ный
О6арудо1Ва1н~ие 1И1н1д.уuич11в1ной 1С1В Я.З1и:
горизонтальная петлевая стационарная антенна;
аппарат связи;
петли;
в
-
ширина
3 -
рабочей волны . При этом
петли
составляет от
допустимая длина
нескольких
сотен
до
беспроводная передача возможна только
скольких десятков метров от провода
входного
сопротивления
2-
стацио11а·р··
передвигающийся аппарат связи; а
-
длина
петли
петля
двух
короткозамкнутой
тысяч _!v1етров,
на расстояниях
петли. Для
настраивается
но
до не
уменьшения
в резонанс
последо
вательно включенной емкостью. В пределах площади, охваченной
петлей,
40
;10
изменение
напряженности
дБ. Так, на частоте
70
поля
принимается
кГц, при ширине петли
20-30
равным
м и токе
в антенне 380 мА напряженность поля изменяется от 0,1
до
10 мА/м. При этом чувствительность при:емника по входу - 80100 мкВ. Избирательный вызов - двухча.стотный. Каждая вызыв
ная комбинация состоит из двух последовательно передаваемых
модулирующих частот из 15. Всего комбинаций 210. Частоты вы
зова выделяются умножителями добротности. Частота АМ пере
датчика стабилизирована кварцем.
Используется
вертикальная
составляющая магнитного поля горизонтальной петли.
Указывается, что важно обеспечить требуемую для нормально
го
приема
напряженность
поля
в
центре
петли,
где
поле
мини
мально, и приводится формула для расчета поля в центре петли.
На оси симметрии, между двумя параллельными проводами бес
конечной длины, в плоскости проводов, по которым проходит ток
во
встречных
направлениях,
напряженность
поля
предлагается
Н =21/nd, где /-ток в проводах; d-расстояние между провода
ми. Указывается, что приведенное
равенство
справедливо
для
квазистационарных
токов
и
при
отсутствии
местных
резких
изме
нений магнитного поля. Если такие изменения, вызванные сталь
ными элементами 'конструкции здания и различного оборудования,
неизбежны, точный расчет поля невозможен.
Пр едставляет интерес информация о разрешенных в ФРГ для
:индуктивной связи частотах и токах в петле .
Приведенная
же
формула для ра·счета поля, не учитывающая реакции среды , над
которой
осуществляется
связь,
дает значение
.ля, увеличенное в несколько раз против
напряженности
действительного.
мендация ограничивать длину короткозамкнутой петли
чей длины волны соответствует неравномерности тока
вательно,
неравномерности
поля
вдоль
провода
на
по
· Реко
1/8
рабо
(и, следо
неизменном
расстоянии от провода), равной 2 дБ. Однако при указанной не
равномерности поля, доходящей до 40 дБ при удалении от прово
да
в
пределах
площади
петли,
в
конкретных
случаях
для
охвата
объекта может быть целесообразным выполнение петли длиной
более Л/8, допуская при этом неравномерность тока вдоль прово
да, большую 2 дБ.
К расчету напряженности магнитного поля. В более
поздней
работе [5] говорится,
что хотя
с уменьшением
частоты ниже
ЗО кГц напряженность магнитного поля
уменьшается,
одновременно
с
с
уменьшением
расстоянием
частоты
быстро
уменьшается
и мощность потерь. На верхней границе
частотного
диапазона
'135 кГц напряженность поля с частотой увеличивается, но · воз
растает и мощность потерь.
Поэтому во всем диапазоне индук
тивной :связи возможна «равнозначная передача».
Предлагается при олределеFtии площади, охватываемой связью,
учитывать изменение, свойственное самому магнитному полю внут
ри здания, на 40 дБ, а с учетом интерференционного изменения
микроструктуры поля
диапазон
(оборудованием)
ав торегулировки
быть рассчитан на
60
дБ.
уровня
еще на
сигналов
в
20
дБ.
приемнике
Поэтому
должен
Однако в
[5]
не указано, к петлям какой ширины и к здани
ям каких конструкций относятся приведенные рекомендации, тог
да как эти отсутствующие данные являются определяющими.
Погрешность, связанная с вычислением напряженности пере
менного магнитного поля по формулам, сттраведливым для посто
янного тока, в работе также не оценивается.
Потери в длинной линии. В работе того же автора
[6]
упоми
нается о том, что в двухпроводной линии, нагруженной на волно
вое сопротивление, затухание сигналов составляет 0,8-1,0 дБ/км.
Сообщается, что у петли длиной 350 м (ширина не указана) ИЗ>
медного провода сечением
4
мм, навешенного на кирпичном зда
нии, сопротивление провода постоянному току равно 1,5 Ом, пе
ременному току- 4,5 Ом, а сопротивление, названное «·соттротив
лением магнитных потерь» (вносимое средой, в которой возбужда
ются вихревые токи) ,-25 Ом .
Индуктивная связь на автостраде. В работе
менение
индуктивной
связи для
[7]
описано при
предупредительной
информации;
водителей автомашин на сложных участках автострад. Передаю
щая петля охватывает участок дороги длиной 3 км. Антенна ра
ботает в режиме бегущей волны, будучи замкнута на сопротивле
ние, равное волновому (245 Ом) . Используется десятиваттный АМ.
передатчик на кремниевых тра нзисторах. Информация воспроиз
водится магнитофоном, несущая частота 70,3 кГц. Для автома
шин
разработан транзисторный приемник, лишь частично вклю
ченнь!Й в режиме дежурного приема
и включаемый
полностью,
сигналами небольшой вспомогательной передающей петли в _ нача
ле участка, обслуживаемого информацией.
Связь для перевода речи.
Индуктивная
также в системах для перевода речи . Работа
новном
о·писание
аппаратуры
для
связь
[8]
синхронного
используется
включает в ос
перевода
речи
..
Для исключения интерференционного свиста и переходных помех
при передаче
перевода
речи
на
нескольких
частотах,
а
также
для
избавления от помех работе телевизионньrх
камер
со
стороны
индуктивной ·Связи отмечается целесообразность использования в .
качестве н.есущих частот нечетных гармоник половины строчной
частоты телевидения (стандарта 625 строк). Мощность каждого
ла·м·пового АМ передатчика равна в режиме несущей 12 Вт, мак
симальная - 48 Вт. Одноконтурные
транзисторные
приемники·
рассчитаны на работу в магнитном поле с напряженностью от 5,
до 200 мА/м при ослаблении соседней несущей (отличающейся на
15,625 кГц) на 40 дБ и передаче звуковых ча·стот от 80 до 4000 Гц,
при громкости до 120 фон , постоянной благодаря амплитудному-
ограничению в УВЧ . В работе указано
также,
что
в качестве
rлавной
причины отказа от ЧМ передатчика
тельная · сложность ЧМ приемника.
является
относи -
Расчет основных параметров связи ограничен следующим . Так.
как передающая петля охватывает площадь
F 1, например 50 Х
Х 50 м, а приемная антенна имеет эквивалентную площадь F2 по-
12
рядка 25· 10-4 м 2 , то связанные взаимоиндукцией эти два контура
петли работают с . КПД
ТJ =
К2
d1 d2
+ к2 ,
где фактор связи
,. . , ~ ,. . ., 25. 10-4
-5
к ,....,
F1 "" 2500 = l О
.
Для пропускания необходимых боковых полос
кий декремент затухания антенных контуров
логарифмичес
d 1=d2 =0,l,
откуда
ri= l0- 10, что соответствует затуханию, вносимому каналом .связи,
равному 100 дБ, или в 105 раз, по напряжению.
При мощности
передатчика порядка 100 Вт (и напряжении на его выходе 100 В)
на входе приемника напряжение может составлять 100 · 1О- 5 =
= I0-3 В = 1 мВ, что требует наличия в приемнике усиления напря
жения порядка 70 дБ, или в 3000 раз по напряжению.
Приведенный способ расчета напряжения на входе приемника
предполагает равномерность поля передающей петли в пределах
ее площади, что, однако, не соответствует действительнО'сти и не
является достаточным для определения условий связи, в частности,
при разной ширине петли и неизменной площади.
О расчете .переменного магнитного поля. Рассмотренные выше
работы содержат интересную информацию об индуктивной связи.
Предложенный способ выбора сетки частот и ряд описанных схе
мных решений аппаратуры используются
и в настоящее
время.
Но методы ра·счета поля и параметров
антенн,
приведенные
в
этих работах, для условий индуктивной связи,.· встречающихся в
инженерной практике, как правило , неверны.
Действительно, метод расчета,
[8],
показанный
в работах.
[5] и
основан на допущении равномерности поля в пределах пло
щади, охваченной петлей, и дает неверные результаты, так как по
мере удаления от провода петли поле
ослабляется
на
40 дБ и
более.
Расчет напряженности
переменного магнитного поля по зако
ну Био-Савара с использованием формул для постоянного тока
[5] не сопровождается оценкой погрешности, обусловленной ис
пользованием этих формул. Поэтому в общем ·случае для различ
ных возможных условий индуктивной связи приведенные методы
расчета
напряженности магнитного поля не применимы.
1.2. Напряженность переменного магнитного поля
в произвольной точке свободного пространства
тивной
Связь
переменным магнитным полем.
связи
возможны
влияние полупроводящей
указанные
.среды,
ниже
над
В практике индук
условия,
которой
связь, действительно можно не учитывать. Но это
при
которых
осуществляется
-
частные слу
чаи. Рассмотрим метод расчета поля сначала для этих условий, а
затем
с учетом влияния среды.
13
Антенны, применяемые для . индуктивной связи, в отличие от
антенн радиосвязи, представляют собой замкнутые контуры -од
новитковые петли или многовитковые рамки.
В
создаваемых ан
теннами электромагнитных полях различают поле или зону индук
ции вблизи антенны на расстояниях R4:::.Л/2л, где "А-длина вол
ны в свободном пространстве, зону излучения на расстояниях 4>
R
4> Л/2л,
а также и промежуточную зону, для которой R:::::::; Лf2л.
Поля индукции передающих петлевых антенн быстро убывают с
расстоянием. Поля излучения у этих антенн очень слабы, так как
мощность излучения не превышает единиц милливатт. Поэтому
индуктивная связь осуществляется
на расстояниях R, на один
два порядка меньших рабочей длины волны, т. е . только в ближ
ней зоне или в зоне индукции, что и дало название этому виду
связи .
Как уже отмечалось, в рассмотренных выше работах напря
женность переменного магнитного поля передающей петлевой ан
тенны определена по закону Био-Савара для
постоянного
тока
без оценки связанной с · этим погрешности . Для определения этой
погрешн ос ти
сти
ниже
магнитного
сопоставлены
поля
по
результаты
законам
расчета
переменного
и
напряженно
постоянного
то
ков.
Стационарную антенну индуктивной связи можно рассматри
вать как длинную линию с сильно разнесенными проводами. Поле
такой передающей антенны является результатом наложения по
проводов, образующих антенну, короткозамкнутую на даль
лей
нем
ко нце
или
нагруженную
на
сопротивление,
равное
волновому,
для работы антенны в режиме бегущей волны.
Напряженность магнитного поля проводника и петли в произ
волыюй точке пространства. Расчет магнитного поля прямоуголь
ной по форме в плане петлевой антенны,
короткозамкнутой
на
дальнем от
тывает:
передатчика
неравномернО'сть
конце,
по
законам
распределения
переменного
тока
вдоль
тока
учи
проводников
антенны, запаздывание по фазе распространяющихся в простран
стве электромагнитных процессов.
Произвольной формы антенна индуктивной связи, работающая
в
режиме
стоячих
волн,
является
совокупностью
проводников
с
ра·спределением тока в этой совокупности по косинусоидальному
закону
(1.1)
где 1 1 -ток в произвольной точке системы, удаленной от точки с
максимальным значением тока Io на конце линии на расстояние
l; k=2л/Л-волновое число свободного пространства [ 16]. Поле в
произвольной точке пространства является результатом сложения
полей, возбуждаемых всеми проводниками, ·
составляющими
ан
тенну.
Задача расчета поля системы проводников требует определе
ния
поля
каждого
проводника
с
неравномерным
распределе ние м
тока. Эта задача может быть решена заменой проводника системой
14
элементарных диполей Герца. Известное выражение поля диполя
Герца справедливо для расстояний от него, во много раз боль
ших
размеров
диполя,
и
учитывает
конечную
скоро'С'ть
распрост
ранения электромагнитных процессов. Поле всего проводника оп
ределяется суммированием полей отдельных диполей.
Элемент
проводника с током подобно элементарному дипо
dl
лю Герца ·Созда·ет магнитное поле, напряженность которого
..:...
-
dl fo
(
dH = а0 4 лR
где а 0 -единичный
R1
+ 1. .~) еi(rot-kR)
·
sш 8,
вектор, указывающий наличие составляющей
магнитного поля, азимутальной относительно оси, совпадающей с
напра·влением тока; /0 -амплитуда тока в диполе; R-расстояние
от диполя до точки наблюдения; 8-угол
между
напра·влением
тока и радиусом-вектором R; k=2n/"л; (!)-угловая частота; t-вре
мя. Для введения закона распределения тока вдоль провода ан
тенны ( 1.1) представим величину coskl в комплексном виде
+(
coskl =
l
e-ikt+ eik 1).
Согла1сно 1 рис. 1.2 siп'EJ=d/IR, где
рассгояние от точки наблюде
R-
ния М до элем ент арного дипол я
П'Р'ОВОд'ю11ка •С то,ко м . Поэто1му
у
Напряженность
поля,
оозда1вае
моrо всем проводником 1в произволь
ной точке поля М как результат
суммирования !Пол ей в~сех элемен
тарных ди1Полей, представляет собой
'Интеграл после,щнего выражения по
Д;лине 'Проводника
_:__
-
-
Нт -
[S
Io d
aog-;-
.s
+ 1k
e-ik(R+I) dl
J<З
l
e-lk(R+l) dl
J<2
.
+ 1k
l
s
Нт=~
4л
[S
а
(R+l)
= а;
l
Rз
J<2
-s
dl]
+
•
(R- l) =~ дает
e-lka2 (a-z) da
{(а- z)2 +
r е--'-ЩR-1) dl
+.J
e-ik(R-l)
l
Замена переменных
.Р.ис. 1.2. Tip€"J(JМE\Piнoe 1rюл е iпe•тJ!illl
d2)2
/3
e-ik/3
2 (~
+ z) d~
[(~+z)2 + d2]2
+
15
-ikJ
e- i lt(3
d~
]
(1.2)
(~+z)2+d2.
(3
По·сле преобразования первого и второго
путем
интегралов
интегрирования по частям получаем :
S
e-ika2(a-z)da
((а - z) 2 + d 2] 2
=
e-ikada
S-(-a---z)_2_+_d_2_
e-ika
(а
- z)2 + d2
-
ik
а
s
а
S
e-ilt(3
[(~
(3
2 (~
+ z) d ~
e-ilt(3
-(~-+-z)-2_+_ d_2_ - i k
+ z)2 + d2]2
e- ilt(3
d
~
-(-~-+z)2 -+'-d-2-
13
Подстановка преобразованных значений интегралов в выражение
(1.2) дает для комплексной амплитуды напряженности магнитно
го поля всего проводника следующую формулу:
_:._
-
10 d 1
Нт = ао""4Л"
(~ +
'а
e-ika
e-ilt(3
z)2 + d2
-
(а- z)2 +
d2
~
а:: ~: ·
Подставляя в эту формулу пределы изменения переменных и
ос·во·бождаясь от комплексности, после преобразований и упроще
ний получаем
а0 -
[(-z- cos kR + sin kR sin .!fд -
·Н
=
-
z -а cos kR 2 coska)
1-0 4:лd
cos ffi t
R2
R1
1
2
+ sin ffi t (..:._ sin k R
1 -
R1
(1 .3)
-coskR2 sinka- z R2 a sinkR2 coska)J .
ем
В квазистационарном приближении, nрене:брегая запаздывани
по фаз е распространяющихся электромагнитных процессов и
неравномерностью тока вдоль провода (что соответствует исполь
зованию постоянного тока и тока частот индуктивной связи, т. е .
. при
k = 2л/Л-+0) выражение
-Н=а
- -10
0
4:л d
Выраж е ние
ражения
для
(1.4)
(
-
(1 .3)
упрощается:
z z-a) cos(t)t.
R1
(1.4)
- --
R2
только множителем
напряженности
cosffit
магнитного -поля
ной длины с постоянным током, какое
отличает.ся от вы
проводника
получается
на
конеч
основании
закона Био-Савара в дифференциальной форме:
(1.5)
То, что выражения (1.4) и (1 .5) дают одинаковый результат,
показывает, что выражение ( 1.5) является ча 1стным случаем более
общего выражения (1 .3) при ffi-+0.
Выражение ( 1.3) для поля одного проводника является исход
ным при расчете структуры поля ·сложных антенных систем. Ре-
16
зультирующее поле таких систем в произвольной точке определя
ет·СЯ как результат сложения полей от всех проводников, составля
ющих систему. Так, для простой петлевой ант€нны учитывается
суммарное поле четырех токонесущих проводов.
Поскольку для полей одного проводника в случаях постоянного
тока и тока частот индуктивной связи
выражения
различаются
только на величину cosffit, то также имеют одинаковый вид в выб
ранной системе координат и формулы для определения напряжен
ности
магнитного
поля
в
точке
трехмерного
пространства
и
для
полей прямоугольной петли, обтекаемой этими токами:
н = ~{хо У
4л
+ Уо [
[-1
d2
х - Ь/2 (~
d~6
Ro
__z_(
d~5
(_!____ Rз
23
х + Ь/ 2
Rз
_
Rв
d2
56
х + Ь/ 2 (~
_ z -а)Rв
х - Ь/2)
dШз
_ z -а)-
Rз
R2
z- a(x + b/2_x-b/2J· ] +
+
d~6
Rs
+ Zo у [ -~- (х + Ь/2 _
d35
!..:=.!:.)_1 (_!____R5 - !..:=.!:.)] +
R2
Rв
R2
х- Ь/2)--~-(х + Ь/ 2 _ х-Ь/2)]}·
Rз
Rs
Rв
R2
d 26
Связ ь в плоскости передающей петли. Ча·сто индуктивная связь
о суще ствляется
при
расположении
передвигающихся
аппаратов
в плоскости стационарной петлевой антенны или вблизи от этой
плоскости
-
на
расстояниях
от нее,
меньших
трети
ширины
петли
Ь . Поэтому определение напряженности магнитного поля в плос
кости петли представляет значител ьный интерес .
Напряженность поля провода
конечной
длины.
По
закону
Био-Савара напряженность поля Н, образованного в точке М по
стоянным током, питающим провод конечной
длины
(рис.
1.3),
равна сумме векторов dfi полей, создаваемых в этой точке всеми
элементами провода, т. е. интегралу Н = _1_Jd l sin а 2(r • dl) ,
4л
·
r
распространенному на весь провод от начальной его точки до ко-
Р1И1с . 11.3. К 01п1релелен1Ию .на:п1ряжен~н1О1с·11и
·МЗJ1НIИТНОГ'О
П>О\Л Я
.в
точ.к е М
нечной. При бесконечной длине провода на расстоянии
.R
от про
вода
1
Н = 2лR . о 7 о
8J J
~ ~!ЗСЩ ~'10~;~[\
~i,
lj
!f
.
.
Cloiri~a•й
~.aor. ""1СЧ:~ ~ OOIJOf \
(1.6)
17
В о·бщем случае при конечной длине провода а напряженность
поля, А/м, против середины провода, концы которого видны из
точки наблюдения под углом ат:
н=
/ .
(1.7)
--SlПam,
2:лR
если угол а при интегрировании изменяется от -ат до +ат.
Линия, при движении вдоль которой в плоскости петли наблю
дается характерное изменение поля. Если точка наблюдения на
ходится на разных расстояниях от концов провода (рис . 1.4), то
выражение ( 1.7) принимает вид
F(r,c}
r=0,02
,
100
80
/
20
о
Н
= - 1-
4:лR
i
0,05
!+О
Рис.
Ри,с. 1.4. К .олре,деле
,нию фу,нкцни F(r, с)
1на Р·И>С. '1 .5
0,03
,,..,
60
1
F.(r,
-
0,10
0,2
-1
0,1
11.5.
с)
-
о,з
0,2
Граф.1ш
О,4 c=!!J
фующип
(siп а1 + sina 2).
Так как
_!i_
а1
= ctg а1 ;
sin а1
=
1
Jf 1 + ctg2 а1
Выразим удаление от провода и деление на отрезки а 1 .и а 2 в До
лях длины пр·овода:
r=R/a;
с=а1/а; а2 = (1-с)а.
Тогда
Н--1 [
18
1
4:лаr V1+(~/
+
V1+(/ J
1
-
]-
с
1-с
+---- - I
V
с2 + г2
Y(l-c) 2 +r"
- - - - - -- =-F(r,
---.:.=-
1
4na
r
4na
с) .
На рис. 1.5 приведен график функции F (r, с). Из рассмотрения
графика следует, что напряженность поля провода при движении
точки наблюдения вдоль провода на неизменном расстоянии
от
· него уменьшается только у концов провода, где при работе пет
левой антенны это уменьшение напряженности поля с избытком
компенсируется возрастанием поля примьщающей стороны петли.
Поэтому при инженерных расчетах достаточно определять изме
R
нение
поля провода
от провода Н =
только
1rp (R/a)
с изменением
относительного удаления
для точек, лежащих на линии, перпендику
лярной длинной стороне петли и проходящей через середину этой
стороны и центр петли.
Погрешность, вносимая расчетом поля по формуле для поста~
яю-юго тока. Из приведенного выше следует, что расчет изменения
поля петли при движении точки наблюдения в плоскости петли
через
ее
центр,
хотя
и соответствует частному случаю,
ражает изменение поля
при движении и
хорошо от
по другим линиям
в
пло
скости петли. Поэтому определение погрешности, вносимой расче
том напряженности переменного магнитного поля по формуле для
постоянного тока, выполним для точек на той же линии.
Сравним напряженность поля, вычисленную
по
· ф-ле
(1.3),
учитывающей неравномерность тока в антенне и запаздывание
его по фазе, с результатом расчета по ф-ле (1.5) для постоянного
тока, не учитывающей ни одного из упомянутых факторов.
В табл.
1.1
приведены
резуJ1ьтаты
сравнительного
произведенного для следующих условий: частоте
150
·
расчета,
кГц-высшая
частота диапазона, используемого для индуктивной связи; длине
антенны а= 160 м и ширине Ь = 40 м-близкие к средним, часто
встречающимся,
расчетные
точки,
взятые
в
плоскости
петли
на
линии, проходящей через середины длинных сторон внутри антен
ны и
за ее пределами.
Из рассмотрения табл.
пряженности
переменного
1.1
следует, что замена вычислений на
магнитного
поля
вычислением
напря
женности по стоянного магнитного поля для указанных выше условий
приводит к погрешности (не превышающей +5
для 11 точек
ИЗ 12.
%)
При этом замечается некоторое возрастание погрешности по
м ере удален ия точки наблюдения за пределы антенны на расстоя
ния, большие Ь/2, где сильнее сказывается процесс запаздывания
по фазе за счет увеличен ия расстояния. Указанная величина пог
решности определена для наивысшей частоты индуктивной связи;
л.ття более низки х частот она будет меньше.
Кроме
того,
для
практики индуктивной связи удаление
от провода
антеhны
на
!~
расстояния, большие половины ширины петли, не является типич
ным 1>.
ТАБЛИЦА
!.!
Сравнение 3,начений напряженности магниmого поля петли,
вычисленных по формулам для переменного и постоянного токов
х,
15
19
21
2, 1
3,57
15,8
14,9
1,76
2,18
3,7
16,45
15,55
-0,06
-0,08
-0,13
-0,65
-0 ,65
-3,41
-3,68
-3 ,52
-3 ,94
-4,05
о
5
1о
1,59
1, 7
1,65
-0 ,06
м
Абсолюwая разность
(Н--Но) · 10- 3 ,А/м
011Н{)IСИТеЛЫ!аЯ
раз,ность,
%
- 3,64
1
~~- -~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
х,
м
25
н_.10- 3 , А/м
Абсолюmая разность
(Н_-Н0 )·10- 3 , А/м
Оmосителын а я
разность,
%
1.3.
35
40
45
0,702
0,468
0,337
0,248
1,235
0,732
0,492
0,354
0,266
-0,045
- 0,03
-0 , 024
-0,017
- 0 ,018
30
1
2,69
1 · 1,19
2, 79
1
-0,1
1-3,58 1-3,65 1-4, 1
1 -4.88 1-4,8
50
1 -6. 17
Напряженность магнитного поля горизонтальной
передающей антенны-петли по формулам
для постоянного тока
Условие обеспечения связи. При отсутств·ии существенных
искажений структуры поля крупным металлическим оборудовани-
1> Кrа1к показ.а1но в rГJJ . 2, 10пределение на1пряжен,но~сти поля без учета :влияния
земли ,во~осит 1Поrре~шно,сть, rв :не1 сколыко .р.аз ~большую 5
Поэтом у :иrспол ьз10;ва1н,ие ' с-ОК'Р ащающих 1ра,счет .п,р.осты.х фо1р;;11ул, <'П•р.аве,цли,вых для по1стоя.н:Н·ОТО
%.
Тlок.а,
.д!апу1ст,и"<1 0
лишь
1в
чаrстных
.случаях,
когда
1влия,ние
земли
.ИJLИ
·аrрмиро
,ва:но~ ог·о rюла
(пе·р€11<;р ытrия) ,несущественrн·о. Эт:и фор1мулы m•о.стоя1н1ного то1к1а
ис:польз ую11ся 'В 1гл. ,! :для ка чественно й оценки •влия.ния ютдельных 111 а,рамет.ров.
.а1нтенrн
1н.а :н1а1П·ряжен1н,01сть 1Поля.
Во ·в1С€Х 1 следующ.и:х i!'Ла.вах ,влия.ние 'сре,цы учитывается.
20
ем и арматурой здания наименее благоприятные условия для свя
зи
создаются при расположении
передвигающегося
аппарата
в:
центре горизонтальной петли,
что
соответ.ствует
наибо.п:ьшему
удалению его от проводов ·Стационарной антенны. Поэтому, осу-
ществив
надежную
связь
стационарного
аппарата
с
подвижным,
когда последний находится в центре площади, охваченной петлей"
тем самым обеспечивают связь в пределах всей площади петли ..
Напряженность поля пет левой аf-!.тенны в ее плоскости. В пло
скости
антенны-петли
результирующее
поле,
создаваемое
токоне
сущими проводами на площади , охваченной петлей, равно сумме
полей сторон петли.
Сложение полей на площади, ограниченной антенной, умень-
шает неравномерность поля между проводами, обусловленную па -
дением
напряженности
по
мере
удаления
от
токонесущего
прово
да. Это уменьшение неравномерности
поля
полезно,
так
как
снижает требование к чувствительности передвигающихся прием
ников.
Определяя поле в центре петли в ее пло·скости как сумму по
проходящим по всем четырем сторона м~
лей, создаваемых током,
антенны
имеем (рис.
[20],
1.6),
А/м,
--1
1
I=f
\
А
~' ""--
i
Ь=20м
' '-
чо
100
200
50 100
Р,ИJс.
:J .б.
К -0111~ределе•нию 1на -
пряженности
ЛО"1.Я
ее
Но
в
Рис.
магнитного
це1н.тре
ПЛ-СЖЖОС'ГИ ЛО
1.7.
центре
Напряженность
петли
в
магнитного
зависимости
ф-ле
:n; Ь
н = _!{__ YI
Ь
Н0
в•
петли
а.
( 1.8)
+ tg
2
am
=_!:!__К.
tg ат
(1.8)!
:n; Ь
Произведя замену в ур-нии (1.8) -tgam=a/b,
жение для Но в центре прямоугольной петли
:n;
поля
длины
пет л,и в
Но=~ YI
0
от
"
400
JOO
+ (а/Ь)2 =
а/Ь
~ v~
:n;
Выражение ( 1.9) (несколько
раньше Забоклицким [9].
Ь
а2
иным
+
получаем
1 .
путем)
выра --
(1.9)·
было
получено1
21-
Изменение минимального значения напряженности магнитного
nоля Но в центре петли в зависимости от длины и ширины петли
{без учета влияния полупроводящей среды, над которой осущест
.вляется связь) поясняется рис. 1. 7, построенным по ф-ле ( 1.9).
Изменен ие длины а влияет на величину Но только при коротких
петлях, когда центр петли оказывается вблизи от сторон Ь пере
дающей петли. В петлях, длиннее 150-200 м, на величину Но в
центре петли влияет только ширина Ь.
В центре передающей петли -кольца диаметром D Ho'=I/D, А/ м.
Вне прямоугольной петли в ее плоскости напряженность поля
такая же, как и в центре, наблюдается напротив середины длин
ных
сторон
на
расстоянии
от
них,
меньшем
половины
ширины
петли.
В реальньrх условиях длина а петлевой антенны значительно
превышает шир1шу Ь. При этом [10] обычно для центра петли
максимальная величина tga=a/b отвечает
условиям
tgam~2;
ат~ 63°; sinam= О,9-;-1,0. Следовательно, определение напряжен
ности поля, создаваемой одним проводом
конечной
длины,
по
ф-ле ( 1.6), а не по ф-ле ( 1.7), вносит при указанном условии по
грешность не более 1О%. Если же а : Ь ~ 3, то погрешность
не превышает 5 %, если а : Ь ~ 1О, то погрешность менее 0,5
%.
этого
следует,
что
напряженность
поля
в
основном
не
Из
создается
лишь той частью токонесущего провода антенны, которая близка
к точке наблюдения: длина этой части провода превышает ра·с
стояние от провода до точки поля лишь в 3-4 раза.
Вне площади, ограниченной петлей, поля параллельных про
водов
имеют
мерность
встречное
направление,
результирующего
поля,
и
это
связанную
увеличивает
с
неравно
удалением
от
про
вода . Вызванное этим ослабление поля полезно, так как позволя
ет антенны разных сетей связи, достаточно ра'Знесенные по гори
зонтали, использовать для работы в общих частотных каналах
без в з аимных помех .
В точке М (рис. 1.8) вне площади, ограниченной петлей, но в
ее плоскости на линии, проходящей через центр петли перпенди
кулярно к ее длинным сторонам,
все четыре токонесущих провода
петли создают напряженность поля, А/м,
нR =
1
= 2л
1
.
--S1Па1
2лR
{
1
V(a/2)2
+ Y(a/2)
-
(R+
Ь)
· а2
SlП
+ -/("А
SIП 1-' 2 ла
+ R2 (~-~)+
\ 2R
а
1
2
f ---
2л
+(R+b) 2
[ 2(R+b)
_ _а____
а
2(R+Ь)
1}
=
1
" 1-'1
А)
SlП
ть.
=
(1.1 О)
/
Расчет показывает, что в плоскости петли по мере увеличения
расстояния от провода передающей антенны до точки наблюде
ния напряженность поля вне петли,
образованного
встречными
полями параллельных проводов, уменьшается тем быстрее,
чем
меньше
Q2
ширина
петли.
Условие исключения направленного
петлевая
стационарная'
и
рамочная
действия антенн.
передвигающаяся
используются в горизонтальном положении,
а
Когда
антенны
ферритовый стер ~
R
Ь
Петля
~
Рис. 1.8. К определению н апря
женности магнитного поля Н н по
Ри с.
ной
ф - ле (1.10) вне площа ди, охв ачен
ной пет лей, в ее плоскости
жах здания по ф-лам
жень
магнитной
кальном
антенны
положении,
-
связь
в
1.9.
К оп р еделе нию в ер т и ка ль
соста вл яющей
напряженности
магнитного
случае
его
осуществляется
поля
на
различны х
при м енения
с
эт а
(1.lll)-(1 .14)
помощью
в
-
верти
верти к аль
ной составляющей магнитного поля и направленное действие ан
тенн в горизонтальной плоскости отсутствует.
Вертикальная составляющая напряженлости магнитного поля
при разносе горизонтальных петлевых антенн по вертикали.
По
мере удаления носимого аппарата от плоскости горизонтал ь но й
стационарной антенны-петли , ч то имеет место при использо ва нии
одной петли для охвата связью нескольких (трех-четырех) эта
жей здания , связь ослабляется, во-п ервых , в результате увел иче
ния расстояния между передающей и приемной антенна м и , во
вторых, из-за уменьшения используемой на приеме вертикальной
составляющей при наклоне вектора напряженности поля (рис. 1.9) ,
в-третьих, вследствие экранирующего
действия
железобето н ных
междуэтажных перекрытий .
Поскольку, ка к следует из выражения ( 1.7), напряженность
магнитного поля каждого провода петли в зоне индукции обра тно
пропорциональна
первой степени расстояния ,
переход с нос и мым
аппаратом из плоскости петли на другие этажи может быть уч
тен введением множителя cos0 1• Отклонение вектора напряженно
сти поля длинной стороны петли от вертикали для точки на,блю
дения
вне
плоскости
петли
учитывается
введением
еще
раз
т о го
же множителя cos0 1• Экранирующее действие п перекрытий, раз
деляющих передающую и приемную антенны, ослабляет пол е в
0,9n раз [11] .
Та ки м обра з ом, обозна ч ая напряженно сть м а гнитного п оля в
центре плоскости стационарной передающей петли чер ез Но, а в
точке приема вне плоскости петли над центром охваченной петлей
площади через Н1, А/м, имеем
(1.11)
Здесь в соответствии с приведенными обозначениями при монта
же стационарной антенны-петли, например, на уровне перекрытия,
разделяющего первый и второй этажи :
О,5Ь
cos 0 =
:г:~;:=.:;;:===:==:;::::;:=--
1
Н
1
=
Jf(0,5b) 2 +(n1 h+J)2
'
О,9пьуа2 +ь2
!
]
(1.12)
09п
2na[(0,5b) 2 +(n1 h+1) 2J
(О,5Ь)2Н0
(0,5Ь) 2 +(п1 h+1) 2 '
='
-где п1-число перекрытий, отделяющих приемную антенну от пло
,скости стационарной передающей; h-высота одного
этажа; Ь
ширина стационарной антенны-петли, охватывающей здание. Вы
·СОта приемной антенны над уровнем перекрытия принята равной
1 м.
По расчету еще более ослабленным оказывается поле при пе
ремещении приемника в точку над или под проводом петли . Если
.а~Ь, то
н
=
2
В
( 1.13)
·проводом
о 9n но cos 0
,
2
о. 5 ь
2
уь2+(п1h+1)2
=
с!.
( 1.13)
учитывается, что вертикальная составляющая поля над
со зд ается
только
одним
из двух
параллельных проводов
петли 1 ), множитель cos0 2 обусловлен наклоном вектора напряжен
ности поля, а дробь с корнем учитывает влияние увеличения рас
·Стояния точки наблюдения от возбуждающего поле токонесущего
:провода:
'
ь
cos 82 =
уь2·+ (п1 h + !)2
п
1
;
(1.14)
ьуа2 - ь2
Н2 = 0,9 2п11[ь2+(п1h+
п
JJ2J
- (О,5ь)2
I = 0,9 ь2+(п1h+
!)2
Но.
В ф-лах (1.11)-(1.14) не учтено влияние наклона векторов
Н от удаленных коротких сторон петли, что при а: Ь ~ 10 завы
шает значения Н, менее чем на 5
Наклон всех векторов над
центром петли учитывается ниже [см. ф-лы (1.'15) и (1.16)].
%.
Вертикальная
составляющая
напряженности магнитного
поля
rнад центром горизонтальной прямоугольной петли.
В
точке М
(рис. 1.10) на перпендикуляре, проходящем через
центр
петли,
вектор напряженности поля от одного провода длиной а Но =
.
= -1- sш
а. 1 ;
вертикальная составляющая
2nR1
1
.
1
'
= - - sin а.1 cos 81 ; аналогично
2nR1
этого вектора
н
·
У~ =
1 > Пра1ктичес:к,и, :даже [!РИ 1н.аа<ло111е аi:рю~м1н•ой .а1нтенны 1на 3--5 1Г1рад,']'1СОs у
стены ·будет iСJК.азывать~ся ~поле .и в1'01р о.го ;провод.а [!ередающей антен·НЫ, в ре
.зультате ·Чеr.о .на11.ряжен1ность сrюля для [J.риема ~будет -больше 1величи.ны, выч.и1слен1Ной по ф -ле 1('1.IЗ).
·
12ii
Н уь =
- 1-
2nR2
sin а2 cos 82.
1.1
Рис.
лению
О. К опреде
вертикальноw
составляющей
женности
поля
напря
магнитног()•
над
петлевой
центром
антенны
прюю угольн·ой ФO!JJ·MЬI'
Вертикальная составляющая напряженности поля Ну, образо
ванного
всеми
четырьмя
Ну или
=
токонесущими
sin CG1 cos 81
2nR1
Ь/2 а/2) = !.!!!!__
Rз R~
4 n Rз
+
_!_ (а/2 Ь/2
n Rз Rf
+/+
где
Ri = (+у + h2 ; R~ = (
Rз =
проводами
н z = 2 ( -1-
v(; (+)
у+
2
+h
2
петли:
1- sin CGz cos_82) =
+ -2nR
(-1- + _1_)
(l .l 5)t
2
RI
R~
'
h2;
•
На рис. 1.11 приведены кривые напряженности поля на раз
ной высоте над центром прямоугольной петли длиной а в зависи-
t!j-
flo
J{J h=f
I=fA
h=O
20 h=5
h=9
ш h=1J
h=20
qо 10
20
а»Ь
30
40
50
hµ
Рис. 11 .11. Напряженность магнитного
поля на высоте h, м, на д центром
[!;рЯ•М'ОУ•ГОЛЬ'Н1()1Й 111етли ДЛ.ИiНОЙ а и ши
риной Ь
.Р,и.с .
ной
•1.12.
:К •<щределению •вертиG{аль
-со.ст.а~вляюще й
м•а,nн•ИГ.НОiГ·О
!ПОЛЯ
.над
н.а·п~ря.жещюсти
1Це!Н11Р ·О'М
коль
цевой а.нтенiНы
25
мости от ширию:~I петли Ь. С увеличением высоты h поле ослаб
ляется, но меньше разли~rается у петель разной шириньi.
Кривые рис. 1.11 следует учитывать nри выборе местоположе
ния
петли
карманные
относительно
плоскостей,
по
которым
перемещаются
приемники.
Напряженность магнитного поля на перпендикуляре к центру
плоскости круглой петли. Если передающая антенна имеет форму
кольца,
тор
то
в
точке
на
напряженности
перпендикуляре к
продольной
образованного токонесущими участками
направлению
поля
.
от
с
центру
составляющей
перпендикуляром,
равноудаленных участков
а
при
·
ее
плоско·сти
суммарного
кольца,
радиальная
век
поля,
совпадает
по
составляющая
инт·егрировании
уничтожа
ется. При монтаже такого кольца в горизонтальной плоскости
вектор поля на перпендикуляре направлен вертикально (рис. 1.12):
Н '=_!_
2
z
+Rh2)з12
2
(R2
(1.16)
Вне перпендикуляра к центру плоскости радиальная составля
ющая поля
не равна
нулю, так как разделенные диаметром
петли,
разноудаленные от точки наблюдения участки кольца, создают в
точке наблюдения встречно направленные поля различной ампли
туды.
1.4. Электродвижущая сила, наводимая стационарной
горизонтальной передающей антенной-петлей
в малогабаритной приемной антенне
Условие, при котором магнитное поле в приемной антенне
можно считать равномерным. В практике индуктивной связи отно
шение ширины стационарной горизонтальной петлевой передаю
щей антенны к диаметру передвигающейся приемной имеет вели
чину порядка 10 3 -10 4 , а отношение площадей антенн превышает
значение 106- 10 8 . Поле петлевой передающей антенны неравно
мерно, но при указанном отношении площадей в пределах «то
чечной» площади передвигающейся приемной антенны поле пере
дающей
изменяется 1:ак мало,
что может
рассматриваться
как
равномерное.
Электродвижущая сила в приемной антенне,
находящейся в
центре прямоугольной передающей петли, над центром и вне пет
ли в ее плоскост:и. Если площадь S, ограниченная витком провода,
пронизывается силовыми линиями равномерного магнитного поля
с напряженностью Н, то магнитный поток, действующий в преде
лах этой площади, количественно равен
µHS,
где µ-магнитная
проницаемость среды, охваченной витком .
Если магнитное поле создается переменным током, а приемная
антенна имеет
w
витков, то действие магнитного поля, связанного
со всеми витками, выражается потокосцеплением
возбуждаемая переменным магнитным полем ЭДС
26
Ф=µHSw, а
dФ
dt
=
е= -
d
dt
(µ Н S w),
-
где производная от магнитного потока по времени dФ/dt характе
ризует скорость
изменения
магнитяого . потока.
В приведенные выше формулы
для
напряженности
поля Н,
создаваемого передающей антенной, входят постоянные величины,
которые от тока не зависят.
Это 2К/nЬ---'-из выражения
( 1.8) ~
т/Ь-из (1 .10); О,9nсоs 2 8 1 -из (1 .11) и с-из (1 .13) . Те или
иные
из
этих
постоянных
величин,
а
также
неизменяющиеся
с
током величины µ, S, w приемной антенны переносятся в выра
жения для ЭДС. Кроме того, в эти выражения входит производ
ная от величины переменного тока. Если ток изменяется по коси-
нусоидальному закону, то _3__ (lmcosrot) = -1ro/msinrot, откуда Б
dt
частн о м
случае ,
когда
передвигающаяся
приемная
антенна
дится в центре передающей петлевой антенны, имеющей
прямоугольника, мгновенное значение наведенной ЭДС
е= 2 ~m µSwro VT
sinrot.
нахо
форму
(1.17)
Если прие мн ая
линии ,
антенна на ходится вне петли, в ее плоскости н а
проходящей через центр площади, охваченной петл ей, и
перпендикулярной
длинным
сторонам
антенны,
то
на
основании
( 1.10)
е=
+
ImµSwm{
2л
f (a/ 2) 2
1
+ (R + Ь) 2
_.Ei)+
а
(а
1
у (а/Ь) 2 + R2
2R
[2--а-+ Ь)
(R
2 (R
а
]} .
+ ь) sш ro t.
( 1 .18)
Электродвижущая сила в приемной антенне, находящейся вне
плоскости петли прямоугольной формы над ее центром, при учете
поля
только
длинных
сторон
петли
в
соответствии
с
выражение м
(1.12)
е=
2 Im o,gn (0,5 Ь) 2 Уа2
+ Ь2 uS
лаЬ [(О,5Ь) 2 + (n1 h + 1)2)
W(J)
0
•
sшrot.
Над проводом петли в соответствии с выражением
_
е-
(1.14):
0,9п Im 0,5 Ь Уёi2+Ь2µ S w m .
t
л а [Ь2 (п1 h
1)2]
s!П ro .
+
+
В приемной антенне над центром пря м оугольной передающей нет
ли с учетом наклона векторов Н от всех четырех сторон петли
е = lmabµSwm
4л Rз
где
R2 1=
(-1-+-!-)
R2l
R2
2
(f )2+h2; .R2 =(+)2 +h
2
(1.19)
'
2;
Rз={(+/ +(+Y+h2..
27
В приемной антенне над квадратной передающей петлей на вы
соте h)pa
е
=
lm µS ww
2ла hЗ
.
SIП
t
ro •
ЭДС в приемной ан.тен.н.е, помещен.ной в центре кольцевой пе
редающей петли и над центром. В приемной ант·енне, помещенной
:в центре передающей кольцевой петли,
е = lmµS ww sinro t;
D
;Над центром коль:девой петли радиуса
е
=
lmR µSww
h2)з12
2 (R2
-~~--=--с=- SIП (J)
+
:или приближенно при
е
=
h2 )p'R 2
lmR 2 µSww .
2hЗ
·R
t
.
2
SIП (J)
t•
При на·стройке контура приемной антенны-рамки в резонанс
напряжение на ее выходных зажимах
возрастает в Qэ раз, где
1Qэ-эквивалентная добротность контура, определенная с учетом
.влияния
шунтирующего
контур
О применимости формул гл.
мулы
для
поля
.апределенных
входного
.сопротивления
первого
.
:каскада приемника.
постоянного
частных
1.
тока
случаях,
Приведенные несложные фор
характеризуют условия
завышая
при
против действительных примерно лишь на
этом
5%.
связи
значения
в
поля
Для этих случаев
iJHИ позволяют учитывать действие всех факторов, кроме среды,
над которой осуществляется ·связь .
Формулы, учитывающие и влияние среды, приведены в гл . 2 и 7.
Расчет индуктивной связи между петлевой
антенной стационарного передатчика
2.
и малогабаритной магнитной антенной
карманного приемника с учетом влияния
земли и армнрованиой поверхности
2.1. О первом методе расчета поля, учитывающем
влияние земли и зданий
В работе
[9]
был приведен расчет напряженности магнит
ного поля в центре прямоугольной петли, где, как уже говорилось,
напряженность
.имеет
минимальное
значение,
которое,
однако,
должно быть достаточным для надежной связи. Расчет основан
28
ю1 использовании формул закона Био-Савара
тока
для
постоянного
и приводит к выражению
2
21 vь
-2+1,
Но=n
а
где а и Ь-длина и ширина петли.
В этой работе впервые предлагалось учитывать влияние зем
ли, стальных и железобетонных конструкций зданий и различного
оборудования введением поправочного коэффициента, определен
ного в резулЬ1'ате использования данных измерений :
·~-
-
н
-н;-·
где Н _ -напряженность поля, измеренная в армированных объек
тах; Но - напряженность поля в свободном пространстве, рассчи
танная указанным выше способом.
2
Следовательно, Н_
~ Н0
~ 21 vь2
l . В работе приведеn
а
ны (см. табл . 2.1) приближенные значения поправочного коэффи
циента ~ на частотах 25-55 кГц.
=
ТАБЛИЦА
- -+
= -
2.1
Зависимость коэффициента ослабления поля
от конструктивного выполнения зданий
\I(оэффнцнент11осла·
Параметры среды внутри петли
блення
1
Сво'6одное пр ос'I1Ранкmво
НезаС11роенная по1ВерХ1ность
Неар1м1ирова1Нные здания
0,8-0,6
0,6-0,3
0,3-0,l
Не силыно армИ1ров,анные зщания
3дания, мощно а~рмлр{1ванные железобетОl!юм;
11/ехи, оборудова нные С'nальяым1и машИlнамн
Места, окруженные IК'ОНС11ру11щиями, создающими
0,1-0,01
ЭК!ран.ировку
0,05-0,005
Места, э:краНИiJЮВанные се11Ка1ми или овар1Ными ме
талличеоким1и
д,о1в
листами,
в!Ну11рен.ние
Работа
[9]
помещения
су
меньше
и т. д .
0,01
значительно приблизила расчетные значения поля
:к действительным введением коэффициента ~' учитывающего вли
яние среды, охваченной передающей петлей . Однако над одной и
той же землей и над железобетонной поверхно·стью с неизменной
.степенью армирования, как показано ниже, коэффициент .ослаб
ления поля ~ и м еет различные значения в зависимости от площа
ди и высоты подвеса петли 1 J. Так, с увеличением площади в пет
.лю вносится все большее сопротивление потерь. Это уменьшает
ток в петле, а следовательно, ослабляет поле. При одном и том
же токе коэффициент ~ уменьшается при увеличении ширины пет-
1> Что
1не учтено 1В 'nа.бл.
Q;.l.
29
ли неизменной длины. Наконец, знание ~ только для центра петли
не позволяет рассчитывать. поле антенной системы, составленной
больше чем из одной петли. Поэтому задача определения поля с
учетом влияния ·среды в работе [9] решается лишь частично.
Разработка более полного метода расчета индуктивной связи,
учитывающего влияние среды, была начата также с эксперимен
тального определения магнитного
поля
стационарной
петлевой
антенны .
2.2.
Напряженность и коэффициент затухав;ия поля
стационарной передающей горизонтальной
петлевой антенны по экспериментальным
данным
Причины ослабления поля в реальных условиях. Напряже
ние сигналов на выходе горизонтальной приемной рамочной ан
тенны при индуктивной ·связи в реальных условиях всегда меньше
напряжения, которое наблюдалось бы при связи в свободном про
странстве, где нет проводников и диэлектриков. Ослабление поля
в наибольшей степени, как показано ниже, является результатом
влияния
полупроводящей
среды,
над которой
осуществляется
связь, и м а с с металла на площади, охваченной индуктивной свя
зью .
Перем енное магнитное поле сигналов,
создаваемое
токонесу
щи м и проводами передающей антенны, возбуждает токи проводи
мо·сти
в
проводниках
и
токи
смещения
в
диэлектриках,
что
вызы
вает необратимые тепловые потери энергии. Кроме того, состав
ляющая
со з д а нного
этими
токами
поля,
направленная
навстречу
полю п ередающей антенны, ослабляет его. Отношение тока прово
димости
к
току
см е щения
icr
60Л. 0 а
-= ---
где а-проводимость (для сухой почвы в среднем
cr= 10- 3 См/м,
для влажной почвы в среднем cr= 10-2 См/м); ~:/-относительная
диэлектрическая проницаемость
(для сухой почвы е' =4, для
влажной почвы е'
10).
Для сухой почвы на крайних волнах диапазона индуктивной
i(]
60· 7500 - 1о-з
=
связи: на волне
7500 м (частота 40 кГц) -. =
на волне
ia
60-2000· 10-З
18
4
2000 м (частота 150 кГц) -. =
Следовательно, при индуктивной связи
земли
определяе1'ся
практически
только
= 112;
4
i8
= 30.
над землей
токами
влияние
проводимости,
а
не токами смещения. Тем большее значение имеют токи проводи
мости во влажной почве, для которой отношение токов проводи
мости и смещения в 4 раза больше, чем для сухой почвы.
30
,
Еще большее ослабление полезного поля сигналов на,блюдает
ся в современных железобетонных зданиях. Основой конструкции
железобетонных междуэтажных перекрытий являются сетки, сва
ренные из стальных прутьев, которые обладают большой электро
проводностью. Металличе·ские петли,
в которых
возбуждаются
вихревые токи, образуются также сварными карка·сами зданий и
в некоторых случаях- крупным металлическим станочным .обо. рудованием . При горизонтальных петлевых антеннах не оказыва
ют влияния или слабо влияют на связь металлические плоскости
и
сетки,
расположенные
вертикально,
например
металлические
ра м ы окон и дверей , если они совместно не образуют короткозам
кнутых
горизонтальных петель.
Трубы технологического и другого оборудования, как и стан
ки, оказывают различное влияние в зависимости от конфигура
ции: они могут не только ослаблять поле, но, как
бы
втягивая
силовые линии, усиливать его возле себя в пределах ограниченно
го
.
пространства,
а
создавая
поля
рассеяния,
служить
вторичными
излучателями.
Потери энергии на излучение электромагнитных волн замкну
тым контуром петлевой антенны определяются выражением
ФЕ
.
=12 Rт.,
где /-эффективное значение тока в антенне; Rт_, Ом-сопротив
ление излучения. Для петлевой антенны в свободном пространстве
Rт.
=
s2
320л 4 - .
л.•
Под'становка в это выражение числовых значений площади петли
и длины волны Л показывает, что сопротивление излучения та
S
ких
ан тенн
составляет
тысячные доли
ома,
следовательно,
потери
на излучение петл евой антенны в свободном пространстве пренеб
режимо м алы и
мо гут не учитываться.
По значениям напряженности поля к свободному пространству
в наибольшей степени приближаются незастроенные площади и
здания, построенные без железобетона и железных крыш . Однако и
в них поле слабее, чем рассчитанное для свободного пространства.
Условия определения напряженности поля стационарной пере
дающей горизонтальной антенны по экспериментальным данным.
В за мкнутом контуре рамо чно й
антенны
носи мого
прие мника
ЭДС н аводится п ер ем енным магнитным пол ем Н. Площадь вит
ков антенны носимого приемника индуктивной связи на шесть-во
се м ь порядков меньше площади стационарной передающей антен
ны - п етли. Поэтому в пределах «точечной» площади витков нена
груженной приемной антенны поле передающей может рассматри-
,, ваться
как равномерное, а напряжение на входе приемника, В
Ивх . пр = HµSwwQ 3 ,
(2.1)
· где µ=µ',µа_:.__ магнитная проницаемость сердечника приемной ан
тенны, Г/м; · µ'-оrносительная магнитная проницаемость сердеЧни-
31
ка; µ 0 =0,4nlО-6 -магнитная проницаемость свободного простран
ства, Г/м; S и w-площадь витка, м 2, и число витков приемной
антенны; rо-угловая частота сигналов, рад/с; Q 3 -эквивалентная
добротность контура
приемной антенны с учетом
вносимого входным каскадом
Определение напряженности магнитного
передающей· горизонтальной
виях
производилось
с
сопротивления,
приемника.
петлевой
помощью
поля
·стационарной
антенны в реальных усло
переносного
индикатора,
состав
ленного из на·строенной рамочной антенны, резистивного транзи
сторного усилителя, детектора и стрелочного прибора 1J. Индика
тор градуировался на
восьми
частотах от 39 до 150 кГц
при
температуре от 10 до 30°С.
Напряженность магнитного поля, мА/м, по данным измерений
вычислялась по формуле
Ивых
Н=-----
KµS
W(J)Q3
где Ивых. мВ-напряжение на выходе индикатора по стрелочно
му прибору; К-коэффициент передачи цепи от антенного конту
ра до стрелочного приrбора. Остальные обозначения те же, что и
для ф-лы (2.l). Добротность антенного контура Qэ определялась
измерением при расстройке частоты генератора поля в обе сто
роны от резонансной частоты до получения напряжения на конту
ре, равного
0,707 Ирез·
Индикатор
получал электропитание от малогабаритных акку
муляторов через стабилизатор напряжения. Схема одного из ва
риантов индикатора приведена на рис .
2.1.
Погрешность показа
ний индию1тора це превышала ±10% от изм.еряемой величины .
При работе различных
передающих
горизонтальных
петель
индикатор перемещался вне петли по линии, проходившей через
ее центр, перпендикулярно длинным сторонам 2J, . на высоте
Т2П403
ТЗ П403
1,2 м.
R22 470
-Г-f88
}Jx1д-OI
+
Рис.
2.'1.
Схема и.н.ди1ка1'01ра ·На1пря.же-н н·о1сти 111оля
IJ Ча~сть .из:ме ре.и.ий 1быJ1а •выпол.не1Н а .с 1маrн.итной а•нте~н1ной н а фе.рр•ит ов•DМ
стержне.
2J Дл я 0111.ределения :ве·рпrк альной -с·о1ста·вляюще й ,УJ.а;rнит.н.оU'о п•оля 1Показа1н·ия
инди·катор а Ф•mоир·о1в1али1сь при •Г·оризоят.аль.но•м ' n.оложени.и 111рием;ной р.амк·и ил·и
п.ри верт:и.кал1>ном IПОJюжен.ии 1Прие:vr1н.ой ' а1нт€нны ва фер.рит·ов·ом 1стерж1Не. .
32
·
Ток в передающей петле при измерениях на раз ных частотах и
в разное время изменялся от
80 до 130 мА. Вычисленные по
(2.1) значения напряженности поля пересчитывались для
100 мА . На приводимых ниже рисунках отмечены точками и
гими
зна1ками
зна~чения
ф -ле·
тока
дру-
напряженности
поля в децибелах 1по отношению к величине Н =0,265 мА/1м.
010
20
30
40
Напряженность поля и коэффициент
его затухания над землей. На рис. 2.2 по
~ 5 1--~...__-f--+--+-'--i
ка1заны
-10 1----+~~----+--+-----1
относительные
зна~чения
напря-
жености поля Hz, дБ, передающей пет
ли с размерам.и 100Х80 м 2 , лежавшей на
почве стадиона (h = O) . При лИJнейной
·15
шкале . раосгояний от пр1овода петли вне -20 °вокrц
ее площади ·и л1огарифмичес1кой шкале
•9В
-25 о 126
значений напряженности поля на перпен-
•fSB
дикуляре к iСередине длинной ~стороны на
_30 J---+-
расстояния,х,
представляющих
- + - - - + - - -.......t--r
~интерес
для индуктивной .связи (десятки метров), НiJБ ~~-~------~
точки значений напряженности поля, вы- '
ражающих зависимость Н =чJ (R), ра1спо-
Рис .
лагаются на 1ПрЯ'мых линиях (за О дБ при
нят уровень при
определить
по
R = 10
м). Это позволяет
экюпериментальным
дан-
Напряженность
2.2.
М13.Г1НИ11!ЮГО
ПОЛЯ
!ООХ80
лежавшей
м2 ,
'!leTJIJИ'
на•
~сухой [ЮЧве, по ~д.а1нным из
.
мерений
ным коэффициент затухания на 1пряжен~ности поля Л , дБ/м, по мере
удаления от провода передающей петли. Та~к, в диапа'Зоне ча~стот
80-158
кГц э·ют коэффициент (<см. рис. 2.2, пря1мая линия) для
мв среднем оказался равным округленно 0,7 дБ/м.
R = 10+60
На рис. 2.2 нанесена также кривая, точки которой вычислены
по ф-ле (1.10). Сравнение обозначенных точками и прямой лини
ей перечисленных экспериментальных данных (отражающих влия
ние всех действующих факторов: раССТОЯНИЯ ДО провода петли, КО
НеЧНЫХ размеров петли и токов в почве) с расчетной кривой, по
строенной без учета влияния почвы, показывает, насколько пр и
индуктивной связи земля уменьшает напряженно'Сть
поля.
На
отрезке
15+50 м по расчету Л=О,36 дБ/м, а по эксперимен
R=
тальны м данным Л=О,7 дБ/м, т. е . в
2 раза больше расчетного
значения.
Как будет показано , при движении точки наблюдения по упо
мянутой выше линии изменение напряженности поля, ·обусловлен
ное конечными размерами петли, · вызывается практически толрко
составляющей поля, возбужденной ближним к точке набл_юдени~
токонесущим проводом антенны. Учитывая это, для компенсаµ~I;I
падения напряженности поля от уменьшения угла ат при ущ~ле
нии от провода добавляется для
всех расстояний R к .отнq~;Н.~
тельным
значениям
напряженности
риментальным данным, показанным
равное
2- 130
поля,
на
вычисленным
рис.
2.2,
по
эк~д~~
число де.ци9,~r!;,_
· п·;-:
33,
20 Jg - - siп ат
= 20 Ig J/ (0,5a)2 + Rz
О,5а
.
Такой пересчет приближает полученные экспериментальные
данные к условиям работы в поле токонесущего провода беско
нечной длины.
Наименьшая
поправка
для R= 15 м составила
+о,35 дБ, наибольшая для R=50 м- + 3,0 дБ. Прямая, проведен
ная через точки зна чений напряженности
поля,
увеличенных с
учетом поправочной формулы, позволяет определить коэффициент
затухания ,Л = 0,67 (вместо 0,7 без поправки). Так как при связи
над земл ей для ориентировочного расчета учитывается прибли
женное значение Л, то пересчет поля по приведенн ой поправочной
формуле не производится.
На рис. 2.3 показаны относительные значения на·пряженности
Нж rоризонтальной передающей петли над черноземом парка. Для
частот 80- 126 кГц приближенно значение коэффициента затуха
ния (см. рис. 2.3) определено равны м 0,7 дБ/м.
40
30
20
1fJ
fJ
R,м
50
НR 1 дб
-5
,5
--10
о
-15
-5
-20
-10 .
-25
овокrц
0JООГц
•98
-JO
3000
• fDOOO
-15
0
Df26
-20
fO
lk,
Рис.
2.3.
Р,и,с.
Напряженность
·мmи11но,r.о
[J<ОЛЯ
ШОХ80
лежавшей
м2 ,
черноземе,
по
д анны м
.nетлн
R,м
Н.а.п~ряжен,но.сть - ФJа.г
2.4.
НИ'i'ного
JO
20
iПОЛЯ
ЗJB'Y'J(OIBЫX
qa.c гот
П() д1анsым из·м€реяий ,при 1р.а1бо
те
передающей
петли
12 5Х
Xrll15 мz на высоте 3,5 м на д
на
изме
·реннй
а1сфальт()'М
Такое же значение коэффициента затухания
поля на звуковых частотах
300, 3000
и
10 ООО
дали
Гц вне
измерения
петли,
под
площадью
вешенной на высоте 3,5 м
над
асфальтированной
(рис. 2.4).
При измерениях над землей на разных объектах, при связи на
одних и тех же частотах, на расстояниях, равных до 50 м от пе
редающей петли, подвешенной на одной высоте, наблюдался раз
брос зна чений, чаще всего в пределах до +О,1 дБ от Л=.0,7 дБ/м.
Этот раз брос вызван следующим . Известно
м
[ 12], что
проводи-
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ill!m
масть сухой почвы в
водимости
земли
раз меньше влажной. С увеличев-ием про
10
возрастают
вихревые
токи,
связанные
с
ниии
тепло в ые п отери, поле этих токов и коэффициент затухания поля
· петли, что согласуется ·С приведенным
в табл . 2.2 результатом
расчета 1J зависимости затуха•ния от проводимости земли.
ТАБЛИЦА
2.2
Расчетные зкаче.кия коэффициента затухания при удалении от петли
ка расстояние R=lS-:,-90 м
Влажная почва
л
•.
м
- 2
а=З·IО
1 а=З· 10 - 2 ;
. h=5
;
h=O
7500
3000
2000
0,64
0,705
0 ,74
Сухая почва
1 a= l · IO- 2 ;
h= O
0,60
о 67
0,68
1 a=l·IO - 2 ;
h=5
a=l ·IO-3 ;
h=O
0,46
0,58
0 ,48
0,60
0,66
j
h=5
0 ,37
0,40
0,3!'!
0,39
0,40
0,61
-З;
а=1·10
Измерения поля выявили возрастание коэффициен та затухания
с повышением частоты, что также согласуется с ра счетом (см..
табл.
2.2).
2.3.
Эмпирические формулы для расчета
напряженности поля стационарной rоризонтальной
передающей петли
Эмпирическая формула для расчета напряженности поАл
горизонтальной передающей пет ли над земл ей. Хорош ая повто
ряемость во всех сериях измерений расположения значений напря
женности
поля
по
прямым
ных графиков, позволила
линиям ,
как
это
следует
из
пр иведея
предложить для ориентировоч ного рас
чета напряженности магнитного поля, мА/м , одиночного провода
при индуктивной связи над землей простую формулу, обобщаю
щую да н ные из м ерений [ 13] :
НR
= 0,0029f · 1о-о . оsл (R-
IO) ,
Здесь Нн-напряженность поля
щей
в плоскости
мА/м.
(2.2а)
на линии наблюдения, проходя.
передающей петли через
ее
центр
перп ендику
лярно длинным сторонам, мА/м; /-ток в петле, мА; Л-коэффи- ·
циент затухания, который посл е новых исследований может быть
принят над влажно й з емлей равным
точки на·блюде ния
вне пл ощади ,
петли , м. 1
Если отношение
0,5a/1R<2,
0,7
дБ/м; R-расстояние от
охв аченн ой п етл ей,
до
провода
то в выражение (2.2а ) добавляется
множитель, учитывающий ограниченную длину пр о вода :
HR =
0,00 29/ . 10-о.оsл
= 0 0029
'
1 > В ьr.п ол.н€1ННОJ'·О
2"'
0 ,5 а
у (О ,5 а)2
ic
+ R2
<R-IO)
sinam =
f. l о-О, 05Л( R-10)
и01юльзов"11НИ€М 1д.а.нн ых та1бл.
•
i2.'3.
(2.2б)
R
В ф-лы (2.2) входит расстояние
только до ближнего право~
да петли. Определим при этом погрешность, учитывая что в ре
альных условиях значение коэффициента затухания определяется
влиянием всех четырех проводов. При отношении длины петли к
ее ширине а/Ь?;:;4 погрешность от пренебрежения влиянием поля
коротких сторон менее 3 %. Так как поля двух параллельных
длинных
сторон
вне
петли
направлены
нанстречу
друг
другу,
то
отношение разности напряженности этих полей к напряженности
пощI ближнего провода после сокращения множителя 1,1·1·10°·05
10- 0,05 Л R -
10-0,05 Л
10-О,05 Л
<R+Ь>
R
=
1-
10-0,05 ЛЬ =
1 -
~-
.
}Iад землей при ширине петли Ь=40; 50 и 60 м, т. е. при про
изведении ЛЬ=28;
35
и
42, выраженная в
4; 1,8 и 0,8 %.
процентах погрешность
сос-т~вляет соответ·ственно
Это указывает на при
емлемость для инженерных расчетов ф-л
(2.2а),
(2.2б), учитыва
~рщих поле только ближнего провода .
, Формулы (2 .2а), (2.2б) применимы только при значении R?;:;
?;:; 10 м, так как при меньших расстояниях закон изменения поля
все в большей степени приближается к закону Био-Савара-'ПО
ф-ле (1.6) Наибольшие возможные значения R в ф-лах (2.2), а
также в ф-ле (2.4), ограниченные ослаблением сигнала, соответ
ствуют нер авенству R~ (40-;--50)/Л .
, , Qпределим , насколько по формулам, не учитывающим влияния
сре)iы, над которой осуществляется связь, поле
в центре
петли
боJ1ьше, чем на равном расстоянии от провода вне ее. Исnользуя
ф-.тiу (1 .7) или (1.10) и учитывая поля только двух параллельных
длИНJ-!ЫХ проводов, для точки вне петли, лежащей на прямой, про
ходяпiей через центр петли на
расстоянии R=0,5b от провода,
и,меем
1-Н=Н -Н2 = -1- - - -
2лR
1
2л(R+Ь)
!Ь
2л(R+b)R.
!
В центре петли Но=2Н1= - .
лR
Отношение полей
Н0 = _!_ .
/Ь
Н
лR. 2л(R+b)R
,
2 (R
+ Ь)
Ь
При R=b/2 Но/Н=З или 20lgHo/H=9,5 дБ.
,
Однако чем больше значение коэффициента ослабл ения Л, вно
симого средой, тем в большей мере напряженность поля опреде
ляется расстоянием от провода
и
параметрами
полупроводящей
среды, тем в меньшей мере вне петли влияет встречное направле
ние полей разнесенных параллельных проводов и, как следствие,
~,м: 'больше приближается напряженность поля в центре петли к
удвоенному ее значению вне петли (т. е. большему на
6
дБ) на
равном р а сстоянии от провода. В реальных условиях поля в цент
ре
36'
и
вне
петли
на
равных
расстояниях
от
провода
разли ч аются
меньше чем на
:этим
для
9,5
дБ и больше · чем на
надежности
связи
6
напряженность
дБ. В соответствии с
поля
в
центре
гори
зонтальной петли, мА/м (где из-за наибольшего удаления от токо
несущих проводов поле, как правило, минимально) можно при
нять ориентировочно в 2 раза большей, чем вне петли при
=0,5Ь над землей:
R=
Но =
0,00581 :1о- 0 • 05 л (О. 5 ь - !О) sin tXm·
(2.3)
При а~Ь и движении точки наблюдения внутри передающей
петли
через
ее
центр
перпендикулярно
одного провода возрастает,
зультирующее
поле
а поле
изменяется
длинным
другого
при
этом
-
так
сторонам
ослабляется.
же,
как
поле
Ре
изменяется
напряжение на зажимах той же петли, используемой для приема
!С игналов передатчика,
рис.
токоне сущих
R
передвигающегося.
Результирующая
4.1).
проводов
петли
в
точке
от ближнего провода, мА/м,
Н
рез
= 0
'
пО'перек
напряженность
0029.J(l0-0,05Л(R-10)
поля
между ними
+
петли
(см.
двух . длинных
на
расстоянии
·
l0-.0,05Л(b-R-10)]
•
Эмпирическая формула для расчета напряженности поля гори-
зонтальной передающей петли над железобетоном. По данным
измерений при индуктивной связи
над (под)
железобетонным
междуэтажным перекрытием, содержащим 20 кг стали на 1 м 2
площади, Л = 475 дБ/м, а напряженность поля одиночного про
в ода
[14], мА/м,
0,0066 f · 1о-О,О5 Л (R-
НR =
5 ) sin tXm·
(2.4)
В центре петли над железобетоном
Н0 = О,0132/·lО- 0 • 05 л<о.sь- 5 >
sinam.
(2.5)
Числовые значения коэффициента затухания Л по данным из
мерений поля для индуктивной связи над железобетонными по
верхностями
с
различным
-оборудования на
1
количеством
стали
арматуры
здания
и
м 2 , как и над землей различной проводимости,
а также диС'персия этих значений подлежат уточнению в результа
те накопления и статистической обработки данных достаточного
числа измерений'>.
Применение эмпирических формул для расчета напряженности
.поля передающей петли вне ее плоскости. В тех случаях, когда
приемник перемещается в здании вне плоскости передающей пет
ли, результаты вычислений по ф-лам (2.3) и (2.5) умножаются на
.
0,9ncos 2 8 1 1[cм. ф-лу
ф-лу
о
или на
·
'
gn сьs е
2
2
о ,5 ь
[см.
Yb2+(n h+l) 2
(1.13)].
1> Для
ются
(1 .11)]
точного
измерения
в
инженерного
местных
1проек:гир ования
усл ов и ях,
для
сrюн1Кiре11Ных
ор.и ен тировочног-о
объекто1Б
раочета
требу
цр иведен
:н ых здесь эмпиричес·к их формул и •р ассчитанных 1графико:в нащJяженности поля
:!!iОС'ГЭТОЧНО.
37
2.4.
Расчет ближнего поля круглой пеТли
в зоне связи
Выражение для напряженности электри ч еской составляю
щей ближнего поля обтекаемой током круглой петли имеет сле
дующий вид (см. приложение 1):
E!f!
=
s{.!:._
°'
i ro µ0 1 а
2
о
+~
Л1
+
е-л, iz-hJ
Л1
Л1 - Л2 e-л,<z+h)} J1 (Л r) J i (Л а) dЛ.
Л1
(2.6)
+ Л2
Здесь /--ток в петле; ffi--круговая частота тока;
проницаемость
воздуха
и
земли;
а- радиус
рические координаты точки наблюдения;
землей; !1 (х)--функция Бесселя; Л1 =
петли;
µ0 --магнитная.
z
и
h--высота
V Л2--k 2 1,
k1=•ffi/C = 2rrJЛo--BOЛHOBOe ЧИСЛО В воздухе;
k2
r-- цилинд
петли
над
Л2 =·VЛ2--k 22 ; где
=
vi
roµ~cr -вол
новое число в земле; а-проводимость земли.
Выражение
вий
(2.6)
-- непрерывности
получено при учете точных граничных усло
составляющих электрического и
полей у поверхности земли
-- и
поэтому
магнитного
справедливо для
произ
вольных параметров среды и положений точки наблюдения.
_..
дЕ
-+
Поскольку rotE = -- =i,ffiµoH, то составляющие магнитного
дt
поля выражаются через электрическое поле СJiедующим образом:
Нт = --
дЕ
·- ( j ) -
i ro µ 0
дz
=
°'
!_с:_ 1{л e-Чz-hJ sign (z -- h) +
2 .)
о
(2.7)
r{
<Х>
1 д [r Е!fJ ] _
/а
Н 2 =---- r
i ro µ 0
дr
2 •
о
+~
Л1
Здесь
2
Л е-Л,Jz-ht
-Л1
+
Л1 - Л2 e-Л,<z+hJ} J о (Л r) J i (Л а) d.Л.
(2.8)
Л1 +Л2
sign (z -- h) -- знаковая
функция; где sign (z -- h) = 1 при
при z<h.
Интеграл в выражении (2.6) может быть вычислен с помощью
ЭВМ. Если r или а больше h или z, то численное интегрирование
усложняется тем, что подынтегральная функция включает быстро
осциллирующий множитель 1 1 (Лr)1 1 (Ла) и множитель, медленно
затухающий (в фигурных скобках). Так как в ближней зоне ин
z>h; sign(z--h) = --1
дуктивной связи
r
и а больше
h
и
z,
для облегчения ин тегрирова
ния использован метод, показанный в работах
38
[33--34]
и заклю-
чающийся в таком преобразовании интегралов
(2.6)-(2.8),
frpи
котором они сходились бы как можно быстрее 1 >.
На основании преобразованного выражения (2.8) были рассчи
таны на ЭВМ значения вертикальной составляющей поля Hz на
различных расстояниях (до 120 м) от центра круглой петли для
длин волн Ло=2000; 3000 и 7500 м; проводимости земли cr = 1·10-3 ;
l · 10-2 ; 3 · l0-2 См/м: высоты подвеса петли h=.O; 5 и 10 м; высо
ты точки набЛюдения z= 1,2 м; радиуса петли а=ЗО м; тока
Hz, iJБ мкА/м
70 ~-.--r-т---г----т---,-.--,---,
60
50 1---+--+3'.---1--+--+---+-+--+---1
40 250
-t--"1-"o;~.,,-+--+--t--t-----1
40 250 --!---+--"
30
301---+--+--+- l--+3-o?k::-+--l---i
20 25
20 25
jO О 10 20 30 40 50
БО
70
ВО R,м fO О
-+-+--+--+-1---+-"'Чс---1'
10 20 30 40 50
БО 70 ВО R,м
Hz, оБмкА/м
а)
Hz, iJБмкА/м
rJ)
7 о ~~~~-~~--г-т---г------, 70~-г----т-~-~~--.--т--~---,
40 25о
:="'-"""--+-'-+--t--1 40 25о
JO !-----t--t---lc--+--+-'~---''!""'<::---t--"IJO>--->--+---<--+--+-.......,.-..........,...__,.
20 25
-1О О
20 25
10 20 JO 40 50 60 70
б)
ВО R,м 10 О
fO 20 30 40 50 60 70
г)
Hz, оБмкА/м
70
Hz, оБмкА/м
70
'1 . . . ~
r'k
1
50
1
40 250
]0
'х'-
1
- r-- r--
~
"-х
:,
'1'
1
1
1 ОО 10 20 30 40 50
~
2.5.
50
-
1
1
~1----'i
'
·-r-r--
40 250- >---Х,
30
-
~.......
1
1
+
1'-
20 25
20 25
Рис.
~- ,..
60 2500,
50 t25do
ВО R,м
БО
1 1
1
70 80 R)OО 10 20 30 40 50 60 70 80
~
.
R,м
.
Напряженность магнитного поля антенны над землей с различной про
во.д1111мостью 1по 1ре~31УлНТ1ата1м 1РаJС1Чета
(iКJрiИIВые обоон·а~ч~ны
•« •»,
к<+»,
·« 0»
i0О•О'l
ве11с"11Вен11ю [!1ри зtНаче.ния.х Ло =71500, ЗtООО м '2000 ;Гщ) м екооерим€Jнт.а (зн.акн
«Х»):
.
a-cr=З·l0- 2 , h = O; 6-сr=З -' 10 - 2 , h =5; в-cr=1l· 1l0- 2 , h=O; г-cr = l·l0 -2,
h=5; д -сr= : НЮ- 3 , h = O; e-cr= il·l0- 3 , h=5
1)
С-.1 . ;приложение
1.
39
1=)А.
По результатам расчета на рис. 2.5 нанесены значеню~
выраженные в децибелах относительно Hz=2,5 мкА/м 1 J.
H:z,
Зона связи на рисунках ограничена расстоянием от петли R=
м с учетом того, что коэффициент затухания поля над зем
=90
лей равен
0,7 дБ/м и при удалении приемника от петли на 90 м.
0,7 · 90=63 дБ. При таком ослабле
цоле слабеет не менее чем на
нии входного сигнала чувствительность приемника будет исполь
зована
полностью.
По эмпирической формуле для ориентировочной оценки напря
женность · поля, действующая на приемную магнитную
антенну :s
зоне ·Связи, вычисляется с помощью выражения (2.2а).
При R = 20 м; 1 = 1000 мА Hz = Нн = 0,0029 I .10-0.05.0,1 (20-10) =
мкА/м или в децибелах по отношению к 2,5 мкА/м-Нz=
Аналогично для R = 30 м - +47,2 дБ; для R = 40 м дБ; для R=50 м +34 дБ.
= 1310
= +54,4 дБ .
+40,3
На рис . 2.5а приведены рассчитанные на ЭВМ и эксперимен
тально
полученные
женности
значения
магнитного
поля
вертикальной
для
петли
на
составляющей
земле,
напрЯ'
проводимостw
влажной земли a --:- 3· l0-2 См/м и волн Ло=7500; 3000 и 2000 м ,
что соответствует частотам 40; 100 и 150 кГц. Наиболее близкими
к
кривой, построенной по экспериментальным данным, получен
ным над почвой стадиона, черноземом парка и асфальтированной
площадью, оказались рассчитанные значения для 100 кГц, что
согласуется с данными рис. 2.2-2.4.
Из сравнения рис. 2.5а и б для значений h=O и h=5 м соот
ветственно следует, что с подъемом передающей петли над влаж
ной землей напряженность поля возрастает, что объясняется умень
шением
лей
при
этом
сопротивления
потерь,
вносимого
в
петлю
зе м
;[18].
Сравнение между собой рис. 2 . 5а, в и д, а также
показывает,
димости
как
земли
а
и
следовало
ожидать,
напряженность
поля
что
с
2.56,
увеличением
падает,
что
также
г и
f?
прово
вызыва
ется потерями, вносимыми землей и , ослаблением тока в антенне.
При проводимости земли а= 1·10-2 и 3· 10-2 См/м Hz растет
и с увеличением Л. 0 . В реальных
условиях
с ростом
Ло
растет
INl=V60Лocr и, как следует из работы [18J, увеличиваются поте
ри, вследствие чего ослабляются ток и поле . Причиной отмеченно
го кажущегося расхождения является то, что приведенный здесь.
расчет выполнен для неизменного значения тока в петле
(1
А). В
действительности ослабление тока с ростом
потерь
вследствие
увеличения Ло приводит в зоне индуктивной связи к малому изме
нению
напряженности
магнитного
поля
при
смене
длины
волны .
И з рассмотрения рисунков ясно, что в зоне связи напряжен
ность поля все меньше различается на разных волнах при одной
и той ж е проводимости земли по мере приближения к проводу
антенны, где относительное ослабление поля мало на коротком
пути над землей.
!)
ll'JI.
40
7.
о .выборе
:2"5
М'КА/м 'Ка!К ·ми.ни·малЬIНОIГО
130ЗМ·ОЖ:НО.го
y.pOiBiHЯ
ll'IOMex с.м •.
Из сопоставления рис. 2.5а- е следует также, что поле больше
;различается на разных волнах при большей проводимости земли,
при которой влияние земли сильнее.
При малой проводимости
(cr = 1·10-3 См/м) изменение длины волны (см. рис. 2 . 5д) практи-чески
на
поле
не
влияет.
Изменение высоты подвеса петли мало изменяет поле при ма
.лой проводимости земли, когда влияние земли сказывается слабо.
Наоборот, при большой проводимости ( cr = 3 · 10-2 См/м)
уже
подъем петли с земли на 5 м усиливает поле на 6 дБ.
С помощью приведенных математических выражений и ЭВМ
,были вычислены также значения радиальной составляющей маг
нитного поля Hr, которая не используется в распространенных
приемниках
индуктивной
связи
с
вертикально
расположенными
·Ферритовыми стержнями магнитных антенн. В табл.
ны значения
Т А в· Л И Ц А
Hr
и
Hz
2.3
приведе
вне площади, охваченной петлей 1 >.
2.3
Значения [Нт [ ; [Н, [ ; [Нт [ -[Н, [ , дБ, поля круглой петли радиуса а=30 м,
обтекаемой токо.м 1=1 А, от,носительно значения Н = 2,5 мкА/м
о=3· 1О- 2 ; h= O
.7500, 61,5: 66,7: -5,215. 4,9: 54,6: - 0,3147,9: 44,3! -3,6, 29,6: 18,9: -10,7
3000 63,0, 64,5, -1,5 53,1, 49,2, -3,8 44,0, 35,6, -8,4 25,7, 11,6, -14,1
·2000 63,3; 63,4; - 0,1 51,8; 43,7; - 8,1 41!9; 31,6; - 10,3 24,0; 8,3; -15,7
0= 3· 107500165,3; 66,1; - 0,8156,6; 54,8; 1,8
зооо 66,7; 64,8;
1,9 56,3; 50,8; 5,5
·2000 67,0; 63,8;
3,9 55,7; 48,5; 7,2
2;
h=5
149.6; 45,1; - 4,5132,0; 21,5; -10,5
47,5; 38,8; - 8,7 29,8; 14,7; -15,1
46,6; 36,1; -10,5 29,0; 12,8; -16,2
o=l · 10- 2 ; h=O
7500, 57 ,!; 66,9; -9,8152,9; 57,0; -4,l 146,8; 49,4; - 2,6135,2; 30,9; -4,3
3000 61,О; 66,8; -5,8 54.8; 55,2; -0;4 48,3; 45,6;
2,7 30,6; 21,6; -9,0
2000 62,0; 66,4; - 4,4 54,8; 53,6; - 1,2 47,2; 42,6;
4,6 28,7; 17,1; - 11,6
o=l·l0- 2 ; h=5
7500\62,2; 66,2; -4,0,54,7; 56,7; -2,0,49,5; 49,5; -О 136,l; 31,4; 4,7
56,6: 154,3: -2,3 49,6: 46,2: -3,4 32,8: 23, l; 9,7
:2000 65,7, 65,9, -0,2 56,9, 54,0, -2,9 49,3, 43 7, -5,6 31,7, 20,0; 11,7
:зооо 64,8: 66,2: -:-1 ,4
o=l·l0-3 ; h=O
7500\48,о: 65,7: - 17,7139,7: 55,8: - 16,1136,9: 49,3! -12,4, 30,9: 31,1: -6,2
3000 50,2, 66,0, -15,8 45,6, 56,5, -10,9 42,8, 50,1, -7,3 35,1, 37,0, -1,9
:2000 51 ,9; 66,4; -14,5 48,2; 56,8; -8,6 45,О; 50,4; -5 ,4 36,2; 36,3; -0,l
1> Внутри [JЛ1ощ.а:ди, •оо:вачен1ной rпетлей, 1при .малой 1разжJ1сти 1р.аюс"Гоян.ий, от1деляющих точку ,н.а1блющшия от 1пр·отиволеж.ащих ·сто·ро1н петли, 100.ставляющая
Нт=О ил.и мала. Наоiбо1рот, ~в.не :площади, ·0Х1ваче1н.ной :петлей, .на:пряженн.01 ст.и
118.[Jра·вленных ·вст,реч11ю mоле.й 1п1а1раллель:ных токо1несущих 1сто1ро.н петли п1ри ко
эффициенте зату,х.ания 1над землей Л=О,7 дБ/м
1и
1ши,р.ине петли, напри.мер,
Ь=40 ·м р.азличаю11ся 1не менее чем 1н.а 2-8 дБ, :почему 1р.адиальн.ая ~составляющая
s1не петли .над полуП'р1О1Водящей 1оре.дой не ~ав,на ~нулю.
41
.
Окончание таблицы
2.3
R,м
30
15
45
90
a=l · 10-3 ; h=5
7500, 57,4: 64,9: -7,5, 45,1: 55,о: -9,9, 39,5: 49,2: -9,7, 31,7: 37 ,0: -5,З:
3000 58,4, 65,3, - 6,9 48,4, 56,1, -7 ,7 44,4, 50,0, - 5,6 35,7, 37,0, -1,3
2000 59,3; 65,5; -6,2 50,8; 56 .6; -5,8 46,3; 50,2; - 3,9 36,8; 36,3;
0,5
Все, что было отмечено выше о зависимости
Hz
от проводимо
сти земли и высоты подвеса петли, относится и к величине Нт.
Установленное выполненным расчетом превышение Нт над
в
зоне
связи
над
влажной
землей
подтверждено
Hr
наблюдениями.
Это позволяе·т , используя в приемнике не только вертикальную,.
но и радиальную
уровень
составляющую
полезных
сигналов,
магнитного
принимаемых
вне
поля Нт, поднять
площади,
ной петлей, и благодаря этому ра.сширить зону связи.
Выраженный в децибелах по отношению к значению
минимальный уровень напряженности поля,
мальной работы приемника, равен примерно
20 Jg 100 мкА/м
2,5
=
охвачен
2,5 мкА/м
тре'буемый для
нор
32 дБ.
мкА/м
Поэтому дополнительное использование для приема составляю
щей Нт позволит увеличить допустимое удаление приемника от
провода передающей петли в соответствии с данными та'бл. 2.3 lf
Это увеличение тем больше, чем больше проводимость земли
и короче длина волны. При проводимости cr= 1-10-3 См/м ис
2.4.
R.
пользование Нт не увеличивает расстояния
ТАБЛИЦ А
2.4
Расстояния R, м, на которых составляющие Н, и Н. рав,ны 100 мкА/м
(32 дБ относительно 2,5 мкА/м) , и увеличение допустимого удаления точки
измерения от провода петли при дополнительном использовании Н,
для радиуса петли а=30 м;
<r=З ·
л
•.
м
использ.
Hz
7500
3000
2000
1
1О
- 2
•.
7500
3000
2000
42
88
69
64
98
87
82
R
использ.
%
Hz
26
46
61
70
57
53
м
1
17
23
27
См/м;
1 нспольз.
н,
сr=З ·
h=O
увел.
82
73
71
использ .
Hz
А
1
65
50
44
м
См/м;
нспольз.
н,
<r=l · I0- 2
л
I= 1
1
нспольз.
н,
нспольз .
%
Hz
10
18
11,4
20,5
18
28
87
72
67
м
1
увел.
- 2
1
.
101
93
89
%
1
28,5
51
55
20
29
29
См/м;
11=5
м
увел.
нспольз.
н,
R
м
90
86
82
<r=l·IO
R
См/м; h=5м
1
h=O
увел.
1
-2
10
1
R
%
м
1
14
21
22
16
29
33
Влияние высоты подвеса передающей петли
на поле в непосредственой бЛ!Изости к петле
.2 .5.
В табл. 2.5 указаны вычисленные значения вертикальной
составляющей напряженности поля Hz (в децибелах по отноше
нию к 2,5 мкА/м) для наибольшей и наименьшей длин волн диа
пазона индуктивной свя·зи, петли радиуса а=ЗО м , тока lA и вы
сот подвеса передающей петли h= O и 5 м. Высота точки наблю
дения
z= 1,2
ТАБЛИЦ А
м.
2.5
Значение вертикальной составляющей напряженности поля в зависимости
от высоты подвеса гориэо,Nтальной передающей петли Hz, дБ,
по отношеNию к
R.
2,5
м
мк.4/м при
.
30
15
Ло =7500 м; а=ЗО м;
1·110- 3
См/м;
·<Y=l·l0- 2
См/м;
<У=
и =G ·110- 2 См/м;
R.
h=5
:h=O
h=5
h=O
h ='Б
h=O
м
65
65,7
66,2
66,9
66, 1
66,7
l=l
55
55,8
56,7
57,0
54,8
54,6
15
30
Ло=2000 м; а=ЗО м;
·<У=
l · l0-
3
См/м;
·<У =;
1·ll,0 - 2
См/м;
Q= 3·ll0- 2
См/м;
h=5
h=O
h =5
h=O
h=5
h=O
65,5
66,4
65,9
66,4
63,9
63,4
45
90
49,2
49,3
49,5
49,4
45, 1
44,3
37,0
37' 1
31,4
30,9
21,5
18,9
45
90
А
I=r1. А
56,6
56,8
54,0
53,6
48,5
43,7
50,2
50,4
43,7
42,6
36, 1
31,6
36 ,3
36,3
20,0 .
17' 1
12,5
8,3
Из сопоставления данных таблицы следует, что над сухой поч
вой с проводимостью а= 1·10-3 См/м для Л 0 =7500 м на расстоя
ниях R= 15--:--90 м, а для Л 0 =2000 м
на расстояниях
R=,15-;-,
--:--45 м поле оказывается более слабым при подвесе передающей
петли на высоте h =5 м, чем при петле на земле (h = O), тогда
как на больших расстояниях приближение петли к земле, сопро
вождаясь увеличением потерь на вихревые токи, вызывает ослаб
ление тока в петле и поля. Покажем, чем объясняется уменьше
ние поля вблизи от петли при ее подъеме.
Когда передающая петля и точка наблюдения находятся в од-
·ной плоскости, угол а между вектором
·вертикалью равен нулю;
cosa= 1.
ff
в точке наблюдения и
Когда петля и точка на·блюде
яия находятся не в одной плоскости
tg а= h/R;
43
Hz =
1Н
/ cosa,
т. е. вертикальная составляющая поля уменьшается>
вследствие наклона вектора Н в точке наблюдения.
При петле на земле
1
=0,08;cosa=
-V l+o, ов
h=O; Z1 = 1,2
~ 1;
2
При подвесе на высоте
=5/15 = 0 33· cosa=
·
'
'
1
м;
R = 15
h=5 м; z= 1,2
=0,95 и поле
-V1+0,332
С увеличением расстояния до значения
cosa =
30
= 0,983,
302 +52
-V
При
h=S
м;
tga = 1,2/15=
Hz~ 1 JH/.
м;
R = 15
м;
tga=
ослабляется на 0,4 дБ.
R = 30
м, при которо м
поле ослабляется только на О,2 ~дБ.
м и еще большем удалении точки
наблюдения
от·
провода петли cosa-+1, чем и объясняется то, что в зоне помех
при h=5 м поле практически не ослабляется от наклона вектор &
н.
С укорочением длины волны Ло по мере увеличения R поле ос
лаблЯ:ется быстрее и п оэтому влияние изменения высоты h умень
шается . Так, для Ла=2000 м это влияние по расчету практически·
прекращается уже при
при R.= 150 м .
R = 45
м, тогда как для Л 0 =7500 м только·
От более быстрого изменения напряженности
поля
влияние·
h перестает сказываться при меньши х,
расстояниях R и с увеличением проводимости cr.
изменения ·высоты подвеса
Однако из той же табл.
2.5
.следует, что уменьшение высоты
подвеса передающей петли от 5 до О м сопровождается по расче
ту таким н езначительн ым повыш ением Hz (на доли децибел), что
усложнение эмпирической формулы для учета этого повышения,
уточняющими коэффициентами для инженерного проектирования
было бы неоправданным.
2.6.
Напряжение на входе передвигающегося приемника
Напряжение,
В,
на
антенном
контуре
передвигающегос я-
приемника
Ивх. пр = H·0,4n·10- 6 µ' SwwQ,;
Qэ
= __ __w_L~a_ _
(2.9)·
(р w La)2
Rr<+ - - - -
Rвx
Rвх
=
1
_1
___1_ _ _1_
(2.10)·
-+
-R2 +-R1
Rвхт1
где Я- напряженность м а гнитного поля с оответственно вн е петли
Hz= HR
на расстоянии
R
или в центре петли На; µ'-относитель
ная магнитная проницаемость ферритового сердечника антенны В>
случае его применения; S -площадь витка приемной антенны , м 2 ;
ш-число витков приемной антенны; w-угловая частота сигналов ,.
44
рад/с; Qэ-эквивалентная добротность антенного контура; ·Rк-ак
тивное сопротивление антенного
контура,
Ом;
р-коэфф,ициент
включения схемы первого усилительного каскада в антенный кон
тур; Rвх-входное сопротивление схемы
первого
каскащ1; , Ом;
Rвхт1-входное сопротивление транзистора 1-го каскада, Ом; R 1
и 'R2-резисторы делителя на входе транзистора, Ом; Ивх.пр выра
жено в милливольтах, если Н в миллиамперах на метр.
Антенны :канала индуктивной связи
«стационарный передатчик - носимый
3.
l 1
приемник»
3.1.
Режимы работы петлевых антенн ·
Антенны индуктивной связи как двухпроводные воздущ
ные линии. Передающие антенны индуктивной связи должны Ьбе
спечивать
необходимую
напряженность
переменного
магнитнщо
поля на площадях, подлежащих охвату связью. Неравномерность
магнитного поля, создаваемого петлевой
антенной,
в
оснощюм
вызывается его ослаблением по мере удаления от антенного про
вода. В пределах площади, обеспечиваемой связью, эта неравно
мерность в зависимости от ширины петли
ха ния поля Л доходит до
ности
тока
в
проводе
30-40
магнитное
и коэффициента . зату
дБ. Но вследствие неравномер
поле
изменяется
также
и
вдо.ль
провода на равных расстояниях от него . Эту дополнительную не
равномерность, тем большую, чем длиннее петлевая антенна, в
немногочисленных
статьях об индуктивной связи рекомендуется
ограничивать 2 дБ.
Каждая петлевая антенна имеет геометрическую длину а, пре
вышающую ее ширину Ь. Поэтому такую антенну можно расс:мат
ривать
как
двухпроводную
воздушную
линию
с
разнесенными
проводами.
Петлевые антенны индуктивной связи используют в режиме бе
нагрузке дальнего
конца
на
сопротивление,
гущей волны при
равное волновому,
или
в
режиме короткого
замыкания
нем от передатчика конце линии.
на 'даль-
·
Работа в режиме бегущей волны. При работе в режиме ' бегу
щей · волны [16] амплитуда тока в линии уменьшается по экспо
- ненте
по мере удаления от входа линии : на расстоянии х от входа
I х = I н · 1о-а.х,
где lн-ток в начале линии;
СG-коэффициент
километрического
затухания;
·ток в конце линий длиной
l
/к= fн·10...al.
45
Входное сопротивление петлевой антенны, работающей в ре
жиме бегущей волны, равно сопротивлению нагрузки Zвx=Zк=Zc
м имеет активный х арактер .
Работа в режиме короткого замыкания. При работе петлевой
:антеннЬI в режиме короткого замыкания (Zк=О) ток в начале ли
нии
[16]
fн = /к ch "(
l = /н ch (а+ i ~) l.
Но при работе на высоких частотах короткой петли
а l :::::::; О;
"? :::::::; i ~ l;
ch "? l ~ clli ~ l
=
cos ~ l.
Поэтому
fн::::::;/нcos~l,
В лин ии устанавливаются стоячие волны напряжения и тока.
Неравномерность тока в такой линии
f нl f н = 1/ COS ~ l > 1.
Ее.пи учитывать изменение фазы тока с расстоянием от конца ко
роткоз амкнутой линии, то относительная величина тока в линии
с расстоянием х из меняеiся по кривой рис. 3.1:
Ix
Im
i;
~о
1
~5
о
v .....
~....
-
1/
,,...,, ,,...,, ~
.....--
~
1...•
х
[I]
а
lt
4
Р.ис_
жа
3.1 .
Н'З
От.1юеительная 1велич.и.на то
lj) а•ОСТОЯНИИ
х
от
.ко;рО1'КОЗаМiК
яуrо.r.о iКОНЦа Л1И.НИИ
lx
2nx
iк
Л.
--=COS--
РИiс. 3.2. Sх•сщное еопротивление
л.инии · ~без !lютерь, 1каро111юз.а.м~к.ну11ой ,н.а ~ко11ще
.
Входное сопротивление петлево~
антенны,
работающей
в
ре-
жиме короткого замыкания:
Zвх
= Z0 th 1' l
~
Z0 th В l.
График изменения входного сопротивления в зависимости от рас
стояния, выраженного в долях рабочей волны от коро ткозамкну
тоrо конца, приведен на рис. 3.2.
45
Для ограничения неравномерности тока и поля вдоль линии
величиной порядка 2 дБ длина антенны а согласно рис . 3.3 долж
на быть не больше (О,1--;-О,125)Л, где Л-длина волны в линии.
1.0·
s
20tg!ш 8Б
,/
lx'
/
6
/'
.4
Рис. 3.3. 1Выр.аженн.ая в
деu;и1белах
~не.равномер
.н.ость
ток.а
~в
2
КQротко
~
зам:КJНут.ой л.инии ,разл.ич
Однако для конкретных условий,
---
qos
О г. 0,02. во4
·Н·ой :ДЛИНЫ
v
'с
_..,,
./
а
х
0,08 O,fO 0,12 0,14.
qtБ
.
tflD
O,t{J.
если необходимо увеличить
геометрическую длину антенны а при диапазоне изменения напря
женности
поля
с
удалением
от
провода
антенны,
равном ,
как
указывалось, 30-40 дБ, допускается неравномерность тока в про
воде до 6-1 О дБ, что соответствует а/Л, = О, 17 --;-0,2.
Конструктивное оформление петлевых антенн. Петлевые антеп
ны
конструктивно
укрепляемого
на
выполняются
изоляторах,
из
неизолированного
как J на
воздушных
провода ,
линиях,
или
из
изолированного провода, прикрепляемого скобами к стене .
3.2.
Индуктивность, емкость и проводимость
изоляции петлевых антенн
J!ндуктивность петлевой антенны. Для определения индук
тивности любой линейный контур сложной формы
может быть
разбит на участки простой формы :
п
L
п
п
= ~ L1< + ~ ~М1<1 (i =l=k),
k= I
k=I i=I
где LТ.:-собственная индуктивность k-го участка ; М1<i-взаимоин
дуктивность k и i-го участков.
Для контура прямоугольной формы из провода круглого сече
ния при любой ча 1стоте
L =
а
[15]
~
(2' 3 Ig ~
-- rn + µ'
2n
rl
'1"
.l..)
4
(3.Р/
'
где µ 0 = 0,4л:· 1О-6 ; l = 2(а+Ь)-общая длина
про вода
петли, и;
S = аЬ~площадь петли, м 2 ; r-радиус поперечного сечения прово
да, м; <р-определяется по таблице, составленной для различных
отношений длины к ширине петли а/Ь; µ'-относительная магнит
ная
проницаемость
материала
провода,
равная
миния и меди; s-величина, которая зависит
находится по таблице
(k= V (J)µ'µocr;
материала провода);
выражена в генри.
La
единице для
от величины
алю
kr
и
а-удельная проводимость
41
Состав
ф-лы
(3.1)
показывает,
что
индуктивность
петлевой
-антенны зависит от формулы и размеров контура, от частоты то
ка и радиуса поперечного сечения провода. Это - сложная зави
симость. Поэтому построить простой график оказывается невоз
можным, и индуктивность , должна вычисляться по ф-ле (3.1) осо
бо для условий выполнения и работы каждой конкретной петле
вой антенны .
Для ориентировочного расчета с погрешностью порядка 10%
может быть использовано приближенное выражение
La
l, ·.м -
где
~
2l,
(3.2)
о'бщая длина провода петлевой антенны;
La
выражена в
микрогенри.
Поле вихревых токов, возбужденных антенной в полупроводя
щей среде, над которой осуществляется связь, изменяет индуктив
ность п~тлевой антенны, вследствие чего изменяется индуктивная
составляющая входного сопротивления антенны. Но так как ин
дуктивная
составляющая
rшмпенсируется
резона·нс, это изменение индуктивности
условия связи
. Емкость
настройкой
антенны
не оказывает влияния
в
на
.
петлевой антенны. Емкость провода, подвешенного в
nqздухе, по отношению к земле, Ф/км,
С= l,З
10-6
41,41g2h/r
или
С= 1,3
106
41,4 Ig 2h/r '
(3.3)
где 1,3-поправочный коэффициент, учитывающий влияние изоля
торов; h~расстояние от центра провода до поверхности земли,
<:м; С, пФ/км; r-радиус поперечного сечения провода, см.
В случае креттления изолированного провода к стене, закладки
его в землю или в другую полупроводящую
С=
среду
в'JО-6
41,4 lg ·2d/r'
где е' -относительная диэлектрическая проницаемость · изоляции
п~овода; d-расстояние от центра провода до стены или до полу
тlроводящей среды, см; С, Ф/км. Общая емкость петлевой антен~
ны определяется путем умножения километрической емкости С на
длину провода.
·
·
·· ·чем ближе провод петлевой антенны · к полупрово·дящей среде,
тем · больше километрическая емкость провода, тем · меньше ско
рое·ть распространения эш~ктромагнитной энергии вдоль проводов
(фа·зьвая скорость), .связанная с километрическими параметрами
линии:
1
VLC .
V = -=-
(3.4)
С уменьшением фазовой скорости v . длина волны сигналов в
нии при неизменной несущей частоте уменьшается: Ллин = v/f.
ли
При заданной геометрической длине антенны а, которая дик
туется
необходимостью
охватить
связью
определенную
площадь,
отношение а/'Алин увеличивается по мере уменьшения Ллин, а это в
соответствии
тока
в
с
кривой
рис.
3.3
ведет
к
росту
неравномерности
проводах и, следовательно, к неравномерности поля вдоль
линии.
Расчет километрической емкости
радиусом
по
ф-ле
(3.3) для провода
r = 0,112 см (сечением q-4 мм 2 ) при L=2· l0-3 Г/км
дает кривую зависимости фазовой скорости v от высоты подвеса
провода h над землей, приведенную на рис. 3.4. Из рассмотрения
РрО·и<С.ТИ3.4·О.ТЗВЫСОТЫ
аен~МС<[JQД'B,eca
'О ф, ,., :::~I
rl
'"
h
iда на.д землей
mpO:BO-
1000
1
100
1
1 ·
1
!
1
.
.
.
1
_
~00 500 "/;JO h,си
200 300
кривой следует, что фазовая скорость всегда
меньше
скорости
распространения электрома гни тной энергии в свободном простран
стве и становится меньше последней примерно . в 2,4 раза
при
приближении провода к земле.
Поднять сниженную фазовую скорость для уменьшения нерав
номерности то ка
в линии
и поля вдоль провода
ния геометрич еской длины антенны при
неравномерности тока
можно,
ных расстояниях несколько
включив
в
или для увеличе
$аданном
разрыв
кщщенсаторов
ограничении
провода
постоянной
на
рав
емкости
С' [13]. Это уменьшает эффективную километрическую индуктив
ность и согласно (3.4) поднимает фазовую скорость.
Для
увеличения
фазовой
скорости
в
К раз,
где К=
= Vc корр/Vбез нарр, требуемая емкость конденсатора С' должна быть:
С'=
пк2
(3 5)
(f)2 L(К2 - 1) .
.
Экспериментальная проверка описанного способа уменьшения
неравномерности тока в линии была выполнена на искусственной
линии из 40 звеньев. Для имитации петли площадью S = lOOX
Х 15 м 2 каждое звено имело величину: R = 0,15 Ом; L = 11,6 мкГ;
С=70 пФ. Измерения были выполнены на частоте 210 кГц при
включении миллиамперметра, градуированного
на этой
частоте,
последовательно в
10
точках линии.
Исходя из малой длины моделируемой петли -0,1 км -кор
ректирующие конденсаторы были выбраны для уменьшения ин
дуктивности не отдельных звеньев, а всей петли,
что
в данном
случае было допустимо. По ра·счету неравномерность должна бы
ла составить 4 дБ. По измерениям в короткозамкнутой линии без
конденсаторов неравномерность тока составила
4,64
дБ, при
10
49
конденсаторах - 1,3 дБ,
при
дБ.
20-1,2
Результаты
проверки
позволяют заключить, что на каждые О, 1 км длины петли можно
включать и
меньше десяти конденсаторов.
Другим способом уменьµ.~ения неравномерности тока в линии 1 J
является
це
включение
петлевой
(рис.
конденсатора
антенны
вместо
на дальнем
образования
от пер едатчика
короткого
кон
замыкания
3.5) . При такой нагрузке линии пучность тока может быть
сдвинута
к середине длины
в конце линии (рис:
гtl
~
линии при равенстве токов в
начале и
3.6).
Р,ис .
3.5.
жен1ная
Л}ШИЯ,
1на
1нагру
ко:нден сан}р
1
l=0,5L'
'""'l<E----~---з....~J t 1
1:
I
Im
1
Iн
Iк
-- - ~---1--- --::- -
l
oi-------,---+-------~---
t=o,sl '
Ри·с.
·стью
"""""---~---;'""1t 1
3.6.
Линия •С m у ч·но-
тока,
·се.р€Ди.не
•Сд'ВИIН у той
к
линии
Связь между токами в начале и в конце линии без потерь мо
жет быть представлена выражением
(16]
lн=lн(cos~Z'+i ~: sin~t') .
При сдвиге максимума тока к середине длины линии
!_в__
fк
=
cos ~ l'
+i
Zк sin ~ l'
Zc
=
1,
откуда
Zн= - i (l ~ cos~l')Zc
sin ~ l '
·
(3.6)
Выражение (3.6) показывает,
что Zн-действительно
емкостное
сопротивление. Значение l' определяется из условия ограничения
допустимой неравномерности тока. При
п одстано вке
величины
l' = 2l в (3.6) в соответствии с рис. 3.6
2arccos/ 8 /fm
l'=2l= - - -- ~
Таким образом, нагружая линию на емкостное со п ротивление, ве
личина которого определяется по
1)
50
(3.6)
можно удвоить геометри-
Применимого одновременно со способом, оп исанным выше.
ческую длину петлевой антенны, при неизменной допустимой не
равномерности
тока
в линии.
Проводимость изоляции петлевой антенны. Д.[!я петлевых ан
тенн
проводимость
изоляции
имеет
меньшее
значение,
чем
для
воздушных линий связи, во много раз более длинных. Приводи
мые ниже требования к проводимости линий связи применитель
но к петлевым антеннам обычно удовлетворяются с запасом и
служат мерой проверки отсутствия повреждений изоляции.
Проводимость изоляции зависит от свойств диэлектрика, слу
жащего изоляциеИ проводов, от частоты тока и атмосферно-кли
матических условий. При постоянном токе проводимость, См/км,
величина обратная сопротивлению изоляции:
1
Gо = -Rиз '
У провода, укрепленного на фарфоровых изоляторах, километри
ческая проводимость в сухую погоду должна быть не более G 0 =
=Ю,2 · 1О- 6 См/км,
а
в сырую, дождливую погоду - не более
См/км.
При переменном токе проводимость изоляции больше, чем при
1·10-6
постоянном
токе,
и
с
повышением
частоты увеличивается,
что
свя
зано с увеличением потерь электрической энергии в диэлектрике.
Эти потери учитываются с помощью коэффициента диэлектриче
ских потерь tgб. Проводимость изоляции при переменном токе
G = G0
+ roCtg б.
Для изолированного провода Go<f:.. roCtgб и G ~ roCtgб . Для голого
провода, укрепленного на фарфоровых изоляторах,
G= Go+ Yf.
Значения коэффициента У: при сухой погоде 0,05 · 10-9, при дожд
ливой погоде 0,25· 10-9, при гололеде или инее на проводе
О,75· 10-9 • Поэтому, например, на частоте 100 кГц проводимость
в сырую погоду больше, чем в сухую, в
5 раз.
Так как километрическая емкость кабеля, подвешенного над
землей, меньше, чем у кабеля, заложенного в землю, то и кило
метрическая проводимость подвешенного кабеля при переменном
токе
меньше
3.3.
на
порядок.
Активное сопротивление петлевых антенн
Состав активного сопротивления. Мощность,
мая
от передатчика
к
антенне,
теряется
на
нагрев
подводи
проводов,
изо
ляторов, земли и близких к антенне предметов, включая конструк
тивные элементы зданий и оборудование в них, а также на излу
чение в свободное пространство. Таким образом, полное активное
сопротивление
антенны,
определяемое
как
частное
от
деления
мощности, подводимой к антенне на квадрат тока в ней,
(3.7)
51
R--
Здесь
сопротивление потерь на нагрев проводов; Rg-сопро
тивление потерь в изоляторах; ·Rу-сопротивление утечки; R}; ....-.
сопротивление излучения в свободное пространство; R 3 -сопротив
ление потерь в земле и в близких предметах.
Отнесенное к току на входе антенны, полное активное сопро
тивление называется входным
сопротивлением
антенны.
Сопротивление потерь на нагрев проводов. Это сопротивление
равномерно распределено по длине провода. Так как на высоких
частотах глубина погружения тока в проводник невелика , то соп
ротивление биметаллических проводов, имеющих стальной сер
дечник и медную или алюминиевую
оболочку,
рассчитывается
как сопротивление медных или
алюминиевых проводов .
Погонное сопротивление одиночного проводника, Ом/м, ци
линдрической формы с учетом
поверхностного эффекта
может
брIТЬ вычислено по формуле
R1 = 5 , 5-JQЗ
r
где
r-
v
µ' '
gЛ,
радиус проводника, мм;
ницаемость
материала
µ' -
провода;
относительная магнитная про
g-удельная
проводимос ть
мате
риала провода, См/м; Л-длина волны, м.
Сопротивление потерь, Ом, в этом проводе петлевой антенны
Здесь а и Ь-длина и ширина петлевой антенны. Для меди µ' =
= 1; g=6,3·107 См/м; для алюминия µ'=·1; g=З,5·10 7 См/м .
Частотная зависимость километрического
некоторых проводов показана на рис. 3.7.
сопротивления
для
!Jм
хм ~------~~-~-·~-....-~
R
Jo 1--1-~1--+-~+--+~+--=1:.~~-1
20.tj~~~~::i=~lзl
10 ,+-::::;P--f=---+-~t--r~+--t-~+----J
{)
20 40
60
80
fOO 120 140 160
~кГц
Сопротивление потерь в изоляторах.
Р.и.с .
3.7.
1мо1сть
Ча,ст.011ная зави;си-
к1ило.мет.рическо;rо
ти вно;rо
•С·оm.роти.вле1н.ия
.ак
п,ро
водов:
12 1,6
медно го диаметром 1,2 мм;
алюминиевого
диам етром
мм; 3 - алюминиевого диа-
метром 2,2 мм
Потери
в
·
диэлектрике
конденсатора, ра-ботающего под напряжением, Pg= Ulcoscp.
При
малых потерях Pg-;:::;:, Иlб, где б-угол потерь, являющийся допол
нительным для фазового угла ер. Сопротивление потерь конденса
тора
R _
g-
52
tgб
wC .
Сопротивление утечки. Если сопротивление утечки
Так как
1
то
/2 лz
р
Р
u2
Ру=- .
Ry
но параллельно емкости С, то потери мощности в нем
И=--
включе
'Ry
= -- Ry ы2 с2
i ыС '
У
Ry 4п2 с2 С2 '
где с=3 · 108 м/с . Следовательно, эти потери пропорциональны
квадрату длины волны ').,2. Сопротивление утечки наиболее просто
определяется
измерением на постоянном
токе .
Сопротивление излучения. Для замкнутого
контура
петлевой
антенны сопротивление излучения, Ом, в свободном пространстве
Rz =
.
320л 4
-
52
J..4 •
(3.8)
Рассчитанное по ф-ле (3.8) для петлевой антенны, например .
площадью S=6000 м 2 , сопротивление излучения для волн диапа
зона индуктивной связи составляет тысячные дqли ома, т. е. пре
небрежимо мало.
Сопротивление потерь, вносимое землей и окружающими пред
метами. В реальных условиях петлевая антенна, к·оторая работа
ет над землей или над (под) железобетонной поверхностью, воз
буждает своим магнитным полем в полупроводящей среде вихре
вые токи . Вызванные этими токами
тепловые потери и поле
вихревых
токов
многократно
увеличивают
сопротивление
потерь .
Разумеется, возбуждение вихревых токов в среде и, следователь
но, учет их влияния может иметь место только при работе пол я,
переменного тока .
Сопротивление потерь, вносимое в антенну токами в земл е и
в конструкциях, вблизи которых осуществляется связь, составляет
значительную
ча·сть
входного
активного
сопротивления
настро е н
ной ' петлевой антенны.
В табл. 3.1 приведены . результаты измерения методом вольт
метра - амперметра входного ·сопротивления
настроенной
гори
зонтальной петлевой антенны из параллельно включенных двух
жил алюминиевого провода с диаметром жилы 2,2 мм и длиной
м, укрепленного на высоте
200
5
м над землей скобами на кирпич
ной стене здания с ж ел езобетонными перекрытиями и площадью.
каждого этажа около 80 Х 18= 1400 м 2 • На каждой
тенна
настраивалась в резонанс
путем
частоте
ан
подбора последовательно
включенной с ней емкости .
149
Из табл. 3.1 следует, что при увеличении частоты от 39,5 до
кГц входное сопротивление возрастало от 6 до 42,5 О м . Пр и:
этом собственное активное сопротивление провода петли увеличи
валось лишь от 1,9 до 3,5 Ом.
Остальная часть сопротивления,
ревыми токами
в
земле,
в
обусловленная в основном
конструктивных
элементах
здания
вих
и
В'
его оборудовании, а также увеличением отношения а/"л, составля
ла наибольшую долю общего сопротивления,
100
ти в
которое
на
частоте
кГц превысило сопротивление провода постоянному току поч
20
раз .
ТАБЛИЦА
3.1
Входное сопротивление настроенной горизонтальной петлевой
антенны площадью 1400 .м 2
'
Рассчитанное соп - 1 Дополнительная
сопротив • ротивленне прово- часть сопротивле1 Общее
ление'). Ом
да. Ом
пня, Ом
Частота , кГц
о
39,5
70
105
149
1)
8,7
28,3
42,5
3,5
39
Исключается сопротивление резистора,
последоват ел ьно
рому
31
1,6
1,9
2,3
2,7
6
11
в
антенну
определяется
ток
в
для
измерения
4, 1
равного
на
нем
1
Ом,
включенного
напряжения,
по
кото
антенне.
Реактивная составляюiцая измененного с'редой входного сопро
тивления, как указывалось,
.активная же
составляющая
коМ'пенсируется
ограничивает
настройкой
ток
в
петле
антенны,
и, как
след
ствие, уменьшает охватываемую связью площадь. Ниже проводит
ся объя.снение действия среды на активную составляющую.
В качестве эквивалента электрически короткой горизонтальной
круглой петли можно рассматривать элементарный вертикальный
магнитный диполь с площадью dA=dl/~ 0 , где ~о= '2n/Л 0-волновое
число для
свободного
пространства;
dl-действующая
длина
петли .
Влияние поглощающей среды на входное сопротивление элек
трического и магнитного диполей для задач геофизической раз
ведки определен.о в
[ 17].
мерфельда
наведенных ЭДС.
[ 17]
и
метод
При этом использовались теория Зом
Применим
формулы для случая индуктивной связи
выведенные
в
[ 18].
Относительное изменение входного импеданса петлевой антенны, обусловленное присутствием земли,
Rл1:z =iK(-3-)(J1+J2).
(3.9)
2а;З
Здесь
Rl:
=
sz
320 л4 - -лб
сопротивление излучения петли в свободном
пространстве:
J 1 = · "°f
~
1 а
бх+Ух2 -а;2(№-1)
5х2 {х - ух2 ею
J2 =
2{. бх--Vх2 - а2 (№ - 1)} е- xd.
х,
а
.
1 а
a;z (№ - 1) IJ
х+Ух2 -а2 (№-1).
а= 2 h ~о= 4 л h/Л0 ;
(3.1 О)
(
/
е-х dx; ,
№ = (е1 /е0)
-
(3 .11)
i (a1 /ffi е 0);
Ло, м - длина волны в свободном пространстве; е 1 и е 0 -диэлект
рические постоянные среды и ·Свободного пространства; а 1 -прово
димость
54
среды.
Для вертикального магнитного диполя К= 1; б= 1. Знак квад
ратного корня выбран .с учетом того, что
вещественная часть.
больше нуля.
Выражения (3.10) и (3.11) были рассчитаны на ЭВМ. Относи
тельное изменение активной составляющей входного сопротивле-
ния Re (ЛRZ)определено для
\Nl=[e2 r+S 2 )
:s
е,
где
=
S=
е1/е 0 ;
сr1/он 0 =
114 ;
Ф/2=iarctg~:
er
2
60 Л0 а1 ,
cr 1, См/м - проводимость земли; h, м - высота антенны над
уровнем
земли.
При индуктивной связи используются частоты 40-150 кГц, что·
соответствует длинам волн Ло=75ОО--;-2000 м, высота подвеса пет
левых антенн над землей, связанная с этажностью зданий, чаще
всего не превышает 16 м. Средние значения проводимости могут
быть приняты для влажной и сухой земли равными соответствен-
но 10-2 и 10-3 См/м. Можно полагать, что в рассматриваемом слу
чае er«60Лocr1.
С учетом этого
а= 0,007--;- 0,10;
J
N
1
= V60 Л0 cr1 =
Ф
11 --;- 70;
=
90°.
(3.12а)·
Кривые зависимости Re (~~) =<р (а, 1N\) для горизонтальноИ
петли, приведенные на рис. 3.8, показывают увеличение активной:
составляющей входнОIГО оопроти:в-
ления по мере уменьшения высо-
R /ЛZJ 05
ты ~подвеса горизонтальн·ой петле- · e(nli..-.-'---,r-----.---.---.---.
вой антенны и у1величения 1N \ , 100~-+--+---+---+-----+
т.
е.
увели1чения
проводимости
вещественная
длины
земли .
1часть
волны
При
и
001--~~-+-,---:--'---+---;
это~м
BOl-:--"""N~F.~==--:-1r---i
входного
оо-
70 ~д..d--""""'=:f""'...:'-.,--':<..:..--f-т.:-:--:-t
противления станови11ся во много
501---+.-7"'-с--+-т:-:r.~-.;::::1
раз большей, чем сопроти1Вление
излучения rой же ~петли в ссвобод-
50t--F'--"'-Г--Т"'.;._-1:;;;;;;;;:;;;;J
ном пространс11ве . Та1к, например,
для
петли
волны Ло =
80Х
2000
18
м 2 при длине
м
р а1Gочитанное
оо•противление ИJЗлучения
6одном пространстве
R:s = 320л4
s:
А.а
В 'С'ВО-
= 320·3,144
40
О
,.,,_ 4Л!r
O,OZ 0,04
О,Об .
0,08 _..,,-
л.
Рис. 3.8. ;у1Величооие з<Ктив.н·ой ·1юста1в-
ляющей •BXO.ЦiHO'I10 IСОJIР•ОТИJВЛения .на
строенной горизонтальной петли
~~~~: ~4.10-3 , Ом,
(3.12б}
тогда как по измерениям входное сопротивление этой настроен
ной горизонтальной петли, выполненной из провода с расчетным
активным сопротивлением (на той же длине волны
ным
3,5
2000 м), рав
Ом, при монтаже петли на кирпичной стене на
высоте
55
.5
м
над влажной землей, оказалось равным
42,5
Ом.
Следова
тельно, в данном случае
Re(лz)
R'J:.
42 •5 - 3 •5
=
4.10-з
~ 1oi раз, или 80 дБ.
Возрастание акт~вного сопротивления показано и на рис.
а.= 4nh = 4·3,14.5 ~о.оз;
Л. 0
для
3.8
/Nl=42,4;
2000
cr = 1,5·10-2
,
См/м1),
что доказывает согласование эксперимента
с расчетом.
Итак, сопротивление потерь, Ом, вносимое землей в
R·З = R'2, · l00,05 .Re
антенну,
(ЛZ/R'J:.)
(3.12в)
•
Диапазон входных сопротивлений настроенных петлевых ан
<rенн. Практически входное сопротивление настроенной петли в
диапазоне частот индуктивной связи для горизонтальных петель на
кирпичной стене лежит в пределах от 10 до 60 Ом.
Входное
сопротивление
петли,
работающей
в режиме бегущей в о л н ы. Как известно, такое сорротив
ление
равно
250-300
сопротивлению
ее
нагрузки:
Ом для подземных линий .и до
практически
порядка
Ом для воз
500-600
душных.
О
выбо р е
изложенного
п р о во д а
следует,
что
дл я
для
пе тлевых
горизон.тальных
а н т е н н
петлевых
.
Из
антенн
может быть применен любой провод из меди, алюминия или би
металла, лишь достаточно механически прочный, поскольку при
работе петли входное сопротивление в основном определяется по
терями
на
вихревые токи
или
в
сопротивлении
нагрузки
антенны
,бегущей волны.
.
Средства уменьшения входного сопротивления петлевой антен
ны. Входное сопротивление петли в общем случае имеет комплек
·<:ный характер и значительную абсолютную величину. Для уве
.личения
тока
в
антенне
ее
входное
сопротивление
. уменьшают
настройкой в резонанс с частотой питающего тока. При длине
петли а<0,25Л0 входное сопротивление ненастроенной петли име
,ет (см. рис. 3.2) индуктивный характер. Петля является системой
•С распределенными постоянными
·R, L,
С,
G,
но в ·короткозамкну
той петле длиной а::( (О,1-;-0,125) Ло токи в различных участках
провода незначительно отличаются по фазе и поэтому порядок
величины емкости конденсатора, пФ, включаемого для настройки
в резонанс последовательно с антенной на ее входе, можно опре
делить, как для контура с сосредоточенными постоянными:
с
~ 25,3
рез
-----
12 La
'
(3.13)
!) Где cr -1пр•Q•водil!М.С)СТЬ ;ареды, э1~вивалент.ной i!IO сrютеря·м в 1Ней, .нахоtдя
щим•ся 1в :поле .а·нт·е•Н·НЫ вл:а•ж.н.ой з·е.м.ли, 1Н ки.р:пич.н·ому зд.а1н1ию ·СО сл.або. ~а;р.ми~ро..ва,11~ньnми (2i0 к:r/м) межДуэт.а.жшы·ми ili·ер.е.крьrтия·М,И. ' ·
·
56
·
где f-несущая частота, МГц; Lа-индуктивность петли, мГ, вы
численная по ф-ле
3.4.
(3.1)
или
(3.2).
Длина площадей, охватываемых индуктивной
связью
Наибольшая допустимая длина настроенной петлевой антенны.
При использовании одной петлевой: антенны, ра6отающей: в режи
ме короткого
замыкания
на дальнем
конце,
длина
площади,
охва
тываемой связью, ограничивается неравномерностью тока, допус
тимой: в , проводе петли .
Если низшую и высшую частоты диапазона индуктивной связ и
принять равными 39 кГц (Ло = 7700 м) и 148,4 кГц (Ло = ,2022 м).
то в петле без потерь площадью 15Х 100 м неравномерность тока
согласно рис. 3.3 составит соответственно 0,1 и 0,6 дБ, а в петле
50Х300 м - 0,5 и 4,6 дБ. Из этого же рисунка ясно, что для огра
ничения неравномерности величиной 2 дБ длина двухпроводной
линии без потерь не должна превышать 0,1 Ллин, для ограничения
величиной 3 дБ-О, 125 Ллин·
Способы удлl-fНения площади , охватываемой связью, за счет
применения двух или большего числа настроенных
смотрены ниже при выборе антенной системы.
петель
рас
Длина пет ли, работающей в режиме бегущей волны. Если не
обходимая геометрическая длина петлевой антенны оказывается
большей, чем электрическая длина, допустимая для настроенной
короткозамкнутой петли, петлевая антенна должна быть использо
вана в режиме бегущей волны, т. е. нагруженной на дальнем от
·аппаратуры конце на
активное сопротивление, равное волновому
сопротивлению петли, как двухпроводной линии. При этом указан
ное выше ограничение геометрической длины исключается, петля
работает как апериодическая система, но ее входное сопротивле
ние делается в несколько раз большим, чем при настройке в ре
зонанс.
В режиме бегущей волны для обеспечения требуемой величи
ны тока в проводе необходимая мощность стационарного передат
чика
возрастает в
несколько
ра з,
а
к входу
стационарного
прием
ника наведенная в антенне ЭДС подводится без повышения ее
уровня за счет добротности антенны-петли
и без использования
иЗбирательности настроенной петли.
На частотах диапазона индуктивной связи для петлевых ан
тенн с размерами 300Х (50-:-150) м и lOOOX (50-:-150) м, подве
шенных над землей, волновое сопротивление п о расчету имеет
з начение порядка 600 Ом, для заложенных в землю - 200 Ом .
По измерениям [7] волновое сопротивление петли длиной 3 км,
заложенной в землю на ·глубине 20-30 см, оказалось равным
245 Ом. Для петли шириной 2 м, подвешенной над землей, при
расчетном значении 460 Ом измерение показало волновое сопро
тивJiение равным 445 Ом .
57
Напряжение и ток вдоль петли, работающей в режиме бегущей
.волны, затухают по экспоненте. Передаваемая по воздушной пет
. ле мощность почти полностью выделяется на нагрузочном сопро
·тивлении,
так
как
активное
сопротивление
петли
с
учетом
всех
потерь на один-два порядка меньше нагрузочного.
В упомянутой выше петле
[7],
заложенной в земле непосред
ственно рядом с бетонной проезжей частью дороги на глубине
.20-30
см,
километрическое затухание в
при ширине петли порядка
6
зависимости
м по измерениям
от
частоты
изменялось, как
показано на рис. 3.9 1[8]. Так, например, на частоте 70,3 кГц оно
·равнялось
3,9 дБ. При длине петли 3 км затухание составляло
12 дБ. Влажность и изменение температуры до
.полнительно вносили колебание затухания на 6 дБ. Таким обр;;:
приблизительно
зом
максимальное
ожидаемое
изменение
напряженности
ме~ду началом и концом петли равнялось 20 дБ.
поля
Нп
·C'I:, K-N
,J
• об
/
Км
1,0 8,7
/
о, 75
/
4,35
о, 5
0,25
о
v
25
-1
/
Рис .
Ча•стотная
3.9.
килом е трич~саЮ['О
за.виеимость
з.атуха.ния,
'В1Но
с.амого ка~белем пет.ли, Ш•Ир;и.ной
6 м, заложе~н·ной 1в зе'.'!лю 11,r.a rлу
·бину 20-iЗО tем и 'Н'а.груже1н1ной 1на
50
75
100
125
r,кrц
•с-опроы11влею1е , ·раВ1ное
в·олновому
В воздушной петле шириной 2 м из медного провода диамет
рОjм
2,2 мм с волновым сопротивлениеµ: 445 Ом при нагрузке
на
согласованное
сопротивление
измеренное
километрическое
за
тухание на частоте
неравномерности
100 кГц составило всего лишь 0,8 дБ/км при
сигнала вдоль линии менее 0,5 дБ. В такой уз
кой петле, в отличие от широких петлевых антенн индуктивной
-связи, потери на вихревые токи были малыми.
Еще меньшее затухание отмечается в воздушных линиях связи,
:В которых провода разносятся лишь на 30-40 см. Так, биметал
лический
провод
радиотрансляционной
линии
на
частотах
78
и
кГц в носит затухание и обладает волновым сопротивлением
при диаметре 3 мм соответственно О, 17 и 0,23 дБ/км, 694 и 686 Ом,
а при диаметре 4 мм 0,14 и 0,18 дБ/км, 654 и 649 Ом {19].
120
Сопоставление измеренных данных показывает, что как вход
ное активное сопротивление настроенной петли, так и километри
ческое затухание в петлевой горизонтальной антенне бегущей вол
ны в наибольшей степени определяются частотой сигн·алов и ши
риной площади, охваченной антенной и вносящей потери .
Приведенные значения километрического затухания позволяют
сделать вывод о том, что, закладывая кабель в землю,
можно
охватить индуктивной связью дороги, имеющие длину до 2- 3 км.
Длина петлевых горизонтальных антенн, работающих в режиме
58
_
бегущей волны, при укреплении их над землей на стенах ил и.
иными способами может достигать 10 км и более.
Таким образом, площадь, на которой может быть осуществле
на индуктивная связь, практически ограничивается только по ши
рине, и в тех случаях, когда одной петлей нельзя обеспечить связь
на всей требуемой площади, должны быть использованы антенные·
системы, рассматриваемые ниже.
3.5. Ширина площадей, охватьmаемых индуктивной
связью
Ширина площади, охватываемой связью при работе двух
проводной горизонтальной передающей антенны. На рис. 3.10 ши
рина зоны ·связи вне петли обозначена
размером оЬ: на ра~остоянии сЬ от провода напряженность поля равна на~пря-
___,__-+--
женности поля в цен"Гре петли .
Если в точ1ке ·наблюдения действу
ют поля
нес:~юльки~х тоrоонесущих
про
водов и разностью фаз этих полей мож
но пренебречь 1), то ф-ла (2.2б) прини
мает вид
5
0, 0029 f~
•
..., 10-О,О д ( Ri -lO) sшcxi,
~Н ..., R . -
•
где ток
1
выражен в миллиамперах;
~Н R -мА/м .
i
Рас. ЗП О. :К ()!I!ределен.ию ширины зоны овяз•И
вне дJвухщюводной rО')J:изонтальной петли
После сокращения одинаковых множителей 0,0029/ -1оо. 5 д при:
а~Ь равенство напряженности полей в точке М на краю зоны и
в центре петли в точке О характеризуется условием
1о-О,05 д сЬ - 1о-О,05д (сь+Ь)
~
2 ·1о-О,05 д OiSb
'
откуда
С=
О,025ЛЬ-О,З+JgК
0,05 ль
График рис. 3.11 позволя ет определять величину
с в зависи
мости от различных з начений ЛЬ . Указанная на рис . 3.10 обща я·
ширина площади, обеспечиваемой связью,
В= Ь
+ 2сЬ ~ (1,6 _; 1 ,8)Ь.
Ширина площади, охватываемой связью при работе трехпро-
водной горизонтальной передающей антенны. Простым средством
1 ) Пр и 1Н·ебольшой •р.азно1сти ~р.а·ост·оя.ний [!О
всеrд.а уд·о1влетворяет ся 1арн 1индуК1'1'ш.ной 1ав язи.
ср.а·в.нению .с :ЦJLИJной 'В ол.ны, что
дальнейшего увеличения ширины п.Лощади В является применение
<:паренной петли (рис. 3.12). По контуру пропускается ток /, а по
<:реднему проводу ток 21. При a-::J>b наименьшая
напряжен
ность поля внутри каждой петли наблюдается в точке М, отстоя
щей на расстоянии R1 от среднего провода и на расстоянии R2
с
р,4
/
.0,J
1
.0,2
fl, f
---
v
О
20
Ри•с.
40
3.11.
БО
80
100 120 ЛЬ,f/Б
01'н.асительн ая ширин•а зо
Ри:с. 3,12. 1К •о[J•ре.делбн.ию ШИlрины зоны
·с в язи :вне трех1щюв·од1ной 1горизонтальн·о.Й'
'П ет левой а:нтен1ны
.ны •СВЯЗ И .вне 1двухш,рОiВ·ОДНОЙ ·гор.изон
т ал ын.а й ·петли
от крайнего провода. В этой точке поле создается в равной сте
пени
удвоенным
током
среднего
провода
и
одинарным
током
крайнего провода. После сокращения одинаковых множителей
4 · 1 о-О,05 л R, - 1 о-О,05 л (R,+b) =
2 · 1о - О,05ЛR2 _ 1 о-О,05Л(R,+Ь)
или
1о-О , 05ЛR 1 +0,з = l 0--О,05ЛR 2
п олучаем
6
Rz=R1-л·
На краю охваченной связью
зоны вне петли
напряженность
поля такая же, как в точке М:
1о-О,05ЛRз = 2 · 1о-О,05ЛR, = 2·1 о-О,05ЛR 1+0,З = 1о-О,05ЛR,+О,6
- О,05ЛR3 = -О,05ЛR1
;
+ 0,6,
-о ткуда
12
R3 =R1 - д·
(3.14)
Ширина одинарной петли
Ь=
Ri + R 2 = 2 Ri -
6
Л.
Общая ширина площади, обеспечиваемой связью ,
60
(3.15)
.
2R3 + 2Ь.
В=
(3.16)
Совместное решение ур-ний
(3.14), (3.15)
и
(3.16)
позволяет оп
ределить:
Ь=
R3 --
Ri
л
+ __о__ ;
= _!!___
6
л
R2= -в .,
6
__о__ .
_!!___ -
6
в= 3Ь
+ __о__ ;
_!!___
3
- -
в
'
л
18
~
л
•
(2,6--;- 2,8) ь.
Ширина площади, охваты
ваемой связью при работе че
тырехпроводной
горизонталь
ной передающей антенны. Еще
""
более широкую площадь мож
но
две
охватить
связью,
разнесенные
используя
параллельно
включенные петли (рис. 3.13).
Определим
опти1мальный
разнос петель, пр:И котором ми
нималь·ная
~напряженность
по
ля между петлями равна мини·
мальной напряженности
в центре каждой петли.
поля
Pwc.
З .1 13. К опре:делению ШИ!рн.ны зон ы
·связи
вне четы.ре.хill•ровод.ной
тальной петлевой антенны
а:о·ризон
О11ношение поля, создавае
мого в точ.ке О 2 -й петлей, к
полю в той же точке П'ри отсутствии э11ой петл:й ;по1сле •СОК!ращения
.одинаковых ~множителей
_
А=
10-0,оsд(о,sь+хь)
+ 10-o,os
д (о,sь+хь+ь>
10-о.оsло.sь+о.з
10-0,0Sдb(O ,s+x>
+
10-0,0Sдb(l
,S+x>
10-о,02sль+о .з
Например, при значении
ЛЬ=50 и х = О,8 А=-0,5%.
ЛЬ=30 и х = О,8 А
=-3,2% ;
при
Вследствие ослабляющего действия 2-й петли точка с мини
мальной напряженностью поля в 1-й петле сдвигается относитель
но своего геометрического центра, но сдвиг этот при вычисленном
выше слабом действии 2 -й петли так мал, что в последующем не
учитывается.
При равенстве полей в точках О и М
l о-О,ОSЛО,SЬ+О.З _ l 0...,..o,OSЛ(O,Sb+x)
+l
0-0,0Sд(l
= l 0-О,05ЛО,5хь+о,З _ l 0-o,OSд(O,Sxь+bJ+0,3
Введем
обозначение
lOx = у.
В
,Sb+xb) =
(3.17)
.
частном случае,
например,
при
61
ЛЬ =21 выражение (3.17) принимает вид О,274у- 1 • 05 + l,82r· 525-
-0,595 = О. Произведем замену переменной: у-О,525 = z. Тогда
z 2 +6,65z-2,18=0 и z=-3,325+Y3,325 2+2,18=0,315. При е=
=0315=1О-0,5=у-О,525= 10-О,525х Х= ~ =0 952.
'
0,525
График рис.
3.14,
вычислений для других числовых значений
делить
относительную
'
построенный по резуJfьтатам
величину
ЛЬ,
оптимального
аналогичных
позволяет
разноса
опре
двухпро
водных петель Хi= ·<р(ЛЬ). Для известных значений Л на горизон
тальную ось графика могут быть нанесены величины Ь .
o,в~·~-+_,.-+~--t~--i~--1
.0,6 1------+--+---+---i
10
15
20
25 fjb,ilб
Р.и•с. '3jl4. iВыр.а.жен.ный ;в щол ях
шир~ны •OiZU!Ha1p1HOЙ [!€ТЛИ ОПТ\И
мальный ~раз1но1с 1IJ.a•pы ДLВУtХiП·р О
водных ;rо;риз·ОIНТальыых 1Петель
Так как ослабляющее действие 2-й петли на поле 1-й петли,
как показано выше, не превышает
антенны рис.
3.13
1-5%,
может быть определена,
рис . 3.1 О по графику рис. 3.11.
Общая площадь, охватываемая связью
(см. рис. 3.13),
В= 2Ь
ширина
зоны сЬ для
как и для
при
работе
антенны
антенны
+ хЬ + 2сЬ ~ (3,5-;-· 3,7) Ь .
Шестипроводная передающая горизонтальная антенна исполь
зуется редко. Ее расчет поэтому здесь не приведен. Он изложен
в (26].
3.6.
К выбору передающей антенной системы
Ширина одной горизонтальной петли Ь определяется по
ф-ле (2.3) или (2.8) в зависимости от величины заданной напря
женности поля Но, коэффициента затухания Л и тока /.
Когда связь осуществляется над неоднородной средой, то над
отдельными ее участками
коэффициент затухания Л имеет раз
личную величину и режим работы для каждого участка рассчи
тывается отдельно. Так, если надо охват'ить связью и незастроен
ную территорию и железобетонные здания, то
для территории
режим выбирается по ф-ле (2.3), а схема горизонтальной антен
ны ·по одному из рис. 3.10, 3.12 и 3.15. Ширина В, разнос х и
зона сЬ определяются по соответствующим
формулам,
относя
щимся к выбранной схеме антенны. Режим работы в железобе
тонных зданиях рассчитывается по ф-ле (2.5). Передатчик вклю
чается в антенную систему в любом месте.
62
Ослабление поля вне плоскости петли, наблюдаемое при ис
пользовании одной и той же горизонтальной
с
приемниками,
передвигающимися
ния1J, может быть учтено ф-лами
Рис.
по
(1.11)
антенны для связи
- пяти
(1.13).
трем
и
этажам
зда
Сх€1мы ~rо:риз.оят.алыных пет
3.16.
левых .а.нт.ен1н:
а
Д1ВУJХ1П:р о В•Одм•ОЙ;
-
б-
треХJп ро.в од -
;н·ой. Штр.их0 овк.ой обоз1нrачеяо железо
•бето.нное здание, ;буквой К
-
ю11рiПич
ffiОе или дере'Вяrн.н·ое
Применение настроенной антенны или антенны бегущей вол
ны зависит от отношения длины площади, охватываемой связь~р,
к длине рабочей волны передатчика.
В реальных · условиях
одна сеть связи
может включать
не
•сколько петлевых антенн. При однотипности условий работы не
сколько петель,
расположенных,
например,
на
различных
этажах
одного или одинаковых зданий, могут быть подключены к одно
му общему Передатчику. Входные сопротивления этих петель дол
жны быть активными и близкими по величине .
В случае значительного различия петель,
са
или
большой потребляемой мощности
каждую
петлю
от
отдельного
большого их разно
рациональнее ·
высокочастотного
питать
усилителя
моду
лированных колебаний, устанавливаемого на ее входе. При этом
один модулируемый передатчик, выполняющий роль возбудителя,
соединяется
с
несколькими
усилителями
с
помощью
высокочас
тотного кабеля.
3. 7.
Дополнительные сведения о работе передающих
петлевых антенн
Коэффициент затухания поля петлевой антенны, заложен
Jtой в поглощающую среду. При заложении петлевой антенны в
землю
увеличивается
сопротивление
потерь
и
поэтому
уменьша
ются ток в передающей петле и зона связи. Однако при этом не
изменяется коэффициент затухания поля .л, так как
проницаемость
ление
земли,
землw
как
равна
единице
магнитопровода,
не
и,
магнитная
следовательно,
отличается
от
сопротив
магнитного
·Сопротивления воздуха. Действительно, при движении индикатора
1 J На•приме·р, д:ву.мя эта1жам.и выше и дВУ'МЯ эт1ажами 1н·иже 1Плоrсжости 1Петли .
6З
поля по линии, перпендикулярной длинной стороне
петли
1 l OX
ХбО м, коэффициент затухания напряженности поля
передаю
щей петли с увеличением расстояния от 9 до 48 м по данным из
мерений оказался не зависящим от глубины заложения провода в
землю от О до 0,8 м и равным 0,7 дБ/м на частоте 70 кГц.
При движении индикатора поля над железобетонным перекры
тием с вложенной заподлицо с полом передающей петлей на час
тоте
148,4
кГц коэффициент затухания оказался равным
4
дБ/м,
т. е. таким же, как и при подвеске петли над тем же перекрытием
на высоте 3 м . Однако ток в петле от укладки ее в пол умень
шился в 3 раза.
Если за счет мощности передатчика может быть получен тре
буемый ток, то напряженность поля передающей петли получает
ся одной и той же как при заложении петли
в
поглощающую
среду (при µ' = 1), так и при подвеске ее в воздухе.
Добротность антенны и полоса передаваемых частот. В соответ
ствии
с
измерениями
настроенная
петля,
подвешенная
на
изоля
торах или смонтированная на стене, имеет добротность Q, срав
нительно мало изменяющуюся с частотой (rQ = 10-7- 15 в диапазо
не 30-150 кГц). В результате на частоте 100 кГц полоса состав
ляет приблизительно 10 кГц. Это значение допускает применение
как двухполосной амплитудной модуляции, так
и узкопо.чосной
частотной модуляции несущей. Для низкочастотной части
диа
пазона, чтобы получить ту же полосу передаваемых частот, не
обходимо вносить в пет.nю дополнительное сопротивление потерь.
А~тенна бегущей волны, являясь апериодической системой,
практически
не
ограничивает
полосу
частот,
передаваемых
при
индуктивной связи.
Недостатки и достоинства индуктивной связи на звуковых час
тотах. По сравнению со связью в диапазоне 39-150 кГц связь на
звуковых частотах имеет следующие недостатки. Возможна « на
кладка» низкочастотных сигналов поисковой связи на цепи про
водного вещания и телефонной связи, лишенные частотной и з б и
рател ьности .
На одной общей территории невозможно организовать двусто
роннюю
и
многоканальную
связи
при
использовании
ра з л ич ных
высоки х несущих частот.
Существенно (до 40 дБ) снижается
напряжение
на выходе
прием ной антенны Ивх.пр = HµSwffiQэ по сравнению с более высо
кими частотами связи 39-150 кГц. Кроме того , пр и звуко в ых
частотах не воз м ожна
повышающа я
настройка
напряжение
антенного
принимаемых
равное добротности контура
Q=7-7-15,
контура
сигналоо
или н а
в
17-7-23
в
резо на нс,
число
ра з,
дБ, что ис
пользуется при связ и на высоких частотах. Число витков
антен
ного ко нтура для при е ма звуковых ,частот может быть пример но в
раз, или на 30 дБ, большим, чем для приема колебаний высо
кой частоты. Все же при связи на звуковых частотах напряжение
30
принимаемого
64
сигнала
при
прочих
равных
условиях
получается
на
27-33
дБ пониженным, что уменьшает
дальность
действия
связи или для сохранения этой дальности требует в некоторых
случаях неосуществимого увели~ения мощности передатчика.
.
Наряду с этими недостатками индуктивная связь ·На звуковых
частотах обладает и достоинствами. В качестве стационарных пе
редатчиков могут быть использованы дешевые типовые усилите
ли массового промышленного выпуска : 50·ват.тный УМ-50М, 100ваттный TY-lOOM, 600-ваттный ТУ-600 и др . Для сетей связи , в
которых избирательного вызова не требуется, носимые приемники
могут быть изгот.овлены самими предприятиями,
нуждающимися
в индуктивной связи.
Осуществление избирательного вызова возможно при исполь
зовании для каждого вызываемого абонента одной тональной час
тоты в диапазоне до 13-15 кГц.
При измерении коэффициент затухания поля по мере увеличе
ния расстояния от пр овода передающей петли при индукти вной
связи на звуковых частотах 0,3- 10 кГц и на высоких частотах
40- 150 кГц имеет мало различающиеся значения: над землей
приблизительно
0,7
дБ/м.
При работе на звуковых частотах площади могут быть охваче
ны включенными последовательно двумя
или тремя виткам и пере
дающей петли , что дает пропорционально е возрастание напряже
ния в прl'! е мниках .
:Конструктивное оформление стационарной петлевой
антенны
на звуковых частотах может быть различным, поскольку
и на
этих частотах наибольшей составляющей сопротивления потерь
является
сопротивление
не
провода ,
а
потерь
на
вихревые
токи .
Применяется, например, медный или алюминиевый провод сече
нием
4
мм 2, покрытый изоляцией и прикрепляемый к стене снару•
жи здания скобами через 0,5 м . Под скобой провод обма тыв ает·
ся изоляционной лентой. Используется также голый бим еталли·
ческий провод диаметром 3 мм, укрепляемый на изоляторах . Дли
на пролета выбирается с учетом местных условий от 10 до 25 м.
При укладке петли внутри помещения применяют изолированный
провод сечением
3.8.
4
мм 2 и меньше.
Малогабаритные антенны карманных приемников.
Магнитная антенна для приема сигналов передающей го
ризонтальной петли. Для приема сигналов петлевой горизонталь
ной антенны магнитная антенна карманного приемника выполня
ется на ферритовом стержне , зани м ает вертикальное
положение
пр и переносе его в кармане. В таком положении стержень прон и
з ывается магнитными силовыми линиями п е ред а ющей п етли не за
ви с имо от угла поворота
приемника в горизонтал ь ной пло ско сти .
Напряжение на выходе приемной антенны . :Как уже упомина
лось, при малых размерах площади витка приемной магнитной ан
тенны по сравнению с размерами площади передающей петли п()·
3-130
65
ле в пределах приемной антенны рассматривается как равномер
ное и напряжение на входе приемника индуктивной связи
Ивх.пр =
HµSwroQ 3 •
(3.18)
Как следует из выражения (3.18), магнитную проницаемость
и
площадь
сечения
сердечника,
число
витков
желательно
иметь
возможно большими. Но проницаемость для короткого феррито
вого
стерж~я,
пропорциональная
его
длине,
ограничивается
га
баритами, допустимыми для антенны карманного приемника.
Рассмотрим, чем при заданной частоте ограничиваются вели
чины Qз, S, w.
Максимальная допустимая добротность контура приемной ан
·тенны. Карманный приемник индуктивной связи выполняется на
·строенным на одну фиксированную частоту. На эту же частоту
настраивается и магнитная антенна приемника . Емкость антенно
то
контура состоит из конденсатора постоянной емкости
Ск=
= 500-;-1500 пФ, распределенной
емкости
катушки Снат, е м
жости монтажа См и пересчитанной в контур входной емкости
.l-го транзистора р 2 Сд, где р коэффициент включения транзис
тора в контур. Заданная частота и емкость антенного контура од
нозначно определяют его требуемую индуктивность Lк.
Наибольшая допустимая величина добротности ограничивается
требованием, чтобы контур антенны с вносимыми в нее потерями
пропускал необходимую полосу частот 2Лf. Ширина этой
полосы
определяется видом и максимальной частотой модуляции.
При амплитудной модуляции минимальная необходимая шири
на полосы принимаемых частот
ПАМ
=
2Лfо,7
=
2Fмакс ~ 6 -;-8 кГц.
При частотной модуляции
Пчм ~ 2F(l
где 1'р='Лf/Р; Лf
-
+ 1jJ + V1iJ),
максимальная девиация частоты;
F -
частота
модуляции, вызывающая максимальную девиацию.
Эквивалентная добротность Qз=fo/2Лfo.1 зависит от добротнос
ти контура
1Qil<
и от сопротивления, вносимого в контур · входным
сопротивлением транзистора Rвхт, и резисторами ,R1 и R2, обес·
печивающими режим транзистора по постоянному току (рис. _3.16):
(3.'19)
где р
-
коэффициент включения транзистора в антенный кон
тур; Rрез = ro 20L2н/Rк , 66
сопротивление
настроенного
контура;
Lк
и iRн
-
соответственно индуктивность и собственное активное соп
ротивление потерь контура.
Допустимое максимальное значение эквивалентной добротнос
ти ·Q0 в диапазоне частот 30-150 кГц не превышает 5-25. Без
учета вносимых потерь добротность
·корпусной антенны равна
а добротность кон11ура
70-150,
на
100.
СТИ,
ферритов·ом стер·жне 50Поэтому с1Нижение добротно-
вьшва1Нное
r-C1r
f1
шунтирующим Rшl,l
дейсТiвием транзистора, является
L--
полезным. Если оно недостаточно,
параллелыно
антенному
Сэ
кюнтуру
+Ек
включае11оя резистор Rш.
При использовании на входе
приемника д;вухконтутр.ного филь-
Рж. 3.16. ~К •опредмению до<бро'I'ло
тра, 1-м контуром коrо•рюго явля-
пи по ф-ле
(3.119)
€'ГСЯ антен'На, добротности обоих
контуров выполняются равными, иначе при взаимной расстройке
резонансная характеристика получается асимметричной.
Электрический и конструктивный расчет магнитной антенны
приемника выполняется по общеизвестным формулам.
При распределении обмотки вдоль стержня для .частот диапа
зона индуктивной связи оптимальным является диаметр
провода
мм. Однако добротность антенного контура получается боль
ше значения, необходимого для пропускания требуемой полосы
0,2
частот,
поэтому уменьшение
диаметра
провода
вполне
допустимо.
Выбор конструкции индуктивности антенного контура. Индук-
тивность антенного контура Lн=ASw 2 µ', откуда
Согласно
(2.1)
w=
VА~кµ'.
Ивx:rrp=Hµ'µaSw.w1Q3 , т. е. напряжение на входе
приемника пропорционально
µ' Sw = µ' S у А~~' =
уLк ~ S c-v VSэкв
.
(3.20)
Следовательно, для увеличения принимаемого сигнала необходи
мо выполнять витки антенны с ·Наибольшей площадью,
допусти
мой по конструктивным соображениям, а их число определять ис
ходя из заданной индуктивности и выбранной площади .
Сравнение магнитной антенны на ферритовом стержне и рамки
без стержня. Из ф-л (3.18) и (3.20) следует, что напряжение при-
нимаемых сигналов Ивх.пр
пропорционально
V Sэнв= V Sµ'.
При
измерениях у стержня марки Ф-600 длиной 100 мм и диаметром
8 мм µ'=28 . При площади сечения стержня.S~О,5 см 2 величина, ко
торую можно назвать «эквивалентной площадью» витков на стер
жне, Sэнв = Sµ'=О,5·28 =
14 см 2 • Следовательно, если витки рам
ки, не имеющей ферритового стержня, по конструктивным сооб
ражениям можно выполнить с площадью витков, большей
14
см2,
то такая рамка при прочих равных условиях будет .иметь на вы-
67
ходе большее напряжение, чем антенна на указанном феррито
вом стержне, тем более, что феррит на высоких частотах вносит
большие потери, чем медь обмотки.
У ферритовых стержней марок Ф-600 и Ф-1000 при отношении
диаметра к длине, . равном или меньшем
0,05,
относительная
маг
нитная проницаемость пропорциональна длине стержня:
Ферритовый сердечник придает магнитной антенне направлен
ное действие, чем исключает надобность в электростатической эк
ранировке, без которой рамка принимает сигналы на фоне высо
. ·кого
уровня шумов. Поэтому выполнение приемной магнитной ан
тенны на ферритовом стержне позволяет создавать конструкции
·С меньшими габаритами и более удобные, чем без сердечника.
4. Расчет индуктивной связи между
ма.л:огабаритной магнитной антенной:
карманного передатчика и петлевой
антенной стационарного приемника
с учетом влияния земли и армированной
nоверхности
4.1.
Расчет ЭДС, возбуждаемой в стационарной
приемной петле малогабаритной переда:Ющей
антенной-рамкой
Условия связи передвигающегося
ционарной антенной. При
петли
для
приема
использовании
сигналов
передатчика
стациона рной
передвигающегося
со
ста
антенны
передатчика,
ког
да последний находится внутри петли, ЭДС , наводимые в прово
дах приемной антенны, суммируются. При этом связь передатчика
с петлей сильнее, чем с проводом каждой ее стороны. Когда пе
редатчик находится вне петли, ЭДС, наводимые им в параллель
ных проводах, направлены навстречу друг другу. Вследствие того
свя зь передатчика с петлей оказывается меньшей, чем с каждым,
в том числе с ближайшим к передатчику, проводом петли .
·
Принцип взаимно сти передающей и приемной магнитных ан
тенн. Замкнутый виток, обтекаемый переменным током, пока раз
меры его малы по сравнению с длиной волны, что соответствует
размерам
антенны
передвигающегося
передатчика,
эквивалентен
магнитному диполю {20].
Если выразить напряженность электрического поля этого вит
ка в зоне индукции и ЭДС, наводимую в элементе провода при
емной антенны, то интегрирование ЭДС по длине провода {21] и
суммирование по четырем проводам петли дает значение ЭДС на
выходе петлевой антенны. Это выражение для ЭДС, наводимой в
стационарной приемной антенне-петле малогабаритным передви-
68
гаЮщимся передатчиком, работающим из центра площади, охва·
·ченной петлей, вследствие принципа взаимности приема-передаю·
щих антенн
1[22]
имеет такой вид выражения
( 1.17)
для ЭДС в ма·
логабаритной приемной антенне, находящейся в центре передаю
-щей петли,
· 21 тµ Sw ro
n
Ет -
у 1
1
а2
ь2
-+- '
(4.1)
что делает излишним вывод формулы для ЭДС от малогабарит·
наго передатчика.
Здесь а
.ли
-
длина и Ь
выражены в
метрах;
-
ширина приемной стационарной пет
µ -
магнитная проницаемость
сердечни
ка; S_ площадь витка, м 2; w число витков магнитной антен
ны передатчика. Если ток Im выражен в амперах, то Вт - в воль
тах.
Формула
(4.1)
не учитывает влияния среды, над которой осу•
'
ществляется связь.
Для электрических антенн принцип взаимностw-формулируется
так: отношение ЭДС к току, ею возбуждаемому,
остается неиз
.менным
при
перемене
мест
включения
генератора
и
приемника.
Это утверждение остается справедливым при условии равенства
входных сопротивлений приемников
передатчиков, а также если
выходным
сопротивлениям
антенны и среда между ними являют·
ся системы линейными. Для магнитных
антенн
формулировка
может быть так приближена к описанию физического процесса:
.отношение ЭДС к току, ее возбуждающему
... ,
а далее
как ука
-
зано выше.
4.2.
Напряжение сигналов, принимаемых
u
u
u
(
от передвигающеися передающеи магнитнои антенны,
на выходе стационарной приемной петлевой антенны
по данным измерений
Условия измерения напряжения сигналов передвигающей
ся передающей магнитной антенны и определения закона его из
менения. Закон изменения уровня сигналов с расстоянием между
передающей и приемной антеннами при индуктивной связи в ре·
· альных условиях определялся
малогабаритного передатчика
ным
аккумуляторным
экспериментально при
перемещении
с магнитной антенной и автоном
питанием относительно
стационарной при·
емной петлевой горизонтальной антенны.
Площадь антенны передвигающегося малогабаритного пере
датчика индуктивной связи по конструктивным соображениям ог
раничивается величиной Sпер= (15780) · 10-4 м 2, тогда
как пло
щадь
стационарной
значения Sпр=
приемной
(3790) · 103
горизонтальной
петли
достигает
м 2 и более. Поэтому в пределах про
странства, охваченного приемной антенной, поле передающей ан
тенны характеризуется
большой
неравномерностью,
порядка
50
1
дБ. С учетом изложенного при экспериментальном
изучении
69
закономерностей
редатчиком
связи
измерения
с передвигающимся
служили
для
малогабаритным пе
определения
не напряженнос
ти поля передающей антенны, а напряжения на выходе стацио
нарной приемной петлевой антенны.
Провод петли 150Х40 м 2 лежал на земле, представлявшей со-·
бой сухой, покрытый гравием утрамбованный грунт. Уровни нап
ряжения
на
зажимах
петли
измерялись
селективным
усилителем.
Тесла со входным сопротивлением 600 Ом и с шириной полосы
пропускания 80 Гц на уровне 0,7. Дальний от усилителя
конец.
приемной антенны был нагружен также на сопротивление 600 Ом.
Малогабаритный транзисторный передатчик работал на магнит
ную антенну из
180
витков провода на ферритовом стержне мар
ки Ф-600, длиной 100 мм, диаметром 8 1мм, с обмоткой, распре
деленной вдоль стержня. Ток в обмотке измерялся прибором ти
па Т-20 с шунтом. Передатчик переносился на высоте 120 см над
землей по линии, проходившей через центр петли перпендикул яр
но ее длинным сторонам. С одной стороны перемещение было ог
раничено препятствием.
Результаты измерения напряжения сигналов передвигающейся
передающей магнитной антенны на зажимах горизонтальной при
емной пет ли. На рис. 4.1 по горизонтали отложены расстояния от
U!Jx.по.iJБ
11.
1:
J.1!.
1~
•11
-50
-60
-70
1~
1\
1
"';~
f=40кГц
___ ......-;>J \ ';
-80
-90
-100
-10
О
+to ±20 -10
О
'
~
+10 +20
~
-tJO
' R,
+40
м
Рис. 4.1. А·бсолютны€ у.ров.ни •Н·а1пряжения IН•а ~выходе 1ста.ц.иона.р1н·ой i!lеТле·в·ой
а•нте н1ны •!бО Х 40 м2, лвжа:вап е й :в ·п-арке н.а 1cyx·o:vr 111ру~нте, i!11р1и []ередвижении Н·О·
си:м оrо п-е.реда тчи ка .с ·МЭi!ЖИТН·ОЙ .ан1ен1ной
(I•wS=2150 А.~в/.ом 2 ) .по JШ1нии,
€€ дл.и•нным 1стО1р.01на·~
[]!рОХО
дящей через цен1р .пет ли .перпе.нд.икуля:рн•о к
передатчика до ближайшего к нему провода петли, а по вертЕка
- значения измеренных на выходе стационарной приемной ан
тенны абсолютных уровней напряжения, пересчитанные для тока
ли
100 мА в антенном контуре передатчика. На расстояниях 10-40 м
на частоте 40 кГц с каждым метром удаления от провода вне
петли уровни сигналов изменялись в среднем на 0,715 дБ/м. На
частотах 76, 104 и 137 кГц значения коэффициента затухания
равнялись соответственно
70
0,70; 0,63
и
0,76
дБ/м . Сложная форма
кривой при перемещении передатчика внутри петли является ре
зультатом сложения ЭДС, наводИ1мых в двух проводах петли.
Для расстояний, меньших 10 м от провода, над землей закон
изменения уровней сигналов приближается к закону Био-Савара
для постоянного тока. По мере увеличения расстояния одинако
вые абсолютные его приращения соответствуют все меньшему от
носительному его изменению и закон убывания уровней сигналов
при расстояниях, больших 10 м, все в большей степени опреде
ляется влиянием полупроводящей среды, над которой производят
·ся измерения, и конечной длиной ближайшей к передатчику сто
роны
петли.
В табл. 4.1 приведены значения абсолютных уровней, измерен
ных в Ботаническом саду над черноз емом на различных частотах,
при движении передатчика
по прямой, проходившей через сере
дины длинных сторон приемной антенны двух размеров . Значения
коэффициентов затухания на частотах 40-140 кГц расстояний от
10 до 40 м над землей лежат в пределах от 0,625 до 0,825, сос
тавляя в среднем 1Л=0,725 дБ/м.
ТАБЛИЦА
4.1
Абсолютные уровни напряжения принимаемых сиг.налов
на зажимах петлевой r.оризонтальной антенны.
(Условия измерения: Ботанический сад. Чернозем.
Август. Магнитная антепна передатчика из
180
витков,
распределенных вдоль ферритового стержня марки ф-600
дд.иной 100 мм, диаметром 8 мм. Ток изл1ерялся
в указанной обмотке. Высота этой антепны
над землей- 1,2 AI. Значения уровней, измеренные
селективныл1 усилителем .:Тесла», пересчитаны
для тока 100 мА)
Абсолютные уровни, дБ, при расстояниях от передатчик
до ближайшего · провода петли , м
Часто- ~------,,----~-----------
та, кГц
1
- 40
-20
(в Je~~pe)
1
.
+20
Приемная антенна 150Х40 м 2 лежит на земле
-92
40
74
100
137
-83
-75
-77
-72
-87
-88
-73 ,5
-69,5
-67
-64
-82
-76,5
-76
-73
-93
-89 ,5
-90
-87
Пр1ием<Ная антенна 500Х 40 м 2 лежит на земле
40
77
100
136
По табл.
тенны
ни
-90
-97
-87 ,5
-88
4.1
-75
- 71
-70
-68 ,5
-79 ,. -99
-78
-92
-77
-89
-72 ,5
- 91
при равных ампер-витках в цепи магнитной ан
передатчика
принятых
-81
-77
-76
-77
и
положении
сигналов
последнего в
оказались
монотонно
центре петли уров
возрастающими
мере повышения частоты от 40 до 137 кГц: на
150Х40 м2 и на 6,5 дБ при петле 500Х40 м 2 .
по
дБ при петле
Большие уровни
9,5
7,1
на
повышенных
ка в
20
частотах
отмечены
и
при
нахождении
передатч и
м от провода вне петли, но для этих условий два значе
ния уровней из шестнадцати нарушают монотонность вариации.
Из сопоставления приведенных в табл . 4.1 результатов измере
ний на зажимах петель 150Х40 м 2 и 500Х40 м 2 следует, что уд
линение
петли
понижение
в
указанных
уровня
пределах
принИ1маемых
вызывало
сигналов
центре петли: от 1,5 дБ на частоте
137 кГц.
При подвеске приемной петли -
40
дополнительное
при
кГц до
передатчике
4,5
в.
дБ на частоте
120Х30 м 2 на высоте
3,5
м
над землей в парке и при укладке этой петли на земле измерен
ный на частоте
товой
антенной,
кГц уровень сигналов передатчика с ферри
132,8
находившегося
в
центре
петли,
оставался
неиз
менным. На той же частоте коэффициент затухания сигналов при
подвеске петли на высоте 3,5 м при передатчике, расположенном
вне п етли на расстояниях от нее до 30 м, равнялся 0,66 дБ/м , т. е.
+о
был в пределах ,Л=О,7 -oi
О"
Q
дБ/м, как и для петли на земле.
Измеренные уровни сигналов носимого передатчика, находив
шегося в центре петли, при изменении его высоты над землей от
0,5
до 1,5 м оставались неизменными, равными -72,5 дБ.
Уровни принимаемых сигналов также не изменялись при пе
ремещени и малогабаритного передатчика на высоте
1,2 м
землей в нутри петли 500 Х 40 м 2 через центр последней на
в
каждую
сторону
от
центра
параллельно
длинным
над.
м
150
сторонам
пет·
ли, т . е. при наименьшей, но постоянной связи передающей и при
емной антенн .
Из рассмотрения табл . 2.2 и 4.1 следует, что среднее значе
ние коэффициента затухания поля одиночного провода над зем
лей приближается к значению 0,7 дБ/м, а отдельные значения его
лежат в пределах от 0,55 до 1,18 дБ/м.
В табл . 4.2 ОТР.ажено влияние изменения ширины петли на
уровень принимаемых сигналов.
ТАБЛИЦ А
4.2
Абсолютные уровни принятых сигналов на зажимах петель, лежавших на земле.
(Условия изл1ерения: Передатчик с описанной магнитной антенной в центре
петель на высоте 1,2 м над землей. Ботанический сад. Чернозем. Сентябрь.
Ч астата 100 кГц)
Размеры приемной петли~ М 2
500Х20
50Ох 30
500Х40
1
Абсолютный
уровень прння-1 РасстЬяние
между передатчиком
тых сигналов, дБ
и проводами, м
-62,6
...,-67,3
-71,0
10
15
20
При помещении п е редатчика в центре петли на расстоянии
м от каждого из двух проводов, когда полем его антенны рав
ная ЭДС наводилась в обоих проводах длинных сторон петли,
уровень сигналов оказа~ся большим, чем при помещении пере-
20
72
датчика в 20 м вне петли. Разность измеренных уровней на час
тоте 40 кГц составила в парке 6 дБ, в Ботаническом саду на
частотах
среднем
6
40-137
8,25 дБ;
кГц в петле 150Х40 м 2 от 5,5 до 10 дБ, в
в петле 500Х40 м 2 от 4 до 8,5 дБ, в среднем
дБ.
Эмпирическая формула для
расчета
напряжения
сигналов,
принимаемых горизонтальной стационарной петл ей от магнитной
антенны, передвигающейся н-ад землей. На основании обобщения
результатов измерений получена эмпирическая формула для ори
€нтировочного
.лов
на
дл.иной
расчета
зажимах
м
150
абсолютного
стационарной
уровня
приемной
напряжения
над землей при передатчике в ее центре
N 0 = - 59-0,5 ЛЬ+ 20Jg IwS + 0,1 (/0 250
= - 63 -
О,35Ь
lwS
сигна
горизонтальной
петли
[23]
40) =
·
о, 1fО• дБ,
+ 20Jg- +
250
(4.2)
где Ь ширина стационарной приемной петли, м; lw ампер
витки в антенне передатчика, Ав; S площадь витка магнит
ной антенны передатчика, см 2 ;
несущая частота, кГц. В слу
чае применения для передачи антенны с ферритовым сердечни
ком вместо геометрической площади S учитывается эквивалент
fo -
ная площадь
ц аемости
где
S 0 =Sµ'1i,
сердечника
коэффициент магнитной прони
µ'h -
определяющий
индуктивность
передающей
.антенны с сердечником .
Для
расчета
напряжения
на
выходе
стационарной
горизон
тальной приемной петли при передвижении передатчика над зем
.лей вне площади., охваченной петлей, в ее плоскости по линии,
проходящей через центр петли, уровень напряжения, вычислен
н ый по ф-ле
NR
=
(4.2),
уменьшается на
6
дБ:
lwS
- 69-0,7R + 20!g- + 0,1/0 •
(4.3)
250
Влияние на разных частотах удлинения прI:Iемной
м отражено в табл. 4.1.
петли до
Эмпирическая формула для расчета
сигналов,
500
напряжения
принимаемых горизонтальной стационарной пет лей от магнитной
антенны, передвигающейся над железобетоном. При работе пере
двигающегося передатчика в центре горизонтальной
приемной
петли над
(под)
железобетоном с содержанием стали
20
кг/м 2
(24]
N0 = -
60,5-О,5Л Ь + 20Ig 1ws + 0,1/0
1900
(4.4)
или
NR.
= -66,5-Л R + 20Ig 1ws + 0,1/0 ,
rде ,д-=47.5 дБ/м,
1900
(4.5)
No и Nн, дБ.
73
Значения Л над железобетоном различных конструкций подле
жат уточнению по
мере
расширения опыта
применения
индуктив
ной связи в различных условиях.
При уровне сигнала, определенном по одному
из
выраже
ний ( 4.2)- (4.5), напряжение на выходе приемной петли, В,
Евх.пр = О ' 775·10°· 05N• или Евх.пр =О ' 775 . 10°·05N.R •
Приближенно . диапазон изменения уровней при перемещении
аппарата связи (передатчика или приемника) внутри петли , дБ "
D = Л _.!!.__ 2
6, дБ и dD = ~ dБ,
2
откуда при допустимом диапазоне изменения уровней максималь
ная ширина петли ограничивается величиной
Ь= 2(D:6) ,
а в случае изменения
(4.6)
D
допустимая ширина петли изменяется на
2
db=лdD.
Эмпирические формулы гл .
2. и 4 позволяют определять поря
док напряжения . Погрешность вычислений определяется
ниями коэффициента затуханИ:я 1Л .
значе
Антенны канала индуктивной св.язи
«носимый передатчик - стационарный
5.
приемник»
5.1.
Малогабаритные антенны карманных
передатчиков
Эффективность передачи. Формулой
(4.1) было установ
лено, что амплитуда результирующей ЭДС на выходе стационар
ной приемной антенны как сумма амплитуд ЭДС, навед енны х ва
всех четыр ех ее провода х , при помещении м а логабаритной антен
ны передвигающегося передатчика в центре приемной
Е
где
Im -
т
=
2/т fL Sw О)
n
v_!_а2+ь2•
_1_
амплитуда тока в антенне передатчика;
w -
число вит:..
ков той же антенны; S - площадь ее витков; а, Ь - стороны при
емно й стационарной антенны . Так как ток ограничивается мощ
ностью малогабаритного передатчика и потерями в антенном кон
туре, то необходимо получить максимал ьно возможную величину
Sw.
74
Влияние площади витков. Выражение для Ет в ф-ле
.зывает
на
то,
что
для
усиления
принимаемых
(4.1)
сигналов
ука
должна
'6ыть выбрана максимально возможная по конструктивным сооб
ражениям площадь витков пер~дающей антенны. После этого чис
.ло витков определяется индуктивностью
и
выбранной
площадью
БИТКОВ.
Для карманного передатчика рамочная антенна , как обладаю
щая большей площадью витков, эффективнее антенны на ферри1'ОВом стержне приемлемых размеров . Рамка выполняется, как
корпусная антенна (охватывающая корпус со схемой передатчи
ка), с витками площадью до 70-110 см 2 .
Если стационарная приемная петлевая антенна смонтирована
в горизонтальной плоскости, рамку носимого передатчика во вре
мя работы . держат также в горизонтальном положении. Если ис
пользуется вертикальная приемная петля 1 J, рамку при
передаче
держат вертикально в плоскости, параллельной плоскости прием
ной петли, т.
е. параллельно продольной оси симметрии здания
или территории.
Связь между конструкцией передатцака и потерями в корпус
ной анцнне. Так как габариты . карманного передатчика ограни
чиваются требованием удобства его, то при допустимой сравни
"Тельно малой площади корпусной антенны необходима тщатель
ная разработка конструкции антенны и монтируемой внутри нее
схемы передатчика. Для уменьшения потерь в антенном контуре
,обмотк<J, антенны секционируется и применяется провод оптималь
ного диаметра. Кроме того, должна быть предусмотрена такая
конструкция передатчика, при которой поле его корпусной антен
ны возбуждает в деталях схемы минимальные вихревые токи .
Для этого схема передатчика выполняется на платах печат
ного монтажа, располагаемых внутри корпусной антенны в плос
костях, перпендикулярных плоскости витков антенны . При таком
расположении плат силовые линии магнитного поля корпусной ан
"Тенны не пересекают контура из проводников печатного монтажа
и не возбуждают в этих контурах токов. Малогабаритный источник
электропитания, если он размещается внутри корпусной антенны,
заключается в цилиндрический алюминиевый экран . Поле токов
в
этом
экране
корпусной
·
при
антенны
помещении
его
практически
не
с
акку мулятором
влияет
на
в
центре
поле з ное
поле
антенны.
Для транзистора, питающего антенну, нагрузочное сопротивле
ние
Roe= p2.p,Q,
v
откуда коэффициент включения транзистора в кoн-
1'УР передающей антенны р =
Rre
- - . Характеристическое сопрор
Q
1ивление p=ffiLa=ffiBw 2S. Ток в антенном контуре и подводимая к
нему мощность:
/ =lподврQ; Рподв=f2подвRое· После
подстановки
приведенных значений выражение для ЭДС в приемной антенне
приобретает вид
1 ) См . ол .
6.
75
(5.1)
где Р
постоянный коэффициент;
-
1Q
и
S -
соответственно доб
ротность и площадь витков передающей антенны . Следовательно,
критериями потерь, вносимых в антенну конструкцией передатчи
ка,
смонтированного
добротность
внутри
передающей
корпусной
антенны
полосе пропускаемых частот путем
тенном контуре
при
антенны,
могут
(определяемая,
измерения
расстройке возбудителя,
служить
например,
напряжения
питающего
на
ПО·
ан
выход
ной каскад передатчика), напряжение сигналов на приеме и ток~
подводимый к передатчику.
Влияние конструкции передатчика иллюстрируется
результа
тами измерений уровня сигналов, принятых на приемную петлю, в
центре которой помещался передатчик с корпусной антенной.
У антеннь!, выполненной на корпусе с
размерами 110Х70Х
Х25 мм 3 (S,= 77 см 2 ) при числе витков W= 150 из провода ПЭВ0,19, добротность от внесения внутрь антенны деталей схемы пе
редатчика изменялась следующим образом: при отсутствии дета
лей передатчика добротность равнялась 67; при внесении тальк~
кнопки включения микрофона
-
55;
при внесении только платы
со схемой передатчика, расположенной в плоскости витков антен
ны, - 41; при внесении только аккумуляторной батареи 7Д-О,1-22.
Влияние способа расположения деталей внутри корпусной ан
тенны иллюстрируется рис. 5.1, на котором указаны положения:
аккумуляторной батареи и значения добротности . Расположение
батареи возле обмотки уменьшало добротность от
67
(при отсутст:..
1 2
~EDJ
Ри1с. б.;1. Вл.ия,ние [!юложения ай(U{умуляторной бат.а,реи ~внутри IКО·р[!уюной аяте.н
IНЫ ~на добр.оТтню,сть 1а1нтеН.Н·О['Q аюнту.ра:
1-
антенна;
2-
батарея типа 7Д-О,1
вии батареи) до 22. Влияние батареи ослаблялось помещением .
рядом с батареей ферритовой пластины марки Ф - 600. Менее все
го
-
до
41 -
добротность уменьшалась, когда батарея находи.
лась в центре корпусной антенны .
Рисунок 5.2 позволяет проследить, как изменяются п остоян
ный ток питания передатчика и уровень сигнал11в на зажимах;
приемной петлевой антенны площадью
1400 м 2 при помещении~
внутри корпусной антенны возле ее обмотки аккумуляторной ба-
.тареи без экрана и в алюминиевом экране. Без экрана батарея;
увеличивала ток питания на 25 мА, или на 22 %, и
уменьшала
уровень сигнала на 2,6 дБ. Помещение батареи
в алюминиевый
экран уменьшало ток питания на 10 мА и увеличивало уровень
сигнала на 1,74 дБ .
.76
На рис.
5.3
указаны значения тока питания и уровень сигна
лов, принятых на петлевую антенну площадью
36
м 2, при распо
ложении внутри корпусной антенны двух плат схемы передатчи-
2
3
4
[J (JLJ D
140мА
105иА -Б~9оБ
-65,2 об
f22 мА -62,905
115мА -62,БiJБ
Рис. б ..2. В.л:ия1ние 9I{Jр·а·н1и·р·о:в.а1ния .а~юкумуля'юр:нюй 1бат,а,реи, 111омещенной iВIНУТIРИ
;кор:пу.сной 1а.mе;н1ны.,
н:а :велич.ину
Т·ОiК·а·, под1во.д1и.м.ого
к 1выход1но.му
ка~ск.аду
пе
!редатч1и%а, 1и .на уров.ень 111р1ИJНи.маемых 1ст1наJюв :
1-:- антенна; 2 -
батарея т.ипа 7Д-О.1
без экрана;
З
-
ба.тарея
в
алюминиевом экране;
4 -
ферритовая пластина
ка из фольгированного гетинакса перпендикулярно плоскости
витков
корпусной
антенны
и
аккумуляторной
батареи
в
алюминиевом
ста кане
в центре
этой
антенны.
Сравнение
приведенных
значений
показывает,
что
расположение
в
центре корпусной
антенны плат схемы указанным способом
и батар~и в экране ув~личивало ток питания лишь
на 7 мА,
или на
6%,
а уровень сигналов уменьшало лишь на
0,44
дБ. При
внесении платы из фольгированного гетинакса для схемы передат
чика во внутрь корпусной антенны
и
расположении
платы в
плоскости,
параллельной
плоскости
витков,
уровень
сигнала
на
приеме уменьшался всего на 0,35 дБ, но ток питания передат
чика возрастал на 15 мА. При расположении той же платы в
плоскости, перпендикулярной
плоскости витков, ток питания ос
тавалс я неизменным .
1 2 J
~ЬJBD
122мА -J8,9iJБ
118мА -38,БiJБ
115мА -38,БiJБ
115мА -38,4 tБ
Р1и<:. б.3. В.лия1ние 111л:а1' фолЬ1Гир•о1ва1н.н.ог.о 1Гети1Н1ак·са, ·ра 1 с111оложен1ных rв.нуТ>р.и ан
тен.ны перпендикуля.р.н•о 111лос1юс1'и ее <Ш'ГIКОВ, и экранл1р·о·ван.ной .а;к,кумулятор.н1оii1
батареи на :величи!Ну Т1о~ка, IПОi!\ПЮдИ·М«:il'о iК iВЫJЮд1н.01му ;ка~с·к.аду 1пе;редатчи:ка, w.
на ·у~р·овень
1-
антенна;
111рнни.м.аемых •ОИI~нало.в:
2-
батарея в алюминиевом экране; З
-
платы
Следует заметить, что при прочих равных условиях, чем боль
ше
витков
имеет
корпусная
антенна,
тем
сильнее
она
связана
конструкцией смонтированного в ней передатчика и тем
потери, вносимые конструкцией передатчика в антенну.
е
больше
Опыт показывает, что на каркасе из полистирола, оргстекла
или гетинакса можно получить контур с его собственной доброт~
ностью 100 и больше. Однако в схеме передатчика транзистор
77
частично шунтирует контур и эквивалентная добротность послед
него не превышает примерно 35-45. В этих условиях добивать
ся намного более высокой собственной
добротности
антенного
контура нет смысла . Учитывая, что масса провода пропорциональ
на квадрату его диаметра, для корпусной
антенны маломощного
передатчика можно использовать провод диаметром
мм.
0,19-0,2
Обмотку целесообразно покрыть эпоксидной смолой.
При конструировании передатчика приходится учитывать, что
максимальная добротность его контуров ограничивается требова
нием
пропускания
полосы
модулирующих частот,
уменьшение
же
добротности при прочих равных условиях вызывает уменьшение
уровня
принимаемых
сигналов
-
и
что
очень
нежелательно
-
возрастание тока, потребляемого от источника электропитания.
Поэтому целесообразно выбирать значение эквивалентной доброт
ности Q3 (с учетом шунтирующего действия транзистора и др.)
равным
максимально допустимому.
К выбору коэффициента включения транзистора
в антенный
контур. Коэффициент включения транзистора Р1 в параллельный
контур
магнитной антенны может быть выбран для
получения
нагрузки транзистора, соответствующей отдаче им требуемой мощ
ности:
Rre -_
2
р1 р
Qю
-{Rre
·
-- •
откуда р 1 -
pQK
Но транзистор, подключенный к антенному контуру, при коэффи
его доброт
циенте включения р 2 шунтирует контур и уменьшает
ность, чем увеличивает полосу боковых частот, пропускаемых без
существенного ослабления:
Р
= ----"------,
р2
откуда
Rк+Р~ -R--
р2
2
__
Р-
QэRк
Qэ
Rвых
р2
вых
где Rи
-
активное сопротивление собственного контура; Rвых -
выходное сопротивление транзистора .
Для одновременного получения заданной мощности от транзис
тора и эквивалентной добротности, обеспечивающей пропускание
требуемой полосы боковых частот при модуляции, необходимо,
чтобы р 1 = Р2 или
Rre
р
Q; =
р - QэRк
р2 Qэ
откуда
Rre
Qк
Rвых
Qэ
--=--
R· .
вых •
1 ,
или
1 -Qэ/Qк R
Rre
Qк
=
Qэ
вых'
QK.
Q3
= -R---__
re_
Rвых
+1
Задаваясь тремя величинами, можно определить четвертую.
Если транзистор нагружен на последовательно соединенные
конденсатор и индуктивность La, сост·авляющие антенный контур
(р; = 1), то требуется равенство величин Rи Roe или, так как
=
78
Q3
=
Rк
Р
R
+ Rвых
'
к
Р - QэRвых =
=
Q3
R
се'
откуда требуемая индуктивность антенны
La = ~ (Rce + Rвых)•
(J)
а емкость для настройки в резонанс
с~~
f2La
'
f,
где С, пФ;
МГц; La, мГ.
О поясной антенне. Для носимого передатчика можно исполь
зовать также антенну, вшитую в пояс. Она позволяет при монта
же малогабаритных микрофонов и телефонов на шлемофоне ос
тавлять руки оператора <;.вободными для производственной . рабо-
.
ты .
Площадь витков у поясной
антенны
составляет
примерно
0,07 м 2 . По действующим Санитарным правилам работы с источ
никами электромагнитных полей высокой частоты [25] напряжен
ность магнитной составляющей поля в диапазоне высоких частот
(60 кГц-1,5 МГц) не должна превышать 5 А/м, а электричес
кой составляющей 20 В/м, в диапазоне 60 кГц - 30 МГц.
Поясная а.нтенна, охватывая тело оператора, имеет в ~лане
форму эллипса. В первом приближении заменим эллипс кругом
равновеликой площади и определим максимальный ток в антенне ,
допустимый по действующим Санитарным правилам:
lw
Н= - ~5
D
А /м,
(5.2)
где Н напряженность магнитного поля в центре круговой ан
тенны; 1 и w ток и число витков; D диаметр круга, м.
Из ур-ния (5.2) следует, что число ампер-витков поясной ан
тенны должно удовлетворять неравенству
Iw-< HD = Н
V-n· = 5
4S
v4·0,07
3;14
= l ,5
А
в,
Так как ЭДС принимаемых сигналов по ф-ле (5.1 ) пропор
Щиональна величине IwS, сравним по этим показателям поя сную
и корпусную антенны .
Для известного образца поясной антенны IwS=1,5·0,07=0,105"
Ав. м 2 ; для корпусной антенны при работе передатчика с выходной
мощностью
0,5 Вт 1 > /wS = 0,150·80·77· I0-4 = 0,092, Ав·м 2 • Следова
тельно, известные образцы антенн обоих видов возбуждают
на
приеме ЭДС, различающиеся на 1 дБ, что незаметно для слуха2>.
Для антенны карманного передатчика на ферритовом стержне
lwS3 = 0,1·280·14 · 101>
2>
4
= 0,039 Ав ·м2 ,
Лри 1р,а1сходе .rю цели mитан.ия около
·!
IВт.
Паро•r различи.~юсти на ~слух из·:-.1ене1ния у.ров 0ня з·вука ра:вен
1,5-2
дБ.
79
т. е. на 7,5-8,5 дБ меньше, чем для корпусной и поясной антенн.
Вызванное этим ухудшением условий приема может быть очень су
щественным, особенно при ЧМ.
Рамочные антенны передатчиков и прйемников на движущихся
механизмах. 'Габариты магнитных антенн передатчиков и прием
ников,
-
смонтированных
на
автомашинах,
кранах
и
других
меха
низмах, могут быть значительно больше указанных выше для ан
тенн карманных аппаратов, носимых человеком. Эту возможность
целесообразно использовать только для передающих ант.енн, так
как для приемных проигрыш, связанный с уменьшением
размеров приемной а,нтенны, компенсируется добавлением в приемни
ке усилительного
каскада на транзисторе, а также лучшей на
антенны на ферритовом стержне, что ослабляет
правленностью
помехи .
Известные образцы передающих рамочных антенн на автома
шинах имеют витки площадью 0,25 м 2 и больше.
Положение передающей рамки ,на движущемся механизме вы
бирается экспериментально по минимальному уменьшению уров
ня принимаемых сигналов
после установки и
подстройки
рамки
на месте.
Для башенных Кранов и других механизмов, движущихся по
рельсам,
в
качестве
гослойные катушки,
ционар ной петли.
5.2.
элементов
связи
применяются
передвигающиеся
вблизи
рамки
и
от провода
мно
ста
Общие принципы въшолнения стационарных
приемных антенн
В отличие от приема сигналов стацион а рного передатчика
на
карманный
тенну
сигналов
карма,нного
приемник,
прием
на
передвигающегося
передатчика
стационарную
и
особенно
сопровождается
петлевую
ан
мал~габаритного
относительно
высоким
уровнем радиопомех. Условия работы этих двух направлений свя
зи существенно различаются.
Стационарные передатчики сетевого питания работают с вы
ходной мощностью 30-50 Вт и более, действующая высота антеины
носимого
приемника
измеряется
в
миллиметрах
или
их до-
лях. Поэтому, как правило, прием сигналов стационарного пере
датчика Ife сопровождается помехами, если вблизи от приемника
нет ВЧ генератора.
Наоборот карманный передатчик обладает мощностью, равной
лишь
долям
ватта,
а
стационарная
петлевая
антенна,
площади до нескольких гектаров, имеет большую
высоту ·и
п,оэтому
высокую
чувствительность
к
охватывая
действующую
помехам
даже
удаленных источников. К тому же протяженная петлевая
на
сильно
связана
с
электросетью,
проводными
сетями
вещания и другими местными излучателями помех.
80
от
антен
связи
и
,,
С учетом особенностей приема
сигналов
передвигающегося
передатчика выполнение стационарной петлевой антенны долж
но обеспечивать:
возможно большую связь антенны с передвигающимся малым
передатчиком,
ществляется
что
при
применении
уменьшением
их
горизонтальных
ширины
и
петель
выполнением
осу
петель
с
тремя и большим числом длинных сторон, хотя увеличение чис
ла сторон пр0тиворечит требованию простоты антенной системы;
использование различных принципов приема сигналов передви
гающегося передатчика, в каждый момент времени возбуждаю
щего ЭДС лишь в близком к нему участке провода ограниче1щой
длины, и сигналов местных радиостанций и других
источников,
возбуждающих ЭДС помех по всей длине проводов
приемной
антенны;
использование, когда это возможно, направленного
действия
петлевой антенны для уменьшения
уровня
помех,
приходящих
преимущественно с определенного направления;
защиту входа
своим,
т.
. лексной
е.
стационарного приемника
совмещенным
стационарным,
от помех, создаваемых
передатчиком
при
дуп
работе оборудования.
5.3.
Способы усиления связи передвигающегося
передатчика со стационарным приемником
Использование усложненных горизонтальных антенн. На
водимый в пет левой двухпроводной (т. е. с двумя длинными сторо
. нами) горизонтальной приемной антенне уровень сигналов пере
двигающегося передатчика вычисляется по ф-ле (4.3) при связи
над землей и по ф-ле (4.5) при связи над железобетоном.
Если известны значения несущей частоты, lwS передающей
антенны и минимально допустимый уровень сигналов на зажимах
петлевой антенны, то указанные формулы позволяют определить
максимальную допустимую ширину двухпроводной петли. · При
приеме на
такую петлю ширина
В= Ь
площади,
охватываемой связью
+ 2сЬ,
где ширина рабочей зоны сЬ вне петли, соответствующая обозна
чению на рис.
3.1 О,
определяется по кривой рис.
3.11,
для которой
не
обеспечивает
с = ер (ЛЬ).
Если двухпроводная
свя зью заданную
горизонтальная
площадь шириной В,
петля
то связь передвигающе
гося передатчика с петлевой антенной усиливают, применяя мно
rопроводную приемную антенну 1
[26].
Использование нескольких простых петлевых антенн, охваты
вающих отдельные здания или участки территории. Если пульт
управления связью находится на расстояниях порядка 500 м и
более от охватываемых связью отдельных зданий или участков
территории, то приемные антенны зданий (участков) соединяют-
81
ся
каждая
со
своим
приемником,
устанавливаемым
возле
Все приемники подключаются к пульту руководителя
петли.
кабелем .
несущим звуковые частоты. Так как в каждом приемнике имеют
ся автостоп, шумоподавитель, запирающий выходные каскады при
отсутствии
несущей
от
передвигающегося
передатчика,
случае используется раздельная регулировка порога
ния во всех приемниках,
а
сложение шумов
в
этом
срабатыва·
от нескольких петель
исключается.
Если можно применить петли малой площади, находящиеся на
близких расстояниях друг от друга, так что общая длина провода
всех петель . не привысит примерно 1ООО м, то эти петли могут
быть соединены высокочастотным кабелем с приемником пульта
управления.
5.4.
Приемные антенны, снижающие относительный
уровень помех
Влияние удлинения приемной антенны. Длина стационар
ной петлевой антенны в зависимости от длины охваченного ею
здания или территории наиболее часто равна 100-500 м. По мере
увеличения длины стационарной антенны возрастает и охваченная
ею площадь и, следовательно, действующая высота петлевой ан
тенны, воспринимающей помехи от удаленных источников:
hд
=
2nS/Л(так как для петли
w = 1; µ'
=
1).
Равномерное поле удаленных источников помех, например веща
тельных и других радиостанций, создает на зажимах петлевой ан·
тенны напряжение, пропорциональное действующей высоте и , сле
довательно, площади антенны:
ивх. пр = ERhдQэ =
ER
2: s Qэ.
В то же время величина .сигнала, принимаемого стационарной ан
тенной от маломощного носимого передатчика, с изменением дли
ны антенны при отношении- длины а/Ь>2 изменяется
незначи
тельно.
Влияние изменения длины провода приемной антенны на ве
личину сигнала передатчика, отделенного от провода
расстоянием
R,
может быть определено исходя из принципа взаимности пе
редающей и приемной антенн . Напряженность магнитного поля,
создаваемого
током,
(см. рис.
как установлено ф-лой
1.3),
If = - 1-
2лR
протекающим
по
проводу
конечной
длины
(1.7),
sin ат.
При расположении передатчика в центре петJш , что соответст
вует наименее благоприятным условиям связи,
в большинстве
случаев практики
tg ат= О.Ба::;;.. 2; siпam = 0,9 ....;- 1,0.
R
82
Из изложенного следует, что простое удлинение стационарной
приемной антенны сопровождается пропорциональным увеличени
-ем
напряжения
маемых
помех
полезных
ного уровня
при
малом
сигналов
сигналов
и
в
изменении
результате
(уменьшением
напряжения
падением
отношения
прини
относитель
сигнал/шум
Поэтому для обеспечения индуктивной связи на площадях,
измеряемых гектарами или, в зависимости от местных условий,
S/N) 1>.
сотнями
квадратных
метров,
нужны
специальные
технические
ре
шения.
П ринц-ипы работы скрещенной и Jrюстовой антенн.
С
учетом
того, что передвигающийся передатчик в каждый момент времени
действует только
на
ограниченный участок
провода
антенны,
а
мешающие радиостанции наводят ЭДС по всей длине провода,
предложены и испытаны · скрещенная (рис. 5.4)
и
мостовая
(рис.
5.5) петлевые антенны :[1 О].
3
Р.и.с.
б.4.
.Ок,рещенн,ая
.стациои.ар-
l1 i
4
J
анте.нна; 2 - приемник; З - нагру
зочное сопротивление; 4 - передвигаю
IЦийся передатчик
1-
Рис.
5.5.
Мостовая
стационарная
приемная антенна:
а.нтеииа;
2 - приемник;
двигаюIЦийся передатчик
1-
З
-
f
2
2
пере
По схеме рис . 5.4 скрещиваются две или большее четное чис
ло одинаковых секций . Равномерное по:Ле удаленного источни
ка помех возбуждает ЭДС во всех секциях, и так как каждая
пара скрещенных секций соединена встречно при условиях, рас
сматриваемых ниже, ЭДС помех в секциях полностью или частич
но взаимно компенсируются. Передвигающийся передатчик воз
буждает ЭДС .только в той секции, в пределах или вблизи кото
рой он находится. Поэтому скрещивание секций на уровень сигна
лов, пр и нимаемых от передвигающегося
не
передатчика, практически
влияет.
При использовании мостовой схемы рис. 5.5 помехи от удален
ных источников наводят ЭДС- в обеих петлях и на концах диаго
нали моста, в которую включен приемник, разность ЭДС помех
оказывается равной нулю или меньшей, чем ЭДС помех в каждой
отдельно взятой петле. Передвигающийся передатчик находится
всегда внутри одной из петель, и приемник, включенный в диаго
наль моста, входящую в качестве стороны в состав каждой петли,
принимает сигналы, возбуждаемые передатчиком.
1 J Пр.а~ктиче;ски
м~ал·омощный [1€.ре~датч;ик на1во;щт ЭДС iВ 1близлеж.ащих
,р .а.н·ичен•ных rуч.а•стк.ах 1I11Р>0·вод.а
.а:11т:енны ,нез•а·ви.сим.о
or•
.от длт1ы [!Осле~д.ней.
83
Диаграмма направленности скрещенной
петлевой
антенны в
горизонтальной плоскости. Одиноч,ная горизонтальная петля пря
моугольной формы обладает в горизонтальной плоскости
слабо
выраженной направленностью . Заменим каждую секцию горизон
тальной петлевой скрещенной приемной антенны
эквивалектным
источником ЭДС Еп помех в фазовом центре секции. Расстояние
между центрами смежных секций обозначим через d (рис. 5.6),
),,,.'.~--- ...... ......,
А
1
1
/
Рн1с
',
r4 \
1
\
петлевой
\
1
5 .б .
Эквшвалентяая
схема стационарной че
тырехсекционной
скре
щвн111о й
rоризонтал ыной
тен.ны
п.риемной
•с
et-e.1
'!!
а1н·
-генератора·ми
фазовых
це-нт
ра х секций; центр альный
угол
·В
прихода
радиоволн
·Г О!рИЗОНТа ЛЬ Н•ОЙ
~кости
;находится
[JЛО•С·
ffJpe-
:в
д.eлax полуок.руж1НО!СТИ А
Рис.
r1
,
',::>-,
в
Приемник 1
. . . . . . _____ ., , . , , ,.//
//
5.7.
Экв,ив.алент:ная
охема
~стаци·онар•ной
че
тырех.оекцио1нной
<1:жре
щЕш1ной
['О•ризо·нтальной
ffJетлввой
ffJр,иемн·ой
а.н
тенны;
уu-ол
ди·о.волн
:rтрихода
лежит
в
1р ·а
iП.реде
лах ffJо.1уокружности
В
угол между направлением прихода радиоволн и линией располо
жения фазовых центров через <р. Ввиду qольшого удаления ис
точника помех амплитудные значения ЭДС в фазовых центрах
считаем равными. Тогда
е1
= ЕпСОS ( (J) t -
2п г1)
т
;
е2
=
Еп cos
(
(!)
t-
2п г
т
2п d
+т
cos <р-'Ф ) ;
е3 = Еп cos (ffi t - ~:'1 + 4 ~ d cos <р - 2'ф) ;
2:г + в:
х ((J) t ~d
где
-
л.
cos <р -
d
cos <р - 31\J ) '
.
разность фаз, обусловленная разностью пути ра ди о
волн от источника до двух смежных фазовых центров; 'Ф
-
сдвиг
по фазе, обусловленный
конечной
скоростью
распространения
электромагнитной энергии по проводам от одного фазового цент
ра
до
другого ,
смежного;
,ri -
расстояние
от
источника
до
соот·
ветствующего фазового центра.
К. приемнику поступает сумма всех ЭДС помех, причем нечет
ные
члены
ряда
сь
нус»: е1-е2+ез-е4.
84
з1наком
«плюс»,
а
четные
-
со
знаком
«Ми
r1 Ь = Т
2n d cos <р - '"
в водя о б означения а = ro t - 2n
Т;
't'•
получаем
выражение для результирующей ЭДС на выходе четырехсекцион"
1
u
нои скрещеннои антенны
е1 ~ е2
+ е3 -
е4 = Еп
[cos а - cos (а + Ь) + cos (а + 2Ь) -
- cos (а+ ЗЬ)] = Еп sin 2Ь cos [а + ~ (Ь +
cos Ь/2
.
(см. приложение
ЭДС помех
.
sm2b _
Еп -- cos Ь/2
и
2
2
откуда амплитуда
[26]),
sin 2 (2 п d cos <р -
Е
п
n)]
результирующей
'Ф )
Л
-------- •
d
)'
Т coscp -'IJ
cos 0,5 (2п
На выходе двухсекционной скрещенной антенны амплитуда ре
зультирующей ЭДС при направлении прихода радиоволн, указан
ном на рис.
5.6,
sin ( 2 ~ d cos <р - '1J )
.
Еп ~ = Еп
cos Ь/2
В
(2л d
т
cos 0,5
случае прихода
(5.3)1
.
cos <p-'\jJ
радиоволн
с
)
направления, указанного
на
рис. 5.7, ЭДС эквивалентных генераторов помех в фазовых цент
рах скрещенных секций равны:
е1 = Еп cos (ro t - 2 ~'1) = Епсоsа;
где
.
с2 = Еп cos (ro t -
2: '1 -
2: d cos
е5 = Еп cos ((!) t -
2: '1 -
4 ~ d cos <р -
е4 = Еп cos (ro t -
2п ' 1
а =
2л г1
•
ro t - - - ,
л
л
2п
Ь= -
-
d
л
<р-Ч>) = Еп cos (а - Ь);
21Р) = Еп cos (а - 2Ь);
бл d cos <р - 31Р) = Еп cos (а- ЗЬ),
.
л
cos <р -
Ч>·
Результирующая ЭДС от четырех скрещенных секций на входе
приемника
е2
е1 -
+ е3 -
е4
= Еп [ cos а - cos (а - Ь) + cos (а 3 (Ь + n) ] ,
- cos (а - ЗЬ)] = Еп _si_n2-ь cos [а
cos
- -2
Ь/2
а амплитуда результирующей ЭДС помех
.
.
Е sm 2Ь -_
п
cos Ь/2
Е
п
sin 2 (2л
- d cos ер
+
)
'Ф
Л
- - - -- - - - •
(2л d
)
cos о ,5 Т cos ср+Ф
2Ь)
-
В случае прихода радиоволн с направления, показанного на
рис. 5.7, результирующая амплитуда ЭДС на выходе двухсекци
онной антенны
.
sin
(~jcoscp+'l\J)
Е ~ =Е ~~-л~~~~~
псоsЬ/2
п
(2лd
)
cos о ,5 Т cos tt>+Ф
Если скорость распространения электромагнитной энергии по
проводам
скрещенной 'антенны
равна
скорости
распространения
радиоволн и потерь в проводах нет, то для схемы рис.
5.6
при
угле
<р = О И 2л d = 'Ф Ь . 2л d ( 1 - 1) = О.
л
Выражение
(5.3)
л
для двухсекционной антенны принимает вид
. Ь 2
Еп sinb --Еп 2sinb/2cosb/2 = 2 Е-п s1n
/ =
cos Ь/2
cos Ь/2
=
2Еп sin л d (cos <р- 1).
(5.4)
}.
В практике индуктивной связи отношение d/,'Л является величиной
-порядка 0,02-0,05, поэтому синус приближенно равен его аргу
менту :
2Еп sin Ь/2 ~ 2Еп л d (cos <р -1).
(5.5)
}.
Для радиоволн, приходящих с направления,
:рис . 5.7, выражение (5.4) принимает вид
указанного
2Еп sin Ь/2 ~ 2En л d (cos <р + 1).
на
(5.6)
л
Диаграмма направленности двухсекционной
скрещенной
ан-
1'енны, построенная по ур-нию (5.5) для радиоволн помех, прихо
дящих с направлений А рис. 5.6, и по ур-нию (5.6) для волн
с
направлений В рис. 5.7, пр-иведена на рис. 5.8.
Отсутствие взаимной компенсации ЭДС помех от эквивалент
ных
генераторов
е1
и
е2
в
случае
прихода
помех
с
направления,
показанного на рис . 5.7, объясняется тем, что ЭДС е2 отстает по
фазе от ЭДС е 1 на время прохождения электромагнитной энергии
в эфире от фазового центра е1 до фазового центра е 2 и затем по
проводам к приемнику от центра е2 до центра е 1 •
Теоретически увеличение четного
числа
скрещенных
секций
антенны заданной длины должно улучшать взаимную компенса
цию ~ДС помех, поскольку укорочение секций уменьшает раз
ность фаз ЭДС в скрещиваемых секциях. Однако такое увеличе·
ние не всегда практически легко осуществимо .
Если известно направление, с которого
сильные
.86
помехи
от
удаленного
источника,
приходят
и
если
наиболее
местные
усло-
вия позволяют, то, учитывая диаграмму рис.
скрещенную ан
5.8,
тенну целесообразно располагать и приемник подключать
так, чтобы ослабить прием помех.
Эффективность скрещенной и
к ней
мо -
стовой антенн для защиты от внешних·
А
помех по экспериментальным данным.
В •реальных условиях
.степень
умень-
шения помех .зависит от того, как расположены
окрещИ1ваемые
провода-1Плечи
·секции
или
моста о'Гносителыно и·с
точников и переносчи1ков помех . Получаемый
при
э1ксплуатации
должен
опра·вдать
90°
•р езультат
услож1нение
в
конст
рукции антенны .
Эффективность 1мо 1стоной антенны и
окрещивания секций петлевой антенны,
180°
как ~средств уменьшения уровня помех,
характеризует1ся результатами измере ний в зда•ниях, на внугриза:водокой дороге и на поле стадиона .
На 1ста1дионе -вдали от электропроводки
при
уJКладке
на снег на ·высоте
провода
0,5
а·нтенны
Ри.с. 15.8.
л ~нно1с~и
·~· · · '
Диа.r,р.ам1ма
ЛЛО1СКО·СТИ
секп.1:ио1нной
~н1а·пра.в -
['.ОрИЗО.НТ1ЭЛ!>Н•О К
1ст.ацио.на1рН•ОЙ двухIB
·ок>рещен.ной
.гори -
зонталыной петлевой 1r1орие.~1.н ой
антен1ны
м над зе~млей и
при нагрузке антенны ла сопротивление 360 Ом ·скрещивание двух:
секций по 35Х12 м 2 и четырех секций ло 17,5Х12 м 2 одинаков-о·
уменьшало уро·вень помех. После подключенных к антенне фильт
ров-пробок, настроенных на частоту 272 кГц местной вещательной
'Радиостанции, помехи У'Меньшал и~сь на
2<1
дБ.
Уровень помех измерялся также на выходе УВЧ
приемника,
настроенного на частоту 132,8 кГц и подключенного
к горизон
тальной антенне 140Х7 м 2, подвеiпенной над внутризаводской до
рогой на высоте 3,5 м. Разделение антенны на две . секции
по.
70 Х 7 м 2 и скрещивание последних, нагруженных на сопротивле
ние 360 Ом, близкое к расчетному волновому, уменьшали
уро
вень помех на 6 дБ.
По измерениям в здании предприятия над
железобетонным и
платформами уровень помех в диагонали мостовой горизонталь
ной антенны 100 Х 15Х2 м 2, измеренный вольтметром, подключен
ным к антенне, был на 4- 5 дБ меньше, чем на зажимах петли
100Х30 м 2 .
В антенне с размерами 26Х
12
м 2, подвешенной в здании, по
сравнению с напряжением помех на зажимах всей петли напряже
ние н а диагонали моста, соединявшей короткие стороны, было
на 12 дБ меньше. При помещении носимого передатчика в центре
одной петли моста и настройке LС-цепочки диагонали с приемни
ком в резонанс на частоту принимаемых сигналов 132,8 кГц, под
ключение 2-й петли к диагонали . моста уменьшали уровень помех
в разное время на
6-10
дБ, не изменяя уровня полезных сигна
лов.
вт
Таким образом, скрещивание двух рассмотренных горизонталь
>НЫХ антенн уменьшало уровень помех на 6-21 дБ. Уменьшение
помех мостовой схемой оказалось равным для одной антенны 612 дБ, для другой 4-5 дБ . Данные измерений показывают, что
эти антенны действительно понижают относительный уровень по
мех, но выигрыш зависит от местных условий, от степени выпол
·Нения симметрии и от расположения частей антенн относительно
.источников помех.
Так как при ЧМ для подавления помех детектором на его вхо
.Де требуется превышение уровня полезных сигналов над уровнем
помех хотя бы на 8-1 О дБ, указанный выше выигрыш имеет осо
<бенно существенное значение для практики индуктивной
связи
,при использовании частотной модуляции.
Антенная система совмещенного
приемопередатчика дуплексной , связи
5.5.
Особенности работы стационарной приемной совмещенной
антенны при дуплексной связи. При дуплексной связи стационар
ный передатчик и стационарный приемник работают непрерывно.
Охватывая одну и ту же площадь, передающая и приемная · ста
ционар.ные
антенны
оказываются
сильно
связанными
между
со
бой магнитным полем. Поэтому относительно мощный стационар
ный передатчик наводит в антенне стационарного приемника ме
шающую ЭДС, превосходящую по величине ЭДС полезных сиг
налов
маломощных передвигающихся передатчиков.
Для ослабления мешающего действия наряду с частотными
фильтрами на выходе стационарного передатчика и на входе ста
ционарного приемника используются специальные способы выпол
нения петлевых антенн. Так, при совместной подвеске горизонталь
ных передающей и приемной
антенн приемная антенна делается
ск рещенной и подвешивается на расстоянии
петлевой передающей антенны (рис. 5.9).
200
мм и
более от
Помеха ослабляется в большей мере при включении приемни
ка
на
конце
антенны,
удаленном
от
передатчика,
так
как
в
этом
случае ЭДС е 1 , наведенная передатчиком в 1-й секции, поступает
по про'водам 2-й секции к приемнику с обратным знаком почти в
·Одно время с ЭДС е2, наведен ной передатчиком во 2-й секции.
При включении же приемника на том конце антенны, что ближе
к передатчику. ЭДС е 2 приходит к приемнику относительно е 1 с
запаздыванием по фазе, которое определяется временем движе
~ния электромагнитной энергии от фазового центра 1-й секции до
дентра 2-й секции и обратно. Такой сдвиг фаз исключает взаим
.ную компенсацию ЭДС скрещенных секций, и помеха от стацио
,нарного передатчика мешает приему слабых сигналов
передви
JГаю щихся передатчиков.
Если в местных условиях оказывается целесообразным выпол
JНение горизонтальной приемной антенны, то помеха от стационар-
88 '
наго передатчика при дуплексной связи может бытI? ослабле
на также применением для передачи вертикальной петлевой.
антенны.
Экспериментальные данные об эффективно
7
сти защиты для уменьшения помех от совме
щенного передатчика.
шения
помех
приему
Эффективность
от
умень
своего ,со·в'мещенного
стационарного 'Передатчика при работе антен
ны , ·выполнен1Iюй ,по схеме 'рис . 5.:10, характе
1
!i
ризуется приведенными ниже условиями и ре
зультатами.
Длина ~каждой из антенн- 100 м, шири
на- 17,5 м, высота подвеса над а1сфальтом Р1ис.
15.9.
Совмещенная
стациона,рна,я
приемо-:передаю
J
щая антенrна для ду[]леюсной овязи:
скрещенная приемная антенна; 2 - стационарный
прием
ник; 3 - нагрузочное сопротивление; 4 - передвигающийся пр и
емо п ередатчик; 5 - передающая антенна; 6 - стационарный пе
редатчик; 7 - резистор
1-
м. Передающая антенна - прОlстая петля, приемная - две скре
щенные секции. Раз1нос антенн по вертикали- 200 им. Несущая
4
ча1 стота передатчика - 117,2 1 кГц. Передатчик соединен с антенной·
без ~промежуточного
фильтра .
Все резиеюры, по 1каэанные на-.
рис. 5.1 О, по 300 Ом. Измерения производились ла 1мпо:вы м вольт
метром. Результаты измерений Л1риведены в табл. 5.l 1J.
ТАБЛИЦ А
5.1
Измеренные напряжения в цепях совл~ещенной
приема-передающей антенны
Напряжения,
Место измерения напряжения
В
без скрещива- lпри скрещивания секций
нии
секций
Пrри :вк.люченном
.пере;даrrчИ1Ке
На выхо,це передатчш< а
На резиста.ре 4
Н ~ .р·ез.и стар е
5
На резистоrре
6
112,5
58
12, 5
11, 75
117,5
63,5
1, 15
1, 7
При вы1Ключенном
пер едатчике
На резисторе
Из данных табл .
О,
5
5.1
10
j
0,065
следует, что при отсутствии скрещивания0
на резисторе 5, заменявшем приемник или высокочастотный ка~
бель, идущий к приемнику, напряжение было только в 9 раз , или
!) Вх'°д1ные iКО·НIЦЫ 1воль11меТ>ра 1С ;неси1:мметр,ич1НЫМ IБХ•О.ДОМ []ереКJ!ЮЧаЛИJСЬ нао
каждоrм ~резисторе . В 11а1блиде ffI•ри,ведены 1сре.цние з1на<1ения па'р нез·начительн10
различавшихся
измеренных величин .
на 19 дБ, меньше напряжения на выходе передатчика. При скре
щивании на резисторе 5 напряжение было меньше, чем на выходе
передатчика, уже в 102 раза, или на 40,2 дБ, что облегчало даль
нейшее уменьшение помехи с помощью частотных фильтров. При
этом скрещивание давало выигрыш в
или на 21 дБ.
11,3
раза по напряжению,
2
Р.и<с. 15.10. ~К э1<1спери-мент.ально1му ·а,п
р€деле1н1ию эффект,и·в1насти 1ск1рещи~в,а
4
1
·НИЯ для
.уменЬ1Ше,ния по-мех от <совме -
щен1н.ого nередатч.ик0 [j,р.и :дуmтжоной
.СВffЗИ:
1 - стационарный передатчик; 2
ющая антенна ;
3 - скрещенная
аюенна; 4, 5 и б - резисторы
1;
переда
приемная
-
При подключении приемника к дальнему от передатчика концу
скрещенной антенны действительно наблюдается несколько мень
ший уровень помех от своего передатчика, чем при подключении
к ближнему концу (в
1,5
раза, или на
3,4
дБ).
Условия дуплексной связи при работе совмещенной приемопе
редающей антенны с двумя скрещенными секциями приемной час
ти
и включении
стационарного приемника,
настроенного
на часто
ту 148,4 кГц на дальнем от передатчика конце, характеризуются
следующим. На коллекторе транзистора 2-го каскада
усилителя
высокой частоты с линейной амплитудной характеристикой после
лятизвенного фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) пресе
лектора и трехзвенного фильтра 1-го каскада с полосой пропуска
ния 10 кГц уровень внешних помех при выключенном стационар
ном передатчике был равен - , 32,7-:---31,8 дБ, или 18- 20 мВ .
При включении стационарного передатчика, работавшего на час
'Готе 117,2 кГц, результирующий уровень
помех
составлял -:--
:2 7,7
дБ иди
31
мВ. Следовательно, напряжение помехи от пере
датчика было порядка 25 мВ. При работе малогабаритного кар
манного передатчика с магнитной ферритовой антенной и величи
ной lwS = 250 Ав· см 2 (см. гл . 4) на частоте приемника из центра
секции, ближней к стационарному
приемнику, - результирующий
уровень полезных сигналов, и помех (внешних и от стационарно
го передатчика) равнялся 5,3 дБ, или 420 мВ, а из центра уда
ленной от приемника секции 6,2 дБ, или 380 мВ, что и было
минимальным напряжением при передаче с площади, охваченной
антенной. При этом уровень полезных сигналов превышал резуль
'ГИрующий уровень помех в 12 раз, или на 21,8 дБ , что значитель
iю больше минимально необходимого при ЧМ превышения уров
ня сигналов над уровнем помех до детектора .
Рассмотренные средства защиты для уменьшения
совмещенного
передатчика
-
скрещивание
избирательность стационарного приемника
.дополняются частотными фильтрами.
90
-
приемной
помех
антенны
от
и
при необходимости
Средётвом борьбы с помехой, в принципе, может быть также
выделение ее узкополосным
фильтром
в дополнительном
канале
приема для отделения от сигнала и последующей подачи
поме
хи в общий канал в противофазе для компенсации. К обычному
составу приемника, кроме фильтра, добавляется также устройст
во, позволяющее регулировать подаваемую дл'я компенсации по
меху по амплитуде и по фазе. Однако требуемое усложнение ап
паратуры
и
тонкая
регулировка
на
внутрипроизводственных
зях не применяются. Скрещивание же
обычно выполняется достаточно просто.
6.
при
монтаже
свя
антенны
Средства расширения зоны .индуктивной
связи в железобетонных ·зданиях 1>
6.1.
Сужение зоны связи над железобетоном
Быстрое затуха,ние
(4-5 дБ/м) А:апряженности магнитно
го поля над железобетонной поверхностью по мере удаления от
провода петлевой передающей горизонтальной антенны затрудня
ет или делает невозможным осуществление индуктивной связи в
сильно армированных зданиях.
Так, ,например, если коэффициент затухания поля !Л=5 дБ/м, .
а допустимый диапазон изменения уровней сигналов на входе пе
редвигающегося приемника ограничивается величиной D=ЗО дБ,
то согласно ф-ле ( 4.6) ширина передающей петли
не
должна
быть больше
Ь
=
2(D +6)
л
2 (30
+ 6)
~
5
14,5
м.
Однако ширина железобетонных даже жилых, а
тем
более·
промышленных зданий почти всегда превышает 14,5 м, и это не ·
позволяет обеспечить связь на всей площади, охваченной петлей.
Подвешивать петлю или усложненную многопроводную антен-
ную систему в
воздухе внутри цехов промышленного
предприятия .
можно лишь там, где не передвигаюtся краны. Поэтому потребо
валось новое решение задачи по расширению зоны индуктивной '
связи над железобетонными поверхностями в армированных зда
ниях.
Специально поставленные
измерения
зависимости
входного ·
сопротивления настроенной петли на разных частотах от высоты
подвеса ее над землей позволили определить сопротивления, по ·
которым построены кривые рис. 6.1.
На этом рисунке кривые 7, 1, 2, 3 и 4 соответствуют входным
сопротивлениям настроенной петли одной и той
же
площади:
1>
стям-и,
мер
РеiJ<о.мендаци.и,
оТiносяТiся
и
~~зло.же;н:ные
~к ~связ.и
-н.ад ·ст:альным.и Л•И-стами
:для
~связи
•над
.н.ад д•р)'lrи•ми •сильн·о
железо:бето.н.ными
nоглощающи.ми
ловерхН·О·
сред·ами, Giа1пр.н-
и чу1гун.ны:vш 1Плит.ами.
9Г.
40Х15 м 21 Но кривая
7 относится к петле, подвешенной на высо
· 'Ге 3-3,5 м; кривая 1' - к петле, положенной на траву, на высо
· те 2-5 см над землей; кривые 2 и 3 к петлям, заложенным в
.землю на глубину 5 см; кривая 4 к петле, заложенной в землю
на глубину
20
см.
Для всех вариантов петель, кроме
третьего,
использовался
провод двухжильный алюминиевый, диаметром жилы 2,2 мм, с
изоляцией из пластика;
для
третьего
варианта
петли
(см.
рис.
6.1,
кривая
медный, диаметром
3) -
1,08
мм,
с
эмалевой
изоляцией.
Из сравнения кривых ясно, что с приближением к земле и с
.закладкой в землю входное сопротивление настроенной
петли
возрастало, причем тем больше, чем выше была частота тока, пи
'Гавшего петлю.
Из рассмотрения кривых
5
и
6
следует, что увеличение площа
ди, охваченной положенной на землю петлевой антенной, при не-
. .lR,Oм ~-.--.--.--.--.--.--,-----,
Р,№с.
б. 1.
Ча,стот,н.ая
мо.сть 1а1КТtИ'ВИ'ОJ'.Q
на1ст.роенной
зави1си
·СОПрОТИ.ВЛ€<НИЯ
rо·ризонталыной
сriет.ли:
БО
во
100
120
140
150
·изм енной длине ее провода, на верхних частотах диапазона ин
дуктивной связи сопровождалось увеличением входного сопротив
ления настроенной петли, почти точно пропорциональным увели
чени ю площади.
6.2.
Уменьшение затухания поля, вносимого
железобетонной поверхностью при использовании
вертикальной передающей петли
Судя по результатам измерений, увеличение сопротивле
ния было вызвано усилением связи передающей петли с землей:
возрастанием
потерь
на
вихревые токи в
земле,
а также тем,
что
при приближении провода к земле и укладке его в землю увели
чивалась километриче.ская емкость провода, что уменьшало фазо
вую скорость и в итоге укладывало на длине
петли а большую
.долю длины волны ,'А. , С увеличением отношения а/:Л возрастала
неравномерность тока в петле (см. рис. 3.3), а с ней входное
сопротивление петли повышалось еще больше.
00
Для уменьшения входного сопротивления настроенной петли и
связанного с этим
увеличения тока
в петле
и
ширины
зоны связи
требовалось изменить магнитную связь между петлевой антенной
и
поглощающей
средой,
над
которой
осуществляется
связь,
в
том числе над железобетонными поверхностями.
Было предположено изменить такую связь, смонтировав пет
лю не в горизонтальной плоскости, как обычно, а в вертикальной.
При работе горизонтальной петли магнитные силовые линии, пе
ресекающие ее плоскость и плоскость близкорасположенной к ней
стальной сетки арматуры, направлены вертикально. Пересекая
сетку, поле возбуждает в ней вихревые токи. Можно было ожи
дать, что магнитные силовые линии вертикальной петли, проходя
через плоскость петли, будучи горизонтальными,
замкнутся по
стальной сетке арматуры, как по магнитопроводу с уменьшенным
магнитным сопротивлеыием (и по воздуху), в меньшей
возбуждая вихревые токи в арматуре.
6.3.
степени
Напряженность магнитного поля вертикальной
петлевой антенны
Для
приема
сигналов
вертикальной
петли
должна
быть
ис
пользована гори зо нтальная составляющая магнитного поля .
Для вертикальной составляющей поля, образованного четырь
мя
токонесущими
проводами
горизонтальной
петли
прямоуголь
н ой формы над ее центром, было получено выражение
Н _ !аЬ
и - 4л Rз
(-1 + _!__)
R~
Ri
(1.15)
.
Преобразуем это выражение для горизонтальной
составляю
щей поля в е ртикальной петли .
Горизонтальная составляющая напряженности магнитного по
ля . Для случая удаления по перпендикуляру к плоскости верти
кальной петли , проходящему через ее центр, выражение для сос
т авляющей,
перпендикулярной плоскости петли,
принимает
вид
(рис. 6 .2а)
Н _ lah ( 1
- 4nR3 Ri
+
1 )
R~
(6.1)
'
еде
R2 = (_!!:___
1
)2+ R2; R2 =
2 .•
2
(~)2 + R2; Rз =
2
(6.2)
При удалении по перпендикуляру к плоскости
вертикальной
п етли, проходящему через середину длинной стороны (рис. 6.26),
нормальная
нием
(6.1),
составляющая
поля
характеризуется
тем
же выраже
но с измененным значением составляющих:
93
Р.и:с. 6 ..2. rк Оi!!;ре.делению •ГОрiИЗО;НТаль.ной •состаlВЛЯЮЩеЙ 1Н·а1П1ряжен•НО'СТИ 'МаiГ1НИ1'
l!ЮГ·О поля верт.ик.альн•ой летлеsой а1нте;н1ны:
а -tП1р1и д1виже•нии точ.ки 1на~блюдеиия по rпе.р1пе;нд.и.куля·ру, 1П.рох•одящему через
ц~нТ>р 1Петл и; 6 -·при д1вижени•И 1'ОЧ•КИ .н.аблюдеяия •по IПt:.рпе.ндикуля.ру , пр·ОХ·О
дящему через .се·реди•НУ дли1н.н•ой 1с·юро.ны 1Пет ли
Rf = h2 + R2 ;
R~ = ( ; )2 + R
R3 =
2;
v(f
у+ h + R
2
2
•
(6.3)
Построим обобщенные кривые относительных значений напря
женности поля для движения точки наблюдения по перпендику
ляру, проходящему через центр петли, для чего подставим в вы
р~жение
(6.1)
н=
значения составляющих из
lah
4n
v(+) +
1
2
(+у+ R
2
Разделив числитель и знаменатель на
[
(6.2):
1
(+у+ R
2
+
1
(+у+ R
] •
2
h3 и вынеся двойку за скоб
ки, имеем Н, А/м,
н~:'.; ((f)'~1+{f)' [1н(:)' +
+
1
( ~ )2+ 4 (
:
у
]
= !:!... d.
1t
(6.4)
h
Входящая в выражение (6.4) дробь 21/nh, как и выражение
дает числовое значение напряженности магнитного поля в
центре петли, в ее плоскости'>. Этим и объясняется, что с удли
нением коротких сторон петли (h) напряженность поля убывает,
(1.8),
поскольку центр
Формула
петли удаляется от ее длинных сторон.
(6.4)
характеризует зависимость значений напряжен
ности поля от ве.'lичины
R/h,
т. е. от отношения расстояния
плоскости петли), к наименьшему линейному размеру петли .
1 > Пр.и а»Ь .
94
(до
Для определения закона
изменения
относительной
величины
11апряженности поля при движении точки наблюдения по перпен
дикуляру к плоскости вертикальной петли, проходящему через
·Середину ее длинной стороны, подставим в выражение (6.1) зна
чения составляющих из (6.3) . Тогда выражение примет вид
Н'
1
!ah
= 4л
{(
[
а )2 +h2+R2
-
1
h2 +
R,2
+
2
1
(- а )2 +R2
]
·
2
После деления числителя и знаменателя на
h3 и выноса двойки
за скобки получим
Н' = -
21 а
h h
v
:n;
+
[
[
(f)2+4+4(:y 4+4(:)2
] ~~d'.
:n; h
(f)2+4 (:у
+
(6.5)
Расчет горизонтальной составляющей с использованием графи
,ков. Выражение (6.4) может быть переписано так:
Н = Jj_ d = Jj_ d
л h
:n;
· lOO,OSC
h R= O
(6.6)
'
:где
h
Аналогично из выражения
Н' = .Е__ d'
л h
=
J!_ d
:n; h
(6.5)
R=O
. 1о0 • 05 С
(6.7)
'
тде
h
При проектировании, оценивая относительный уровень поля в
р азном удалении от плоскости петли для петель различной фор
мы, удобно пользоваться рис.
6.3
и
6.4,
на котор ых
приведены
значения С и С', а за меру сравнения (за О дБ) принято поле в
.
плоскости и в центре петли данной формы . Зная С и С', легко определить абсолютное значение напряженности поля по ф-ле (6.6)
или (6.7).
95
Из сравнения кривых рис.
и
6.3
6.4
следует, что чем
больше
длина а вертикальной петли по сравнению с высотой
петли h,
- f о t--\'\i+--+---+---+---+--+---t---+----1---!i---+--+- о ~
-20t--+><='"<'<=+---+---+---+- -+-- -t---+----1--1--- +--+-JOt---t--'k~~--,---+--+--1--t--+---+---+--+---1--
_.____.__
J
4
_.____.__
5
Б
1,33
•!!.._=25
h
'
о!!....= 5
h
о
•-;;=В,ЗЗ
-40 1---t1---+--"l.,-------'""-.!-~~~--+----+----+--+---l----+--___jl-- 6
- 70 .___..___..._
О
2
=
%=16, Бб
_...____.__...L...;.....-.!..._..___.i__1I.____._~
8
7
g
10
ff
12
13
1/t
f
Р.И!с. б ..З. 'Раrсчет.ные щрнвые С, дБ, ·отно1сительных 1велич.JШJ ,rоризо,нтальн.ой со
ст.авляющей
1н1ап,ряже111ности
маJ1НИ1'Н·о·r.о
[ЮЛЯ
1в ер1'И1Кальных
mетл€'вых
.а•нтен.н
пря1моуrоль.ной фо~мы .с 1раз.ны:vr ·От.ноше:нием !д.ЛИНЫ 1сто,рон 1для точек, леж,ащих
.на [Jер:пе;нд.иu,уля·ре, m,р,шюдящем
тем
че·рез 1Цен1'р петл1и
сравнительно медленнее убывает поле по мере удаления
от
петли, что объясняется большей дальностью действия более про
тяженных сторон петли.
Отношение линейных размеров петли
a/h
является
парамет-
·
ром.
На рис. 6.5 приведены в сопоставлении кривые С и С' для от
ношения a/h= 1 и 16.
Из рисунка следует, что при удалении от плоскости петли по
горизонтали на расстояние, равное высоте вертикальной петли,
с; дБ
о
•%=f f-------1---+--~
-to
х% =J,,г---+-------1--~
of=51------1---t----I
-20
·оf =в
-30 t---...-Т>r"k--+---+-----1
-40
а
• 71=16
f-------1---+--~
-50
-БО
-70
2
4
8
12
Рис. б.4. :Р.а1счетные 'К,р:ивые С', д.В, 1для точек, лежащих :На лер1пенди'Куляре, п,ро
Х'Одящем через ·с~ре,д,и.ну длИ!н,ной 1сторо,ны :петли
96
разность С-С'~ 3,5 дБ, а при удал ении на расстояние, равное ·
удвоенной высоте петли,- менее чем 1,5 дБ. Это означает, что
для указанного и большего удаления от плоскости вертикальной
передающей петли, охватыв ающей несколько этажей здания, нап
ряженность п оля на разных эт ажах может быть принята в р асче
тах одинаковой, тем более, что действ ие местных предметов так
же вызывает н екоторое откло н ение поля от расчетных з на чений.
с;с:аБ
С·С'!JБ
.
+!о,
IJ
-10
-20
\;-
+10
1
Q= f
с
о
h
-10
'х~
-20
с1х~
- J()
"
~~
~
f
2
.......
С' х, ~
'"- --
-БО
!"-.
б
4
а)
R/h
-70
,_
'х, \.
-50
... ~
-БО
'"70
-JO
-40
х~
-4{}
-50
а•
77 = fб
с
'-
-R/h
1
z
8
4
tJJ
Ри,с. 1
6.15. Соп.оста.вл€ ние 1кривыl)[ С и С' tдля различных з1начен,ий от
,нош€ния длины 1верти1к.алыrюй п етли а к €€ ,вьюоте h :
a-a/h=·l; 6-a/h = · Iб
Об относительно малом по рас чету влиянии средьi на работу
вертикальной петли. Приведенные выше фор мулы гл. 6 не учиты
вают влияния среды, над которой осуществляется связь. Пр и ра
боте горизонтальной передающей петли, как отмечалось в гл. 2,
среда в несколько раз уменьшает напряженность поля . Основа
нием для ожидания меньшего влияния среды на работу верти
кальной петли, кроме изложенной рабочей гипотезы, также слу
жило данное в гл. 3 определение влияния среды на активную
составляющую
входного
сопротивления
петлевых
антен.
В выражениях
(3.9) - (3.11), характеризующих изменение
входного сопротивления для вертикального магнитного диполя (эк
вивалента горизонтальной петли) К= 1; б = 1, а для горизонта.ль
ного магнитного диполя (эквивалента вертикальной петли) К=
=0,5; б=N2 •
Так как a=4nhfi'Л 0 4:..x= 2h'Ло, числовое значение изменяющегося
с б интеграла
(3.1О)
пренебрежимо мало по сравнению с одина
ковым у горизонтального
и
вертикального
магнитных
диполей
значением интеграла (3.11). Поэтому решающим является то; . что
в выр ажении (3.9) у горизонтального магнитного диполя К в .2
раза меньше, чем у вертикального . Следовательно, по расчету цз
менение
активной
составляющей входного
сопротивления у вер
тикальной петли в 2 раза, или на 6 дБ, слабее, чем у rоризо.нт<;1.дь
ной при h<b, отражая меньшее влияние среды на режим работы
вертикальной петли.
4- 130
:. , ..
.f)7
В отличие от земли аморфной структуры, железобетонные по
лы и перекрытия · имеют неоднородную структуру, образуя арма
турой
короткозамкнутые
горизонтальные
петли,
пронизываемые
вертикальными магнитными силовыми линиями. Поэтому над го
ризонтальными железобетонными поверхностями
при h ~ (О, 1-77 0,2) Ь велики потери и коэффициент затухания поля близкорас
положенных от них горизонтальных петлевых антенн
как на поле вертикальных
козамкнутых
петель
1[27].
А так
петель влияние горизонтальных
корот
арматуры
существенно
меньше,
то
меньше
и
изменение величины активной составляющей входного сопротивле
ния
петли,
хотя
в
отдельных
случаях
колонны
и
перекрытия
мо
rут создавать и вертикальные короткозамкнутые петли.
Сравнение расчетных и экспериментальных данных об изме
нении поля вертикальной петли над землей. На рис.
6.6
приведе-
С, ВБ..-~-~~-~~~~--~
D ~-1--+---+--{----11-,--_, о 40кГц
035
-fO 1-------+il'•-:+--n-t---f-~-_-+-+---;---<О ff 5
-20
"""
"' f50
0
:: i--,-1--~-1
о i~·--+--+
-500
Рис.
J
4
б
5
,Ра,сче№~ая :юрив,ая и эюС1Пе
злачения
отнО1сите.~ь
ных rвелJ1ю1.н !Горизо1нта.~ыной ,с.о:ста:в
.~яющей
на1Пряжен1н,о,сти
'мапrи1шото
поля rверти:кальн·ой 1Петлев·ой ,а:нтенны
для
2
6.6.
римен11альные
7
Т·ОЧе<К 1На IП€.рi11е~ндикуля·ре 1К f!ЛОС ·
ка~сти iJ1,етли
ны данные, полученные экспериментально
для укрепленной
на
кирпичной стене вертикальной петли из двухжильного алюминие
вого провода с диаметром жилы 2,2 мм
и полихлорвиниловой
изоляцией. Размеры петли: длина а=ЗО м; высота Ь=6 м; a/h=5.
Семь процентов охваченной площади было
покрыто
сварными
стальными оконными рамами . Проекция железобетонного между
этажного
перекрытия составляла
около
двух
процентов
площади
·
петли.
Плоскость круглой экранированной рамочной антенны диамет
ром 0,165 м индикатора поля была на всех расстояниях парал
лельна плоскости вертикальной передающей петли.
На рисунке приведена кривая, рассчитанная по ф-ле (6.4), и
показаны значения величины С на разных частотах по данным из
мерений при передвижении индикатора поля на высоте 1,5 м над
землей в плоскости, перпендикулярной плоскости петли и прохо
дившей через ее центр. За начало отсчета принят уровень сиг
ьала на каждой очередной частоте на расстоянии 3 м от плоское.!
ти петли. Кривая изменения поля с расстоянием от вертикальной
петли по измерениям близка к расчетной кривой. Наблюдается
тенденция
к
меньшему
падению
уровня
с
повышением
частоты.
Наибольшие отклонения отдельных измеренных значений от рас
четных не превышают
98
3- 4
дБ: в сторону уменьшения уровней на
40
кГц и в сторону завышения их на
150
кГц. Сопоставление кри
вы х позволяет заключить, что приведенный расчет изменения по
ля вертикальных петель отражает изменение поля в реальных ус
ловиях над землей с допустимой
для практики погрешность ю.
В отличие от закона убывания поля при работе горизонталь
ных петель по ф-лам (2.2а) и (2.4), закон изменения поля при
удалении от вертикальной петли по ф-лам (6.4) и (6.5) нельзя ха
рактеризовать неизменным числом децибел на метр расстояния.
Поэтому для сравнительной оценки изменения поля
различных
антенн воспользуемся кривыми рис. 6.3 и 6.4, чтобы опр еделить
усредненные значения логарифмического коэффициента уменьше
ния поля для выбранного интервала расстояний. Например, вычис
лив этот коэффициент по ф-ле (6.4) для расстояний 6 и 35 м от пет
JIИ, устанавливаем, что для вертикальных петель с отношением сто
рон
и
2; 5; 5; 8,33
ны соответственно
16,66 усредненные значения уменьшения рав...
1,18; 1,09; 0,975 и 0,96 или округленно 1 дБ/м 1).
По измерениям над влажным черноземом для того же интервала
расстояний от петли с отношением
сторон
a/h=5
усредненные
значения коэффициента уменьшения поля равны на частотах
и
кГц соответственно
150
и
1, 1
1,0
дБ/м или в среднем
1,05
40
дБ/и,
что близко к расчетному значению.
Сравнение расчетных и экспериментальных данных об измене
нии поля вертикальной петли над железобетоном. На рис. 6.7 прв-
+to} с,оБ
+JO с,85
о порасчету /ф-ла б.5/
о~
опо расчету /ф-ла б.4/ '
"по измерениям
"по измr:рениям
на цокольном зтаже
налишэтожах,
хнаlиlУэтажах
-10
-20
730
-зо
0,5
1,0
2, 0
1,5
-40
о
10
20
h
R,м
30
о)
R
1
0,5
1,0
1,5
-40~--"-r'1----'1'-1~--'1 ~1_
О
10
20
а)
2,0
*
......-·""'-"'
'
R,/.f ,
JO
Ри.с. 6.7. От·но1с.итмьные значения .насr1ряжw1но.сти поля 1вер11И1кальной i!iередаю
щей :петли ·в .а,р•ми·рова 1нном зда1нии (а=1 !8 .м; .h =:18 1м) 1цри .движении точп
наблюде ни я:
а- 11ю пе.р1пендикуля.р.у
нижней .сто.раны :петли
1>
Для ;ра1Dстоя1нлй
к
6
~центру
и
:5 0
петли;
6-по
перпеi!1Jщкуля1ру
4*
'дБ/м.
cepeJUf,Re
1м при работе петель ·С указа•н•ным от.ношениею
·с·юрон уоредне.н.ные з•начения умеi!!ьшения !Поля р.авff!ы .со·отве11с11в·енн@
0,825; 0,78
:к
1,07; O,!J45:
ведены графики вычисленных по ф-лам
(6.4), (6.5)
и определен
н·ых по результатам измерений относительных значений напряжен
ности поля передающей вертикальной петли в здании с армиро
ванными
междуэтажными
перекрытиями
с
содержанием
стали
кг/м 2 • Графики даны для петли, охватывающей пять этажей
поперек здания, при длине петли а = 18 м, высоте h= 18 м. На ри
20
сунке указаны вычисленные и измеренные значения составляющей
поля, перпендикулярной плоскости передающей петли
на
осях
продольной симметрии издания. Уровни выражены
в децибелах
атносительно поля в центре петли.
Как следует из графиков, значения затухания поля С и С' по
данным измерений на частоте 150 кГц отличаются от расчетных
значений не более чем на 3 дБ. Усредненные величины коэффици
ента затухания по расчету и данным измерений
составили Л =
=0,9 дБ/м. Следовательно, для указанных условий с погреш
ностью, допустимой для инженерной практики, расчет затухания
поля может быть выполнен без учета влияния армирования [27].
-· к выбору высоты петли
ные
значения
На рис.
h.
напряженности
поля
6.8
приведены относитель
вертикальных
петель
различ-
с'--1' -hсбм
2'-h =12
З'-h = 18
с---~
f -h=Бм
2'-h = 12
3-h ~ 18
·6.8.
О11но1сителыные
значе;н.ия
Ри1с.
на~пряженности
11юля верт,и.юальной ~пере
il!;ающей tПетли в .а,р•ми
-30
-40
-50.___,___.._....__,___.__....__.___.__..__....___.__._____ .
О;
4
8 12 16 20 24 28 32
Jб
40 44 48 R, М
·роiВа1н.ном
= 18 1м;
удалении
h = -18
дения
IПЛО<СIК·О'СТИ
ОТ
зда1н.и,и
(а =
1м)
nipи
Т·ОЧ·ки .на1блю
пет
ли {пункти·рным-и л1иния
ми
•О·бозначены к,ри.вые
з1н.ачений
•МЛ -
С,
1сплошны -
С')
ной вь1соты h в зависимости от расстояния, отделяющего точку
наблюдения от плоскости вертикальной петли.
Из сопоставления кривых следует, что чем больше вы~ота пет4IИ. .h,. тем меньше изменяется поле по мере удаления от плоскос
ти петли, но при этом в плоскости петли и вблизи от нее оно сла -
_."
' бее'; ''Поэтому целесообразно высоту петли выбирать по этому ри
сунку,
учитывая
.,д~'I\!Щ. .•
.' '
наибольшее
возможное удаление
от
плоскости
(f Qк- питания и параметры вертикальной петли. Выбор тока пи
тания и параметров вертикальной петли по заданной ширине ох-
7 "·'
~ню
11атываемой
связью
площади
и,
наоборот,
определение
ширины
площади по току и данным петли выполняются с использованием
ф-лы , (6.6) или
6.4.
(6.7)
и рис.
или
6.3
6.4, 6.7, 6.8.
Области применения и особенности вертикальной ·
и горизонтальной петель
Области применения
и
выигрыш от
использования
верти
к альной петли. При работе над землей горизонтальных переда·ю
щих петель коэффициент затухания поля равен
0,7
дБ/м, при ра
боте вертикальных петель 1,0-1,1 дБ/м. Следовательно, поле
вертикальных детель над землей убывает быстрее и применять
эти петли там, где могут быть использованы горизонтальные пет
ли,
подвешенные
в
воздухе
или
на
кирпичных
стенах,
нерацио
нально.
Если над армированной поверхностью коэффициент затухания
вертикальной составляющей поля горизонтальной
петли 1Л~4-:
-:-5 дБ/м. или если горизонтальная петля по местным условиям
может быть только заложена в землю, что связано с внесением в
петлю большого сопротивления потерь, то целесообразно исполь
зование вертикальной передающей петли. Это увеличивает воз
можную ширину зоны связи одной петлей над железобетоном до
40-80
м
(вместо
м при горизонтальной петле)
12-16
и позво
ляет осуществлять индуктивную связь в современных широких ар
мированных промышленных зданиях.
Вертикальные петли можно смонтировать на двух продольных
стенах, охватывая каждой петлей по высоте, например, все эта
жи здания. Если в плоскости продольной симметрии здания будут
действовать поля петель, смонтированных на продольных стенах ,
то неравномерность поля будет на 6 дБ меньше, чем при одной
петле. Но при питании петель, смонтированных на двух продоль
ных стенах, от одного передатчика ток в каждой петле будет в
2 раза слабее, чем при питании одной петли. Поэтому, несмотря
на сложение полей на оси симметрии здания, на этой оси абсо
лютное минимальное значение поля получается одинаковым при
работе петель на двух продольных стенах и на одной. Однако ис
пользование петли, смонтированной только на одной стене, нера
ционал ь но,
плоскости
так
как
петли
при
этом
возраста ет
возможное
вдвое,
что
удаление
приемника
значительно
от
ув еличивает
неравномерность поля и уменьшает абсолютное минимальное зна
чение напряженности поля .
Некоторым недостатком вертикальных петель является то, что
если железобетонными выполнены не. только . междуэтажные пе
рекрытия,
но
и
стены,
то
вертикальные
ваться н а расстоянии хотя бы
2-3
петли
должны
подвеши
м от стен.
Особенности приема сигналов вертикальной петли.
Антенна
приемник а сигналов верти к альной петли должна быть выполнена
для приема горизонтальной составляющей поля. Чтобы исключить
:направленность приема этой составляющей, необходима
либо
101
специальн·ая передающая, либо специальная приемная антенна~
Это должно быть учтено и при оценке стоимости оборудования.
связи.
Вертикальная петлевая передающая
антенная
система
для
ненаправленного приема. Прием горизонтальной составляющей по
ля вертикальной петли при повороте приемника в горизонтальной
плоскости
не
должен
сопровождаться
таким
сигнала, который трудно компенсировать
изменением
уровня·
авторегулировкой уси
ленИ:я . Для этого передающая антенная система должна пронизы
вать
магнитными силовыми линиями витки
приемной
антенны~
какой бы угол не составляла последняя с плоскостью вертикаль
ной передающей петли. Чтобы выполнить это требование,
пере
дающая
пере
менное
вертикальная
магнитное
попеременно
в
антенная
поле,
система
силовые линии
горизонтальных
взаимно
должна
создавать
которого возникали
перпендикулярных
бы
нап
равлениях1) или вращались бы в горизонтальной плоскости.
Вращающееся поле создает передающая
антенная
система"
которая выполняет из двух или большего числа вертикальных пе
тель,
расположенных
во
взаимно
перпендикулярных
плоскостях
и
питаемых токами с относительным сдвигом фаз, равным 90°.
Вектор результирующего
поля
взаимно
перпендикулярных
вертикальных петель, питаемых токами' с указанным
фазовым.
сдвигом, вращается в горизонтальной плоскости. Поэтому
при
любом положении вертикальной приемной рамки
плоскость
ее
витков
пересекается
силовыми
линиями
вращающегося
поля~
обеспечивая прием.
1
В разных точках пространства векторы напряженности поля,
направленные взаимно перпендикулярно, не равны между собой,.
амплитуды их не остаются постоянными по величине . Поэтому
поворот или
перемещение
приемника
сопровождается
изменением·
напряжения сигналов на его входе . Требуемая степень постоянст
ва напряжения сигналов на выходе усилителя высокой
частоты
обеспечивается авторегулировкой усиления при АМ или ампли
тудным ограничителем при ЧМ. Все же выбор способа вьшолне
ния ненаправленной вертикальной передающей антенны
должен;
ограничивать одной и той же величиной минимальную напряжен
ность обеих составляющих поля в пределах всей обслуживаемой·
площади.
Для такого выбора сначала определяется минимальная напря
женность поля, создаваемого вертикальной петлей, расположен-
ной по продольной оси симметрии цеха, здания или территории.
Затем выбирается местоположение вертикальных петель, монти
руемых поперек цеха, здания и территории. Кривые рис. 6.3 илw
переносятся на кальку для получения палетки, накладывае
6.4
мой на чертеж вертикального продольного разреза цеха. Палеткас
1> Так К·ак •сиtН,фаз.ное 1деil!сrвие ·сило,вых 11шний 1В дJвух 1взаи.мно .nе·рJJе ндику
ля1шых .напра·влениях .было ;бы эюв.ив•аденmю действию их 1В .одно.м .nро.межу
точн·ом 111апр.а.влении, 'Ч1'О П·Р•И•вело 1бы 'К 1с.ох,ра1Нению •н.ап•р.авленн·ото :деik11ВИЯ<
\С.ВЯЗИ.
HJ2
передвигается по чертежу до тех пор, пока над серединой длины
помещения а число С, дБ, на кривой линии палетки (рис. 6.9) не
iЖазывается на 6 дБ больше числа С, дБ, на той же кривой у
наружной торцовой стены цеха или здания. При этом вертикаль
ная
ось
палетки
указывает
местоположение
поперечной
верти
.к альной петли.
2f м
58м
~Р.и с .
'6.9.
К sыбору мес-
"ГО1ПОЛ·ОЖения
ти1Кальных
дrвух
!Пе.те.ль,
В€;р-
~
а
""
iОмоп
т.и·р·ОiВа.н.ных 1Попе•рек цеха
При
использовании трех поперечных петель для
мест одну
палетку
располагают вертикальной
осью
выбора
их
над середи
ной длины помещения, а вторую перемещают по горизонтали
_до тех пор, пока в точке пересечения кривой палетки с перпенди
куля ром через конец длины помещения число С, дБ, затухания
на кривой не будет на 6 дБ меньше, чем в точке пересечения кри
вых двух палеток. Тогда вертикальная ось передвигающейся па
.л етки укажет место крайней поперечной петли (рис. 6.1 О).
C,iJБ
о ~~,.-,~~_,,~-,.--..--.~--.~----г----х--.--~~
fJ.Sм
Р,И!с.
6.1! О. К rв ыбору ме.1:--
топол·оже.ния
1'ик.альных
т,рех
1Петель,
'Г.ир.ов·а:нных
вер·
:::,:
~
3Б,5м
!J,5м
1
1-Е-~+-~~~~-~-+-~а=--~~~-1--
.смо:н
поперек
36,Sм
1
1
це -
х.а
/
103
Если на передачу работает простая вертикальная петля, об
разующая невращающееся поле, всенаправленность приема обес
печивает описанная ниже антенная система приемника 1).
Активное входное сопротивление и провод вертикальной пет-
левой антенны. Методика расчета активного входного сопротив
ления настроенной вертикальной петли не отличается от описан
ной выше методики для горизонтальной петли. Входное сопротив
ление
вычисляется
коэффициент
по рис.
3.8
Re
как
сумма
всех
активных
составляющих,
а
(~~ )· учитывающий влияние земли, определяется.
с дополнительным уменьшением на
дБ для верти
6
кальной петли .
В табл. 6.1 приведены результаты измерения входного сопро
тивления настроенной вертикальной пер-едающей Петли, с которой
были получены кривые рис. 6.6. Закладка нижнего горизонталь
ного провода рассмотренной вертикальной петли в землю на глу~
бину
0,25
м несущественно изменяло входное сопротивление.
ТАБЛИЦ А
6.1
Входное сопротивление вертикаль1ной 1настроенной
петлевой антенны площадью 180 м 2
Входное сопротивление'), Ом
Частота,
. кГц
нижний провод на кирпичной/
нижний провод в
земле
стене
о
0,35
38
70
97
2, 15
4,7
4,7
150
8,80
8,85
2)
2,5
3,85
Исключая
послед овательно
пряжения
при
сопротивление
в
антенну
определении
для
тока
р езис тора
измерения
в
l
Ом,
падения
в1<люченного
на
нем
на
антенне.
При подвеске петли тех же размеров в воздухе между здани
ем и деревом на частотах 40-150 кГц входное сопротивление ока
залось рав ным 2,5-5,3 Ом, т. е. на частоте 150 кГц меньшим,
чем у в е ртикальной петли на кирпичной стене с металличес ки ми
рамами.
Входное сопротивление настроенной вертикальной петли с раз
мерами 23Х45= 1035 м 2, подвешенной на расстоянии 3 мот стал<;
ного каркаса промышленной установки, на указанных в табл. 6.1
четырех частотах оказалось равным 5; 7,14; 8,46 и 12,5 Ом.
По данным измерений, как и по приведенному расчету, в вер
тикальную
петлю
земля
вносит
меньшие
потери,
чем
в
горизон
тальную, что связано и с большей средней высотой подвеса вер
тикальной п етли. Поэтому для увеличени я тока в петле целесо1 > .Использов,а~ше
1ное ~поле,
104
•вертикальной
антенны, -создающей rв,ращающе-еся
у1П1рощает ~схему 1мJJоrочwс-лен1ных 1Приемни1ко.в.
м1аnнит-
Фбразно применение для вертикальной петли цветного или биме
таллического провода .
Достоинство горизонтал ьной передающей петли. Использование
в ерти к а л ьной сост а вляю щей магн итно г о поля горизонтальной пет
ли удоб но тем, что при в ертикальном
положен ии
ферритового
.стержня при ем ной магнитно й антенны повор от абонента с прие м
нико м в горизонтал ь ной пло скости не сказывается н а ур о вн е при
нимае м ы х сигн а л ов .
Антенны для приема сигналов вертикальной петли
6.5.
А нтенна, возбуждаемая горизонтальными силовым и ли
ниями вращающегося магнитного поля. Антенна к арманного п р и
·емника , воз буждаемая силовыми линиями вращающегося
пол я,
проста и выполняется как магнитная
антенна
на
ферритовой
пласти не, з а н имающей при ношении в кармане горизонтальное по
ложени е .
Для приема сигналов индуктивной связи наиболее распростра
нены приемники, носимые в нагрудном кармане. Такое решение
,конструкции
уменьшает
расстояние
между
громкоговорителем
приемника и ухом абонента .
При использовании антенны на пластине, носимой
горизон
тально, длина пластины в нагрудном кармане не превышает 40:50 мм, ширина - 20 мм, толщина - 2,5 мм . Относительная маг- .
нитная проницаемость µ' пластины такой длины марки Ф-600 по
.лучается не больше
=4,5 см 2 •
9,
а эквивалентная площадь Sэ = Sµ' =
0,5 · 9 =
В принципе , может быть использована вертикальная рамочная
антенна и без ферритового сердечника, но она должна быть за
·ключена в электростатический экран, так как при отсутствии эк
:рана ее направленное действие и наименьшая чувствительность к
помехам,
приходящим
с
направления,
перпендикулярного
плос
кости витков, ослабляются емкостной связью с электросетью и
другими вторичными излучателями помех. О практическом приме
'Нении таких рамок для приема сигналов индуктивной связи све
дений пока нет.
Всенаправленная антенна, возбуждаемая горизонтальными си
ловым и линиям.и поля простой вертикальной петли . Если передаю
rщая антенна представля ет собой одну или большее число петель,
расположенных в одной или в параллельных вертикальных плос
·костях, то
антенная
система приемника
составляется
из
двух
вза
имно перпендикулярных обмоток магнитных антенн (рис. 6.l Ia),
накладываемых на общую ферритовую пластину. При любом уг
.ле поворота антенн, лежащем в горизонтальной плоскости, поле
пер едающей петли возбужда ет ЭДС либо в обеих приемных ан
теннах , либо хотя бы в одной из них . О б е антенны - А 1 и А 2 ·подключ а ются к одному общему приемнику либо расстроенными
<Относительно несущей частоты передатчика для получения сдвига
·Фаз на
+45°
и
-45°,
либо как двухконтурный фильтр, на выходе
:105
которого
при
критической
связи
между
контурами
напряжения•
от антенн сдвинуты по фазе на 90°. Указанный . фазовый сдвиг
исключает возможность взаимной компенсации ЭДС в случае воз-·
буждения их в обеих приемных антеннах с обратными знаками и
обеспечивает тем самым прием при любом угле поворота прием
ных
антенн
относительно
плоскости
вертикальной
передающе й;·
петли .
2
й)
а}
Ри:с. б.:1'1. Нсе•н,а11Jр0ав ле.нн а я !!Тр~емная М•а.r.н1и'N!.ая .а.нтен111а:
- две 'Вза·и.м.но 1Пер[]ен.дикуля.р1ные 0'6м·от1ки; 6 - •схема
а
:к онтуров,
1сим1меТ>рич~ю
~дв1исr-а н.ал,ряжения
no
.р.а.с·ст,роен1ных
фазе ~н.а
~О'!\Носителыно
сrJключе•ния
ча1ст·оты
.а.нтенных:
[Jередатчи:ка ,
дл~Р
90°;
ферритовая пластина; 2 и 3 - обмотки антенны; 4 - гетинаксовый брусок,
мый с обмоткой 3 для подбора наименьшей связи между обмотками 2 и 3
1-
пе.редвигае
Применение полевого транзистора с его большим входным соп
ротивлением
позволяет
соединять
тельно, как показано на рис.
антенные
контуры
последова
6.116.
Также возможно раздельное усиление и детектирование вы-
сокочастотных колебаний, принятых двумя антеннами, настроен-
ными точно на несущую частоту. В этому случае два детектора
работают на общую или на последовательно включенные нагруз
ки, напряжение с которых возбуждает усилитель звуковых час
тот, а также используется для автоматической регулировки уси
ления. При этом диаграмма направленности антенной
системы
имеет вид огибающей двух взаимно перпендикулярных восьмерок.
При равных действующей высоте и добротности антенн наимень
шее напряжен и е на этой диаграмме соответствует
от направления к источнику сигналов
на 45°, т. е.
откл онению ·
сост авляет
О,707Имакс·
Следует заметить, что боковые частоты, возникающие при мо
дуляции,
создают
на
антенных
контурах
напряжения,
сдвинутые·
по фазе относительно напряжения резонансной частоты. Поэтому
при модуляции диаграмма направленности всенаправленной ан
тенны с контурами, расстроенными относительно несущей час-
тоты, отличается от круговой диаграммы на резонансной частоте ..
Для одиночного контура угол возникающего сдвига фа з
е =
106
f
2Л 0 7
arc Jg -
Q
f--.· -
.u
.
>Следовательно, если добротность антенного контура выбрана из
условия
Q= то
fо
- - tcr
ь
2Л f 0.1
2Л
f0,7 Q = tg 1 .
fo
'
и диаграмма согласно
8=45°
тах отличается от круга на
±4
1(29]
на крайних боковых часто
дБ.
Искажение диаграммы направленности антенной
системы
от
·фазового сдвига боковых частот отсутствует при раздельном уси
лении и детектировании колебаний, принятых двумя антеннами и
,.складываемых в цепи звуковых частот.
6.6.
Об использоваmm наКJiониой петJIИ
Применение наклонной передающей петли позволяет при
нимать сигналы на обычную приемную магнитную антенну с вер
·тикально расположенным ферритовым стержнем, исключающим
направленность приема при повороте абонента с приемником
в
горизонтальной плоскости. Чем больше угол 8 между плоскостью
· наклонной петли и горизонтальной плоскостью, тем меньше вно1симое средой сопротивление потерь, но меньше
и принимаемая
.вертикальная составляющая магнитного поля.
Поэтому выполнение петель наклонными целесообразно лишь
1ам, где
их монтаж диктуется местными условиями.
ЭДС, наводимая стационарной вертикальной
антенной-петлей в малогабаритной приемной антенне
6.7.
Аналогично выражениям, приведенным выше, формула
для амплитуды ЭДС в приемной антенне на перпендикуляре к
дентру вертикальной передающей петли имеет вид
Е=
HµSwro.
Для вертикальной петли по
н
=
(6.6)
:!!___ d ~ :!:.!_ • 1oo.osc '
n h
-если dя=ri = 1, где
nh
! и h -
соответственно ток в петле
и высота
верхнего провода петли.
Следовательно, амплитуда ЭДС в приемной антенне на том же
'перпендикуляре
Е = 2/µSwro
nh
d = 2/µSwro • 10o.osc.
nh
На перпендикуляре к середине нижней горизонтальной сторо:.ны петли амплитуда ЭДС
Е. =
i
Н'
µ S Wffi = 2/µSwro d' = 2/µSwro . 100,osc'.
.
nh
nh
На растоянии R от плоскости петли значение С =,!р ( ~) может
1107
быть определено по рис. б.3, значение С' ~ по рис. 6.4, а ослаб-
ление поля на С", дБ, в точках, лежащих на перпендикулярах,.
занимающих
ми
промежуточные
к центру
петли
и к
положения
середине
между
перпендикуляра
ее горизонтальной
стороны,
интерполяцией по рис. 6.5.
Напряжение на зажимах приемной антенны, настрое!fной в ре
зонанс больше, чем ЭДС на зажимах антенны, в iQэ раз:
Ивх.пр
где iQэ
= ЕQэ,
эквивалентная добротность антенного контура.
-
Использование вертикальной пр:иемной петли
6.8.
и расчет уровня сигналов, принимаемых ею
от передвигающегося малогабаритного передатчика
При работе над (под) железобетонным перекрытием ИЛИ'
другим
сильно
поглощающим
ограждением
средством
усиления·
связи антенны передвигающегося передатчика с приемной антен
ной может быть использование вертикальной приемной петли.
По кривым рис.
при
удалении
петли
h
и
2h,
движении
по
от
6.3
и
построенным по ф -лам
6.4,
плоскости
петли
на
расстояния,
условиях
двигающимся
положение
и
(6.5),
высоте
как указывалось, разница в уровнях сигналов при·
перпендикулярам
через
центр
петли
и через
ну длинной стороны не превышает соответственно
реальных
(6.4)
равные
по
аппарат
связи
перпендикуляру,
между
двумя
может
упомянутыми,
середи
1,5
дБ. В
рассматриваться
пере
занимающему
что
и
3,5
промежуточное·
позволяет
не
учиты
вать эту разницу.
По ф-ле
ле
(4.1)
передатчиком,
амплитуда ЭДС, возбуждаемой в приемной пет
находящимся
v
в
центре
петли,
при
отсутстви и•
влияния среды, над которой осуществляется связь,
Ет =
2lmµSW(J)
n
1
(l2
1
+ Ь2 .
Плоскость антенны передатчика должна
быть
параллельна,
плоскости вертикальной петли.
По ф-ле (6.6) при движении передатчика по перпендикуляр у,.
проходящему через центр вертикальной петли, ослабление сигна
ла
с
лем
расстоянием
от
плоскости
петли
характеризуется
множите
100.05с.
Подставляя этот множитель в ф-лу ( 4.1) и обозначая сторону
вертикальной петли через h вместо Ь, получаем
Е
_
т-
Величина
2ImµSw(J)
n
С,
дБ,
V-1-+
az
__!___ . 10-o.osc
h2 "
(6.8}
•
определяется по одной из
кривых рис.
6.3:
(величина С' по рис. 6.4) для известного отношения длины.
петли к ее высоте h и для наибольш его удаления от плоскости"
выраженного безразмерной величиной R./h.
108
При использовании вертикальной петли ширина площади, ох
ватываемой связью,
B=2R.
Если величина В задана, то наиболь
шее допустимое удаление от плоскости приемной петли
R=B/2.
6.4(6.8),
Зная a/h и R/h по рис. 6.3 определяют С (или по рис.
С', дБ). Подставляя найденное значение С (или С') в ф-лу
в которой величины /, µ, S, w относятся к антенне передвигающе:..
гося передатчика, а и h к приемной петле, методом последова
тельного приближения выбирают значения входящих в формулу
величин, обеспечивающих получение требуемой ЭДС Em на зажимах приемной антенны.
1
Уменьшение напряженности поля горизонтальной
петли над
армированной
поверхностью
наблюдается
при
обычном
подвесе
петли на высоте, в 5- 10 раз меньшей ширины петли. Подвес пет
ли над железобетоном на большей высоте практически не приме
няется и интереса не представляет.
Требуемый пространственный разнос
петлевых передающих антенн, работающих
в общем частотном канале
7.
7.1.
Пространственный разнос антенн
для многократного использования частот
Многократное использование одних и тех же частот без
взаимных
помех
при
определенном
пространственном
разносе
ан
тенн территориально близких сетей связи исключает для индук
тивной связи нехватку частот в настоящее время и при широ
ком распространении этого вида связи в будущем.
Требуемый разнос передающих петлевых антенн, работающих
на общей частоте, составляется
оостыкован ных на прямой, со
единяющей антенны: R.треб =
= IR
.r . Здесь R - рас.стоя
(рис .
7.1)
из двух
расстояний,
+
ние от провода одной антенны
до
границы
ее зоны ·связи,
где
на·пряженно1сть поля еще доста
точна
для
сиг.нало в ;
приема
,r -
полезных
расстояние
от
центра другой антенны до гра
ницы созда1ваемой ею з оны по
'Мех
[30].
Расстояние
R.
Б зоне связи,
ограничиваемое во многих случаях
практики
петли,
меньше
удалением
чем
на
от
радиу1с
круглой или •на половину ши
Р.и1с . 7.1. Тре1буемый 1разюУс · !Пере~аю
щих тт етл е.вых .а нтен-н, 1р:аботающш
на 1о:бщей ча1стоте
·рины пря м оугольной петли, мо
жет быть определено по приведенным ·в гл. 2 эмпирической формуле
или по ·кривым, расочитанным 1с у1четом влияния всех фа1кторов.
rJ.09
7.2.
О напряженности полей в зоне помех
Минимальные
напряженности
электрического
и
магнит
ного п'олей петлевой антенны (условно названные «предельными»
напряженностями)
на границе создаваемой ею зоны помех име
ют равные или несколько большие значения, чем атмосферные и
:индустриальные
помехи,
так
как
там,
где
сильнее
поля
этих
по
мех, они маскируют сигналы петлевой антенны и последние ме
шающего действия не оказывают. Наибольшее допустимое зна
чение мешающего поля на границе зоны помех должно быть
меньше уровня полезных сигналов: хотя бы на 8-1 О дБ при ЧМ
· и на
дБ при АМ. По выбранному значению поля помех опреде
20
ляется расстояние, на
котором
петлевая
антенна создает эту нап
ряженность, т. е. устанавливается граница зоны помех.
По измерениям на территориях некоторых промышленных
предприятий в городе (см. гл. 10) напряженность поля индустри
альных помех в пересчете для полосы шириной 10 кГц на отдель
ных частотах поддиапазонов 30; 100 и 150 кГц достигала соответ
ственно 500; 80 и 25 мкА/м, но на многих частотах тех же под
диапазонов была не более Нп=2,5 мкА/м, на порядок превышая
напряженность атмосферных помех, определенных в [31].
ПринимiJ.еМ, что МИЮ):Мальные напряженности поля помех рав
ны Еп= 1 мВ/м и Hrr.=2,5 мкА/м и эти же значения имеют «пре
дельные» напряженности полей петлевой антенны.
7 .3.
Границы зоны помех
Использование для программирования приведенных выше
выражений (2.6), (2.7) и (2.8) позволило рассчитать на ЭВМ зна
чения составляющих поля Hz, Hr и ЕЧ' на расстояниях, больших
90 м от петли, т. е. за пределами зоны устойчивой связи круглой
петли радиуса а=30 м, питаемой током 1=1 А; при проводимости
земли cr = 3·10-2; l·l0- 2 и 1·10-3 См/м; высоте подвеса петли h = O;
5 и 10 м, высоте точки наблюдения Z = 1,2 м; работе на волнах Ло =
=7500; 3000 и 2000 м.
Построенные по вычисленным значениям кривые составляю
щих Hz, Hr и ЕЧ' приведены на рис. 7.2а - в.
То, что было сказано о зависимости Hz и Hr от проводимости
земли
и
высоты
подвеса
петли,
в
зоне
связи
остается
справедли
вым для тех же составляющих и в зоне помех.
С удлинением волны напряженность магнитного поля повыша
ется. Напряженность электрического поля ЕЧ' в отличие от Hz и
Н.,. с увеличением длины волны не растет, а падает.
«Предельная» напряженность электрического поля ЕЧ' наблюда·
ется
Hz
и
на
Hr.
расстояниях,
меньших,
чем
«предельные»
Следовательно, зона помех от ЕЧ'
напряженности
меньшая, чем
:может не приниматься ~о внимание для определения
от
Hz,
минимально
го необходимого разноса сетей связи, работающих в общих час
тотных каналах с использованием Hz и Hr.
но
h=Ом
+50
+50
+40
+4 0
т-40
+30
+30
+30
+20
+20
+20
+10
r fO
+10
о
о
о
- fO
- fO
-10
-20
-20
-20
-J о t---+----+- + - - i
6 =1-10-3
-4оо 100 200 300
6=! 10-2
О
f'/j
3000~
2000 о '
1
-30 1---+--:+--+о+---;
-зо
-4 о
ОfJБ -2,5мкА/м
J.. 0 = 7500м 1.1
6=Jfi2
-40 .....__....___.__......__,
100 200 300 f';M
О
100 200 300 r, м
Hz/JБ.-----.......--.--~~
+30•--......->-Н--+--:
+з о
1---1..---+--
-i
+30 !---+---+--+-----;
+zo l - - - t - - - - + -+----1
+ 2о
1--Ы'.-+-1--i
+2о t----1-Q--t--+---;
+10
+ 10
+ fO 1---+'t't+-t--+---;
о
01---+-оп+-+---;
О f---+---+-~x-
-fо i---+----+-
-t---
!-
,__,___,.;. . _,.__.,_____,
-1
о
1
- 2о 1-+---=+--+--1
6=1-fО-з
-30 .___,___.__...___,
О 100 200 300 r7 м
-2о ~--+---+---u;--;
б=ио- 2
-JD
О
-30-~---~
100 200 300 r,м
О
h=!Ом
z
+40~~-~1 +40
+3о 1----+-i;+->+--+----<
+30
+2о 1- - 1 - -)_:;;.-'r-+----1
+20 f---t'l\+-t-- - t - - - 1 +20
+i о
+10 1----1-~---!---'
Н ,бБ .---тdllf'--т--~~
f---+--1-'М--',.,,.____,
100 200 300 r, ,м
+30 1---+--Т--1---f
о !---+---+---"'"'-~:
- !О l - - - + - - + - - t - - - 20
- ?
о
i
6=f'!О-з
.___.____,_
___,___,
~ О
100 200 300 r,м
-2о
6=!·10-2
-зо
О,
'-
-2о -·-+---+-'<"-1-- - j
6=3-10-2
-зо .__,_._~__._~
100 200 300 r,м
а)
О
100 200 300 r,м
б,См/м
Рис . 7.2 а
ш
h = Ом
/Нr/,ОБ
f-50
+40
+40
+40
+30
+ЗО
+30
+20
+20
+20
+1.0
+10
tfO
D
о
о
- fо
-fO
б=UO-J
-20
О
6=1·10-2
-20
100 200 300 r,м
О
+50
ОоБ-2,5мкА/м
л 0 =750Оме
3000
х
- !О 1 --+------1---'"+"-_,
. б=J· f0-2
-20'---'---'--'--'
100· 200 300 r,м О 100 200 JOO r,м
h =5м
/Нr/,оБ
+50
+!fO
+40
+40
+JO
+30
+JO
+20
:f-20
+20
+fO
+-50
+fO
о
о
-1о
!---+--+---+-~ -!О
о
б= UО-з ·
-20
-20
100 200 300 r, м О
О
б= f-10- 2
100 200 300
- 10 1---+--+--+----1
6 =3·10-2
-2о-~__,__...___.
r, м
О
100 200 300
r, м
h=fOM
/Hr/,85.---,---,-.,.-~ +50.....-~~-~~ +50~-----
+40 t----J::~+--1---1 +401---+----I--+--~ +401----+-- +--+----1
+зо
+30
+3о t-----Мl\-4---+------<
+20 Г--t---W<--+-- +20 l---+--1.Uii---L--
+20 ,__,_....._.____,__--J
+10 Г--t--+--'111
{) 1---+--.+--+-'--1
-fо
. -20
6=1·10-з
.
о
100 200 300
Рис.
На рис.
-10
- 20
r,м
о
б=ио-2
.
100 200 JOO
О}
-10 1---+--~1---+--~
6=J·ю-2
-20 .___.__,.......____...____,
.о
!00 200 JOD r,м
r,м
~См/м
7.26
7.3
пунктир пересекает кривые составляющих поля на
уровнях «предельных» значений напряженностей поля. Границы
зоны помех находят по точкам пересече ния пунктира с кривыми .
Если по местным условиям учитываемые уровни напряженнос
ти поля помех выше принятых «предельных» ( 1 мВ/ми 2,5 мкА/м),
112
/Е.1/, оБ
I'\
+fO
\
о
-10
~
~
-20
-JO
+10
+10
о
о
-10
-10
-20
-20
ОоБ-tмВ/м
Ао =2000м о
JOOD х
7500 "
-50
о
б= t· 10-2
.50
100 200 300
r;м
о
~
+10
\)
о
100 200
зоо r,м
100 200
зоо r,м
+20 ~--~--~
+10
+ f о 1---+--+---+---f
о 1 - - - + - ; - - + --t
- fO l---+--v.\-1--f--{ -fо
"'1х
-20
о
+20~-~----,
о l---t-~;>-;--t---1
~
-10
6=310-2
.-50 ....__ __,__....____,
h = 5м
/E'l/,iJБ
-201---+---'l--f--{
1----+iil.\-+ - - + - - t
- 20 1---+~'l--+--t
30 1---+---;--"~IO--i
-30
-40
-40 t---"---:~w-----i
-401---~--t--+---i
6=1-10-J
-40
6= 110-з
-50
100 200 300
о
-50
r,м
О
- 4о 1---1----;--''1<----I
6=з-tо-2
-50 '---'-~-~100 200 300 r,м
О
100 200 300 r,м
б= ио-2
h =Юм
/E1/,iJБ
+2о,.---,---,--,----,
\\
+10
о
~
-10
о 1---~~--1----1
- 10 1---+-~~-f--{ -10
'
20
-20
-400 100 200 300
r,м
40
о
1---+'~.1---+--1
- 2 о 1---+--т>i...+--+---1
30
б=UО-3
7"2.
+20..--,---.--,--~
+f о 1 - - - + - + - - + - - 1
\)
(]
Рис.
+20
-30
- 40
-30
h = Dм
+20
-зо <--+-+'1.-'l<-V---<
6=3·10-2
6=1-10-2
-40 '---'-~-~100 200 300 r,м
о 100 200 300 r,м
61 см/м
!J) ·
1Р.а1сосчита.н:ные з.начения 1со1ста1вляющих .поля за .предела.ми
зоrны )'IСТОЙ•чи.в·ОЙ свя-зи !К·руглой петли 1 (п,ри
!а=1
А)
то пунктирная линия поднимается до новых значений поля помех
на вертикальной оси, и
тира
с кривыми
можно
по точкам
определить
пересечения
поднятого пунк
новые уменьшения
расстояния
до границ зоны помех, создаваемых петлевой антенной .
При токе в петле, отличающемся от значения 1=1 А, приве
денные на рис. 7.2-7.6 кривые- смещаются
по
вертикали
на
ыз
20 lg /:
вверх, если
l> 1 А,
или вниз, если
/< l
А. При этом изме
нение границы зоны пом ех может быть определено по смещению·
точек пересечения кривых с пунктирной линией .
.
На рис. 7.3- 7.6 указаны значения Hz, рассчитанные при раз
личrых значениях h, •а, iЛ, а и измеренные на расстояниях R = 20,
м над влажной землей (а = З -10- 2 См/м) на Л = ЗООО м.
30, 40, 50
lfz ,BБ
t-50
t-40
+30
+20
+10
Hz,ilБ~
~
+50 х
---+----~---4
+40 \
- -- -1-----+----1
+30 r---x--+-- ---+-- --+-----1
\
о
о
-10
- 1о l---
-20
-30
- 201---+---+---"'-+--~
100
о
200
а)
- + - - --h-
---"'>.ct--- - - 1
-30'-----'----'----'-·~---'
300
R,м
о
100
30{)
200
R,Мi
rf}
Hz' iJБ
-t-50
-t-40
+30
-t-20
+10
х
\
•а=ЗОм
ва=45м
оа=75м
ОоБ-2,5мкА/м
X-I=fA
о
- 10
-20
-30
-40
о
Р,и~с. 7.3. ·Ра1с-счи т.а1н.ные и измере11 :ные з1н.ачения вертикальной .ео ста.в
ляющей
1м.аоН.ИТIНОГО
i!IОЛЯ н z=
=f(R, а) :пр.и h=-5; <J=·l · 10- 2 :
а- Л=750:Q; 6-Л=ЗООО; в-'Л=
100
200
300
я,м
=2000
6)
75
Из рассмотрения рис. 7.3а
диуса петли от
30
до
45
и
в следует, что с увеличением ра
м расстояние от центра петли до
точек с «предельными» з начениями поля увеличивается соответст
венно примерно на
12
и
26%,
что может быть учтено при пользо
вании рис. 7.2 для петель с радиусом более 30 м.
Напряженность радиальной составляющей Нт вне проекции
площади , охваченной петлей, на расстоянии r= 120 м от центра
петли радиуса 30 м на волнах :Ла = 7500, 3000 и 2000 м превышает
напряженность
tl 14
Hz
соответственно: при а =З · l0- 2 См/м на 11; 14,5·
и 16 дБ;
при а = 1· l0-2 на 6; 10,5
3; 1 и 3 дБ. Изменение высоты h от
в уровнях не более чем на 1 дБ.
и 12 дБ;
при а = 1·10- 3 на
О до 10 м изменяло разницу
Следовательно, при использовании составляющей
ме граница зоны помех должна
составляющей, а не Hz.
Hr
на прие
определяться значениями
Hz, iJб
этой
х
\
+50
+40
+30
+20
+10
о
- 10
-20
80
-JO
270
135
'----"...1-....J--....J----'--J R, М
100 158; 200
270 R,11
90
150
...__ __,....____.
_ _.___ __.._..
о
100
200
300
- 40
300
6)
оА=7500м вл.=ЗОООм оЛ=2000м
(
ОiJБ - 2,5мкА/м
Х
- Т = 1А
Рис. 7 .4 . •Ра.осчита.нны€ я 1изм.ерен
·НЫ€
зн.аче.ния
~в ертикальной
>С1'авляющей .ма.11нит,н·о1Го аюля
.1-,._-.1...1.--L-...1--=.:..::....i........J
100
б)
200
R, м
300
•оо
Hz=
= f(R, ,Л) тr,ри h = (J; а = ЗО :
- <J= l ·•I0- 3 ; б - <J=·J .J0- 2 ;
а
а= З
.1J0- 2
в
115
1
Нz,оБ
х
+50
+40
\
+30
х
+20
+ f о 1---- - + - ----""""',......-"'....---1
+ro
о
о
- f о 1-----+---+------1
-ю
- 20 1----- -1-- --1------1
-20
-30 1 - - - --+----+-- ---j
225 270
90 135
-JO
-40 L----'--'--~--'--1....---'--J R,м
100 f5!lJ 200
300
-40 .___
90
25 2о
135
__....._-'-т-~~~_..R,М
fOO 150 200
rf)
300
elt =75DШ1r1 А =3000м о.~ =2000м
+401---Х---+----+---~
ОоБ -2,5мкА/м
+301---~~-+----+-----j
X-I=1A
+201----~Н----+-----1
+10 t-----<;~---1------1
о
-10 !----+--~~~---;
-201----+---~...,------,
-301------+----+---""---j
90 135
225 270 R
•40 '------''-'--_._,--+-....__...._.. ,М
100 150 200
300
8),
li16
Ри1с.
7.'5.
,РеJН:ные
1Р.а1с~счита,нные и иэме
:ве.ртикаJJь:ной
сост.а·вляющей .маа-ню1ното mол я
H,=f (R,
в-
а
з.начения
Л) при
O'=l ' 1о- 3 ;
<J= •З- . I0 - 2
h='5; а =ЗО:
- (J=il . \lQ-2;
б
Hz,ilБ ~----г-----.---- '>
Hz/JБ~--~-------,
~
+50 ,__,._..__-+----t----<
х
+501--\----1----1----!
\--+-----<------.
+40
+40
тJO l-----j>,.>--~.----1----1
+J0 1----••1-----1------<
+20 1----+--~l"c--'lc-----!
+20 1---~~~--1-----;
+fO l----+---~.....-::""'=--i
+f о 1-----+->~..._--1-----1
х
о
о
-f о 1 - - - - - - 1 - - - - 1 - - - - !
- f о f----1----+.....--~
-20 1------1----t----!
- 201-----1----+--·v
-Jo 1 - - - - - t - - - - i - - - - - :
-JO >-----+-----т------;
90
-4о
100
150
а)
270 R
200
90
~о
зо/1
Hz/JБ ~
, --~-------,
100
о)
270
~
JOO
200
•1t = iооом •л. =зооомол.:=2ооом
х
+ 5 о 1--'>---- - + - - - - i - - - - - :
+40
150
ОfJБ -2,5мкА/м
X- I =1A
\ ----+----+-----1
\
+ЗО>---~-+----1-----,
+20
+fO l-----N>.~---1------;
о
-1 о
1------1-----"~->ос---;
Ри<е .
-20 1-----+----1-------.....__,
-J01------1-----+----;
90......____..__.__
150
270 R
-40 .....__ _
_ _.....__,
,м
100
200
б)
JOO
7 .6.
,рен.ные
J>.а1ссчит.а,н1ные
зна ч ения
111
111зме
:вер·тwкалыной
сост авляющей 1ма~гн,итно.го ihоля
H,=f (R, Л) rпри h= 10; а=З О :
- а= l ··I0- 3 ; 6- cr=·l -'I0- 2 ;
в - а= З- 110- 2
а
шт
Техника повышения разборчивости речи
при индуктивной связи в присутствии шумов
8.
на при:ем:е
8.1.
Факторы, влияющие на разборчивость речи
Шумы. На промышленных предприятиях передача речи по
беспроводному каналу или по каналу проводной
щей
связи часто осуществляется
ческих и
электрических
шумов
громкоговоря
в присутствии сильных
на
приеме,
мешающих
акусти
пониманию
речи. В этих условиях разборчивость речи может быть улучшена
добавлением к типовому оборудованию предварительного усили
теля, предназначенного для уменьшения диапазона входных уров
.ней.
Шумы повышают порог слышимости, т. е. минимальный уро
вень <;:игналов, при котором полезные сигналы еще разборчивы.
Чем сильнее шумы, чем ближе они по частотному составу к зву
.кам речи, особенно когда шумы по частоте ниже полезных сигна
.лов, тем больше повышается порог слышимости и требуется ДJIЯ
передачи сигналов аппаратура большей· мощности.
Под действием шумов те звуки речи, пиковые уровни которых
лежат
ниже
порога
слышимости,
не
воспринимаются
сознанием,
понижая разборчивость речи.
Роль относительно малой
интенсивности
согласных
звуков.
Разборчивость речи в большей мере обеспечивается правильным
·пониманием согласных звуков. Гласные звуки в значительной сте
пени определяют окраску речи, но на разборчивость влияют мень
·Ше, чем согласные. Так, легче распознать слова по их согласным
звукам:
«стднт»,
«нжнр»,
«мхнзм», чем
по
гласным
тех
же
слов :
«уе», «иее», «еаи». Однако согласные звуки обладают меньшей ин
тенсивностью,
чем
гласные,
кроме
того,
у
ряда
согласных,
в
от-
.личие от гласных, большая доля их малой энергии приходится на
частоты
выше тысячи
герц,
а
средние уровни
речи
по
мере
шения частоты уменьшаются, как это показано на рис.
о,ч.
J
2
0,6 0,8 1
4кГц
повы
8.1.
По-
Рис. 8.1. Формантные Л, средние эффектив
,ные Вр и ма.ски1рующие Вр.м уро.вни 1с:пект
'Р·Э ~речи J! ЗЭ1ВИОИl?о.ЮС'11И :ОТ ча•стоты IIl')J'И уров
!Не :и1нтен1сиа3.ности iреч.и Вр 87,6 ~Б !На ;р.а~е
ст-оя1н1иш -50 мм ют ту<б tцИlктора 1до 1микро
фо.н.а
·этому, в первую очередь, даже сравнительно слабые шумы флук
туационного
спектром
типа
и
маскируют
в
некоторых
глухие
случаях
звуки,
шумы
имеющие
с
дискретным
наименьшую
интен
сивность (ФПТК). Затем по мере усиления помех не воспринима-
118
ются сознанием шипящие, звонкие согласные и в последнюю оче
редь гласные. Когда уровень помех примерно равен уровню ре
чи, то слух различает только гласные, в наименьшей
степени·
обеспечивающие разборчивость речи.
Сжатие динамического диапазона уровней и его роль. Изло
женное объясняет, почему уменьшение
(сжатие)
динамического·
диапазона уровней речи на передаче повышает ее разборчивость.
в присутствии шумов на приеме.
Требуемое сжатие может быть выполнено с помощью автома
тической регулировки усиления (АРУ), повь1шающей в усилите
ле,
включенном
до
типовой
аппаратуры,
коэффициент
передачи
для слабых звуков в большей степени, чем для сильных, и тем
самым подтягивающей уровни слабых согласных звуков к уров
ням сильных гласных (рис. 8.2а).
Ри с . 8.2. Ооциллогр.аМl~Ы 1НЗiП1ряжения, ютобр.ажающ€го .р€чь:
а - д·о и сrюсл€ АРУ; б -до и i!Юсле амmлиту.11:н·оr·о о~Г.рани
чителя
Другой способ сжатия диапазона уровней заключается в ис
пользовании избыточного усиления, при котором в цепях дополни
тельного
усилителя
максимальные
уровни
нап ряжения
превыша
ют номинальный уровень, передаваемый типовой аппаратурой, на
12-18
дБ или иногда на
24
дБ. После дополнительного усилите
ля перед типовой аппаратурой включают амплитудный ограничи
тель мгновенного действия, который срезает избь~точное напряже-
119':
ние, пропуская сигналы, обеспечивающие полное использование
передатчика или типового усилителя
по мощности
(рис. 8.26).
После такого усиления и ограничения уровни слабых звуков мень
ше отличаются от наибольшего допустимого в канале связи и на
приеме, чем при отсутствии сжатия диапазона .
Существует способ сжатия, заключающийся в относительном
подъеме
верхних
звуковых
частот
в
дополнительном
усилителе.
Это приводит . к уменьшению разницы между средними уровнями
низших
и
высших
звуковых
частот
и,
следовательно,
к
дополни
тельному усилению слабых важных для разборчивости речи со
гласных
звуков,
передаваемых
высшими
звуковыми
частотами
..
При выборе полосы передаваемых
частот
учитывают,
что
наибольшее значение для разборчивости речи имеют частоты при
мерно от 500 до 2500 Гц. Однако срез частот, лежащих
ниже
500 Гц, придает речи ненатуральную «высящую» окраску, а срез
частот выше 2500 Гц «глухое» звучание.
При отсутствии шумов и относительно низком их уровне сжа
тие диапазона уровней, не улучшая и без того хорошую разбор
чивость речи, при определенной степени сжатия заметно снижает
натуральность звучания речи. При относительно высоком уровне
шумов использование сжатия существенно повышает разборчивость
речи, изменение же натуральности звучания может
быть
неза
метным.
При электрической передаче речи уровни напряжения в кана
ле связи лежат в пределах диапазона, который даже при учете
только уровней звуков, наиболее важных для понятности речи, у
разных голосов составляет не менее 30- 40 дБ. Поэтому при пе
редаче слабых звуков на приемном конце канала связи использу
ется мощность в 3000-10 ООО раз меньшая, чем
при
передаче
громких звуков, что при отсутствии сжатия влечет за собой пре
вышение уровней шумов над уровнями полезных сигналов и па
дение разборчивости речи.
8.2.
Методы испытания сжимателей диапазона
Сжатие диапазона с помощью АРУ. Сжатие динамичес
кого диапазона уровней речи на передаче, как средство подтяги
вания низких уровней к высоким для перекрытия шумов на прие
ме, было исследовано рядом авторов. По i[35] сжатие диапазона на
25 дБ с помощью АРУ звуковых частот выпрямленным напряже
нием тех же частот для управления переменной крутизной ламп
усилителя, по повышению разборчИвости речи при усиленном шу
ме иглы
проигрывателя
и
помехе
музыкально-ре~евого
характера
дало выигрыш, эквивалентный увеличению мощности несущей ра
диопередатчика, на 8-9 дБ.
Уменьшение диапазона уровней путем относительного подъема
.верхних звуковых частот. По
[36]
применение
относительного
подъема верхних звуковых частот речи на 18 дБ с помощью спе
циальной частотной характеристики в микрофонном усилителе при
120
гладких помехах давало выигрыш такой же, как умощнение пере
дающей аппаратуры, на 5 дБ.
Уменьшение диапазона уровней амплитудным ограничением.
Сжатие на 24 дБ с помощью амплитудного ограничения мгновен
ного действия по ![37] при помехе импульсного характера дало вы
игрыш до 14 дБ .
Методика сравнительных испытаний. Разница в технике прове
дения упомянутых выше испытаний и отсутствие сведений о каче
стве звучания исключают возможность сопоставления перечислен
ных результатов испытаний. Поэтому для сравнительной оценки
действия различных сжимателей было
выполнено
поочередное
включении этих сжимателей в один и тот же высокочастотный ка
нал связи при одинаковых уровнях и характере шумов, при рабо~
те неизменной по составу бригады испытателей для определения
слоговой артикуляции, т. е. процента правильно понятых слогов·.
Высокочастотный канал связи был составлен
из генератора,
стандартных
сигналов
(ГСС)
и
радиоприемника,
соединенных
кабелем. Высокочастотные помехи создавались генератором шума.
Речь передавалась в присутствии сильных непрерывно звучав
ших трескав (помех с уровнями, лежавшими в пределах диапазо
на 12 дБ). Максимальный уровень речи поддерживался постоян
ным
и
контролировался
диктором
по
импульсметру,
включенному
после микрофонного усилителя с линейной амплитудной характе
ристикой.
При всех испытаниях максимальный процент амплитудной мо
дуляции оставался близким к 100%. Средний и минимальный ко-
эффициенты модуляции изменялись в зарисимости от схемы и ре
жима
сжимателя,
включенного
до
модулятора
передатчика.
Речь оценивалась по слоговой артикуляции в присутствии
занных
помех
и
по
натуральности
звучания
нераторе помехи, что соответствовало
ловиям
приема
на промышленном
при
ука-
выключенном
возм ожным
ге-
предельны м ус
предприятии .
В отсутствие сигналов шумы в телефонах были слышны гром
ко на уровне 65 дБ над порогом слышимости. Уровень сигна
лов в канале связи регулировкой выходного напряжения ГСС
изменялся так, чтq при слабых сигналах шумы полностью маски
ровали
речь,
при
сильных
-
радиопередача
речи
маскировала
шумы благодаря АРУ радиоприемника , уменьшая усил ение пос
леднего, а при промежуточных значениях уровней сигнал ов полу
чались промежуточные значения артикуляции.
На кривых, построенных по данным испытаний, показано из-
менение слоговой артикуляции в зависимости от напряжения на
выходе ГСС, имитировавшего радиопередатчик. Каждая из точек
кривых является результатом обработки записи 1400 артикуля
ционных слогов. Всего за время испытаний было записано более
75 ООО
слогов.
Даваемый различными сжимателями выигрыш в мощности не
сущей определялся путем сравнения величин напряжения на вы
ходе «радиопередатчика>~, необходимых при простом усилителе и
121
nри
сжимателях
для
получения
в
присутствии
указанных
выше
радиопомех 50% слоговой артикуляции, что соответствует понят
ности приблизительно 95% связных фраз русской речи (рис. 8.3).
i5)
а)
%
90
о АРУ
О/
,о
80
х ОГ-f8
'§ 70
По доздуху• у
~60
91,5~/
~50
По аозоуху
~ 40
"'"'30
70
60
50 40
30
20
10 -
.....
,.......-,....,....х
9J,5"/o
1
~ 20
~ 10
<:5 о =-"'--'-'--"-'-..U....--~~~---'-~.-.300 500
400 600
1000
2000
o ~~7~
00~1~
0~
0u---'--2-0~
00-J~O~
~~s~
ooo'---'11000 БОDО
4000 6000
3000 5000
Уробень несущеu , мкВ
!Jро8ень несущей, мкВ
Р,ис.
Ар'I'и;куля;ционные ~иmыТ~ания
8.3.
~адиаканала 1с 'Различными
~с·жимате.ля
.ми :динам1ическо.г.о :диаn.азо~на уро1вней речи:
.а - 1с «У», ОiГ-118 ~И АРУ; 6 - 1с к<У», У.ВЧ -30 и УВЧ-1!18
Для сравнения артикуляции при передаче через усилитель У и
-очередной сжиматель каждый график строился по данным только
одног о дня, получ енным при неизменном составе бригады артику
лянтов. Результаты разных дней сопоставлялись для проверки, но
не служили основанием для сравнительной оценки различных сис
тем.
Основные данные устройств, которые включались на вход пе
редатчика, были следующие. Усилитель У имел неравномерность
частотной характеристики, равную 6 дБ, и линейную амплитуд
ную характеристику в пределах
рабочего
диапазона
уровней.
Сжиматель АРУ уменьшал диапазон уровней от 40 до 4 дБ на
-основе принципа работы АРУ звуковых
частот
вып р ямленным
напряжением тех же частот с неравномерностью частотной харак
теристики 7 дБ. Амплитудные ограничители работали как усили
тели с амплитудным ограничением на уровне 100-процентной мо
дуляции, сжимая диапазон соответственно на 12, 18 и 24 дБ (пр и
регулировке режима на частоте
чения) характеристики от
200
400 Гц), с подъемом (до ограни
2000 Гц на 20 дБ, т. е. по 6 дБ
до
·на октаву. Такой подъем частотн ой характеристики уменьшал мас
кируюЩее действие продуктов нелинейности при амплитудном ог
раничении интенсивных частот ниже 1000 Гц на разборчивость вы
·сокочастотных составляющих, важных для разборчивости речи .
-Сжиматели типа УВЧ-18 и УВЧ -30 представляли собой усилители
·с
плавным
400
до
подъемом
3000
усиления
Гц: первый
-
на
18
к
высоким
дБ, второй
Включение перед входом модулятора
низких
той
122
частот
3000
Гц.
ограничивало
сверху
звуковым
-
на
30
частотам
передатчика
передаваемую
от
дБ .
фильтра
полосу
часто
8.3.
Результаты артих~уляционных испытаний
радиоканала с различными сжимателями
динамического диапазона уровней речИ
Резу:Льтаты испытаний АРУ. Результаты
сравнительных
испытаний при передаче через усилитель У и сжиматель АРУ
представлены на рис. 8.За. На графике точки одного дня соедине
ны между собой общей линией. Из рассмотрения кривых следует,_
что при передаче со слоговой артикуляцией, равной 50%, переход
от усилителя У к АРУ, сжимавшей диапазон уровней на 36 дБ,
требовал · на 14 дБ меньшей мощности несущей.
Результаты испытаний амплитудного ограничителя. Сравнение·
работы усилителя У и амплитудного ограничителя при различных
степенях сжатия показало, что применение
сжатия,
большего
18 дБ (на частоте 400 Гц при регулировке режима), при подъеме
частотной характеристики на 6 дБ на октаву не приводило к до
полнительному увеличению выигрыша в мощности несущей. По
этому в дальнейшем с другими сжимателями сравнивался только·
амплитудный ограничитель типа ОГ-18,
сжимавший
диапазок
уровней на 18 дБ.
Замена этим
сжимателем
усилителя У (см. рис. 8. За) при
сохранении неизменной 50-процентной слоговой артикуляции поз -
валило уменьшить уровень несущей на 11 дБ.
Результаты испытаний усилителей с относительным подъе,uо.м·
верхних звуковых частот. На рис. 8.3б приведены результаты срав
нительных испытаний радиоканала с усилителем У и с сжимателя
ми УВЧ-18 и УВЧ-30,
уменьшающими динамический диапазон.
уровней речи путем подъема верхних звуковых частот соответст
венно на 18 и 30 дБ . При артикуляции 50-процентный выигрыш в
мощности несущей составил 7 дБ для УВЧ-18 и -14,5 дБ для
УВЧ-30.
Эффективность работы
сжимателей
при
слабых
пол езных
сигналах. Сравнительные артикуляционные испытания радиокана
ла были проведены также при отсутствии радиопомех и уровнях
несущей , при которых слышимость речи в телефонах была очень.
слабой. При этом АРУ в приемнике была выключена. Это позво
лило приблизиться к условиям приема на границах зоны связи.
Выигрыш по мощности соста вил 15; 13,5 и около 13 дБ соот
ветственно при включении УВЧ-30 АРУ и ОГ-18. Таким образом,
колебание
величины выигрыша, полученного при тех различных
сжимателях,
оказалось
несущественным
выигрышем, а последний
-
по
сравнению
с
самим·
значительным и · близким к получен-
ному в присутствии сильных помех приему.
Оценка качества звучания речи по пригодности
для служебной связи при использовании различного
сжатия динамического диапазона уровней
8.4.
Метод оценки и ее результаты.
Оценка
натуральности ·
звучания речевой передачи через различные радиоканалы при ис
пользовании · электродинамического
микрофона
определялась
по
123:.
~ятибалльной шкале в отсутствие помехи следующим образом:
достаточно натурально, 4 - не натурально, но для служеб
ной связи приемлемо, 3 не неприятно,
в трудных
условиях
приема для служебной связи допустимо, 2 неприятно, недопус-
.S -
тимо для служебной связи.
·
Оценка давалась немедленно после чтения отрывков газетно
го текста продолжительностью по 30 с с перерывами между пере
дачами по 2- 3 мин. т . е. без сравнения каждой передачи с неис
каженной передачей через усилитель У.
Всего было записано 360 оценок при небольшом раз~росе
их
по отдельным видам передач.
Амплитудное ограничение, большее
.-ема
характеристики
к
верхним
9
дБ, при отсутствии подъ
частотам
вызывает
заметные
ис
кажения почти на каждом слоге. Ограничение в 9 дБ дает выиг
рыш в мощности несущей всего лишь порядка 5 дБ.
В табл. 8.1 приведены данные о выигрыше при сжатии по ма-
·териалам работ разных авторов.
ТАБЛИЦА
'
8.1
Выигрыш при сжатии динамического диапазон.а уровней речи
при использовании разлштых сжимателей
Тип сжима
у
теля
о
Выигрыш, дБ
'Оценка
натуральные
-
5
1 5- 71
8-91
11
1
14
1
14 \ 14 •5
1
1
4,65;
t5аллы
5 1
1
1
-
4,10
-
2,5
3,43
-
-
2,44
Отношение числа децибел выигрыша к децибелам сжатия ока
залось равным округленно
УВЧ и ОГ.
0,35; 0,4; 0,6
соответственно для АРУ,
Следует учитывать, что качество звучания
оценивалось
по
пригодности для служебной связи персоналом, привыкшим к пре
·образованной сжатием речи .
Если высокие уровни шума присутствуют на приеме постоян
но, то оценка качества звучания (полученная в отсутствие шума)
'На выбор способа и степени сжатия влиять не должна.
Качество звучания при использовании сжимателя. Работа АРУ
и при сильном сжатии возможна с малыми нелинейными искаже
,ниями, но окраска звучания при этом, как и при работе УВЧ-18 и
.УВЧ-30, портится из-за относительного усиления обычно слабых
высокочастотных
составляющих
звуков
при
времени
восстановле
.ния усиления порядка О, 1 с, что непривычно для слуха.
Неприятно
-
с хрипотой или сиплостью
.амплитудным ограничением, большим
.1,24
12
-
звучит передача с
дБ. К: подъему верхних
звуковых частот речи, вызванному сжатием,
при
амплитудном ог
раничении, большем 12 дБ, добавляется засорение спектра зву
ков продуктами нелинейности комбинационными частотами и
высшими гармониками.
Улучшение качества звучания. В принципе осуществим сжима
тель динамического диапазона уровней речи,
в котором
спектр
сначала делится частотными фильтрами на ряд полос, после чего
амплитудное
отраничение
осуществляется
раздельно
в
каж
дой по:Лосе, а затем каждая полоса снова ограничивается частот
ным фильтром
![38].
Как и следовало ож идать , такое
разделение
дает
~частотного
существенное
диапазона
увеличение раз
бо'Рчивости для данной степени ог
раничения
сравнительно
полосной
системой
с
широко
(рис.
.[39]
8.4).
К·раме
того,
улучшается оК'ра,ека
з'вучания. Однако при выполнении
{:Хемы
а
на
электроН'ных
фильтров
кольцах,
на
и ТОЛЬ•КО
времени
струирования
получался
в-оз·никшая
возможность
упомянутого
осуществимым
практики
гро
с
не
кон
микроминиатюрных
активных ·RС-фильтров
полнение
лампах,
альсиферовых
сжиматель
моздким,
давнего
-
для
делает
вы
сжимателя
инженерной
внутрипроизводствен1Ной
l::[J 11±'~J
400
10
зо ·
20
4ОоБ
Степень ограничения
Ри~с.
в
8.4.
1Р.аз:бо1рчиво·с1ъ ·Слого•в
за·в.иоима.сти
·ОТ
•степени
1
S
ог,р·а.ни
'Чения, 1дБ, при •раэличных .методах
«Убработки ·речевого юилнала
до
огр а.ннч И'!' ел я:
1-
широкая
полоса
ных искажений;
мер.ным
2-
подъемом
речи
без
частот
то же, но с равно
5
дБ/октаву;
3-
преобразование речевого сигнала в ди
апазон около
ограничение;
чителя
и
100
4-
кГц и поооедующее
усиление до ограни
ограничение
скольких узких
в
системе
не
полос.
СВЯ'ЗИ .
8.5.
О практическом использовании сжатия
динамического диапазона уровней при речевой
.
'
передаче
Сжиматели диапазона, пригодные для служебной связи.
Рассматривая табл. 8.1, можно заметить, что при сжатии диапазон:=
на передаче на .ЛD; дБ, выигрыш от повышения разборчивости ре
чи
в
присутствии
шумов
на
приеме
эквивалентен
увеличению
мощности несущей на (0,35-:-0,4) ЛD, дБ, при сохранении окраски
звучания, еще допустимой для служебной связи: не ниже чем на
3 балла. Такие результаты могут быть получены при уменьшении
диапазона уровней с помощью АРУ на
15-25
дБ,
УВЧ
-
на
дБ, амплитудного ограничения в широкой полосе частот не
более 12 дБ .
Больший выигрыш порядка (О,5-:-0,6) ,ЛD возможен при
сжатии амплитудным ограничением на 18 дБ и больше, что тре
·бует для сохранения допустимого качества звучания описанного
18
раздельного ограничения в нескольких частотных полосах.
125
Автоматическая регулировка усиления осуществляется отно
сительно сложной схемой и требует периодической проверки. Ам
плитудному ограничителю
широкополосного спектра нужно посто
янство входного уровня: при перегрузке более чем на 12 дБ огра
ничитель дает резко возрастающие с перегрузкой заметные иска
жения,
а
при уменьшении
входного уровня
выигрыш
в
мощности
падает. Прост в изготовлении и не требует периодического наблю
дения
18
усилитель
с
относительным
подъемом
верхних
частот
дБ. Он дает выигрыш, не зависящий от входного
на
уровня, и
«светлый» тембр.
Применение УВЧ-18 и АРУ-15 АРУ-25
целесообразно на
внутрипроизводственных индуктивных, а также на других бес
проводных и проводных громкоговорящих связях. Осуществляемое
ими
сжатие
по
повышению
ных шумов эквивалентного
4
понятности
возрастанию
речи
в
присутствии
силь
мощности передатчика в
раза и больше. Такое повышение понятности речи осуществля
ется с помощью сжимателей на маломощных полупроводниковых
приборах, включаемых до модулятора передатчика,
тогда
как
равноценное умощнение
передатчика путем увеличения установоч
ной мощности является практически неосуществимым.
Примеры схемных решений сжимателей п'риведены в гл. 11 .
Об автостопе на входе сжимателя. При использовании сжатия
диапазона уровней речи, большего
12-18
дБ, на внутрипроизвод
(шумоподавитель) - устройство для запирания канала передачи при входных уровнях,
меньших
выбранного
минимального
возможного
при
пере
ственной связи следует применять автоL:тuн
даче речи. в противном случае сжиматель поднимет действующее
на
входе передатчика напряжение
шумов
и переходных
помех до
уровней, вызывающих достаточно глубокую модуляцию передат
чика. Требуемое запирание канала должно осуществляться эле
ментом автоматики, управляемым до сжимателя.
О возможности частичного улучшения качества звучания речи,
передаваемой со сжатым диапазоном уровней. При использовании
сжатия диапазона уровней на передаче окраска звучания речи на
приеме может быть улучшена применением полного или частично
го восстановления диапазона уровней путем введения в приемни
ке относительного ослабления верхних звуковых частот с одно
временным ослаблением и шума. При такой коррекции частотной
характеристики канала связи на приемном конце относительный
подъем верхнИ:х частот на передаче может быть выполнен более
чем на
18
дБ.
Восстановление динамического диапазона уровней не приме
няется в приемниках, принимающих только кодовые комбинации
избирателнюго вызова.
Восстановление диапазона уровней р ечи, снижающее уровни
слабых звуков речи при неизменных абсолютных уровнях акус
тического шума, недопустимо при проводной
громкоговорящей
связи.
1.26
Техника и:збирателъного вызова
9.
9.1. Расчет основных характеристик системы
избирательного вызова
Общее число и состав кодовых ко.мбuнацuй. Сигнал вызо
ва на связь выбранного лица передают с центрального поста дис
петчера одной или двумя тональными частотами, на которые на
·Строены фильтры или резонансные реле в приемнике вызываемо
го. В режиме готовности Приема вызова громкоговоритель пере
двигающегося приемника подключен к избирательному узкополос
ному
элементу
или
к
смонтированному
в
приемнике
генератору
звукового сигнала, который включается вызывной частотой.
этому
при
отсутствии
вызова
громкоговоритель
приемника
По
не
ра
ботает: переговоры центрального поста с другими лицами и шу
мы не прослушиваются.
На пульте управления центрального поста для вызова нажи
мают на один или два клавиша. В антенну передатчика посылает
ся вызывная частота или комбинация частот. В некоторых систе
мах 1
[40] это следующие друг за другом разные несущие частоты,
в большинстве систем это одна несущая, модулированная одной
или двумя звуковыми частотами. К.адовая комбинация, присвоен
ная
каждому
приемнику,
определяется
значениями вызывных
час
тот и последовательностью их передачи.
Системы, использующие
более чем
одну несущую,
занимают
•Относительно широкую полосу частот. Такие системы, даже обес
печивая связь, не являются перспективными, так ка~{ число уста
новок
различного
назначения,
использующих
высокие
частоты,
с
каждым годом возрастает.
В настоящее время в связи
с развитием
микроэлектроники
возможно создание систем избирательного вызова, основанных
на передаче импульсных кодов.
Если для вызова каждого лица применяется только одна при
·своенная ему частота, то для М лиц требуется М частот. Так вы
полнено венгерское устройство «Телинформ», в котором дJiя вы
зова
3500
49
ДО
лиц используется
Гц .
49
вызывных
частот
в
диапазоне
от
13 100
Возможно образование кодовой комбинации из двух или боль
шего числа модулирующих частот, действующих
одновременно,
однако при этом мощность колебаний каждой вызывной частоты
.составляет лишь часть полезной для приема мощности боковых
полос передачи. К.ак известно, при АМ средняя мощность боковых
частот передатчика, модулированного одной звуковой
·составляет не более половины мощности несущей:
т2
p-<w+o) +P-<w-Q>
=
частотой,
р,_,нес
2Р-нес <- - 2-
127
При одновременной модуляции двумя
звуков!'~ми
частотами
вызова коэффициент модуляции каждой частотои не превышает
т = 0,5. Следовательно, мощность боковых частот каждой вызыв
ной частоты ограничивается:
о ,52
m2
-Р
2
-нес
р-нес
=- Р
2
- 8-
~нес
т. е . уменьшается в квадрат числа модулирующих частот.
Число кодовых комбинаций, различающихся только составом
передаваемых одновременно частот, равно числу сочетаний
M = Cm =
п
nl
(n-m)Jml
Наиболее распространена не связанная с указанной
мощности
последовательная
передача
модулир у ющих
потерей
частот ,
сос
тавляющих кодовую комбинацию.
Если каждая комбинация состоит из т частот, выбранных из
общего числа п возможных модулирующих частот, то число кодо
вых комбинаций,
различающихся
частотами
ностью их передачи , равно числу размещений
и
М = Ат = __
пl_ = п .. .(п - т + 1).
п
(п
- m)J
последователь
(9.1)
Так, если комбинация составляется двумя частотами из обще
го их числа n= 15, то
Af5 = 15 · ·
·(15-2.+Л
Передавая по три частоты из
= 15·14 = 210.
15
и изменяя последовательность
их передачи, можно составить
AI5 =15·.·(15 -
3:+1)=15·14·13_=2730
разных комбинаций и т. д.
Диапазон вызывных частот и миrтмальная длительность их
передачи. При использовании оборудования индуктивной связи не
только для избирательного вызова, но и для передачи речевых со
общений передаваемый спектр речи ограничивают фильтром низ
ких частот, например до частоты 2400 или 3400 Гц, а вызывные
частоты располагают выше речевого спектра. Этим исключают
возможность
ложного
срабатывания
приемника
избирательного
вызова от речи.
Если индуктивная связь предназначена только для
вызова, а
речь не передается, то вызывные частоты можно располаrать и
ниже указанных пределов, однако с уменьшением вызывной час
тоты увеличиваются габариты и масса элементов селекции в при
емнике колебательных контуров или резонансных реле, приме
няемых для выделени я сигналов вызова .
Когд а св язь используется для избирательного вызова и пере
дачи речевых сообщений, при этом максимальную частоту моду
ляции требуется ограничить для повышения помехоустойчивости
128
связи путем сужения полосы пропускания приемника, а число вы
зывных
частот достаточно велико, то спектры этих частот и
речи
частично совмещаются. При таких условиях во избежание лож
ного
срабатывании вызова целесообразно
располагать вызывные
частоты выше или ниже наиболее интенсивных частотных состав
ляющих длительных звуков речи .
Основной тон самых низких мужских голосов не встречается
ниже 60-113 Гц. По интенсивности он всегда слабее второй и
других гармоник. Основной тон женских голосов
обычно
выше
200 Гц. Поэтому использование для избирательного вызова час-
160-180
тот до
Гц вполне возможно.
·
Громкими длительными звуками русской речи
являются наи
более часто встречающиеся гласные:
а (32,5%); е (19,6%); о
(14,6%); и (14,3%); у ((7,0%). Длительность ударного звука а-
0,18-0,26 с. Средняя длительность ударных гласных - 0,21 с.
Длительность согласных и их интенсивность значительно меньше .
У звука а относительный уровень
частотных
составляющих
уменьшается на 25 дБ на частотах выше 1,3 кГц; у звука э на
15 дБ на частотах выше 0,6 кГц; у звука и - более чем на 25 дВ.
на частотах выше 0,6 к.Гц; у звука у более чем на 35 дБ на
частотах выше 0,8 кГц. В (36] приведено распределение средних
эффективных уровней речи 16 дикторов . Огибающая спектра оп
ределяется в основном гласными звуками. На
частоте
1 кГц
средний уровень меньше, чем на частоте 0,4-0,5 кГц, на 15 дБ.
Следовательно, выбирая длительность подачи каждой вызыв
ной частоты, равной 1 с и более, а -номиналы частот выше 1 кГц,
можно
при
соответствующих
частотных
характеристиках
элемен
тов селекции и постоянных времени исполнительных цепей защи
тить прием сигналов избирательного вызова от срабатывания под
действием речевых сигналов 1 J.
Отн.осительн.ая расстройка вызывных частот. По ф-ле (9.1) для
получения требуемого · количества кодовых комбинаций выбира
ют необходимое число п модулирующих частот и число т частот,
составляющих каждую комбинацию.
Учитывая изложенное выше, определяют наибольшую и наи
меньшую вызывные частоты
п-1
интервалами.
Для
fв
и fн· При этом п частот разделены
однотипности
требований,
предъявляе
мых к элементам селекции всех вызывных частот, целесообразно
отношение смежных вызывных частот (если они не являются гар
мониками одной кварцованной частоты) в пределах всего их диа
пазона иметь одинаковым. Тогда fв= 1fнBn- 1 , откуда
В_ fк+I _
/к 1>
fк + Л f _ l
fк
-
+ cr--av
-~~1( fв
fн
(9.2)
В Антл.ии и ·В .ряде 1д.ру.гих ·Стра.н ;передача •речи че·рез •си.стемы 11.нутрен
ней беспроводной связи запрещена. Однако и при таких условиях целесообраз11ю iП•рлменен,ие ~вызывных ча•стот IВЫ!Ше ·1 tКГщ, так 1Ка1К •с пониже нием Ч•а·с'I'оты
•маюса и та1бариты прием 0ни·ков 1вызо.ва 11юз·р.а1стают.
5-130
'
·
129
и
а= Лflfк = В-1.
Здесь .Лf - интервал между смежными частотами, кГц; а -
от
носительная расстройка смежных частот.
Добротность элементов селекции. Отношение тока /р при ре
зонансе к току 1 при воздействии на элемент селекции смежной
частоты (или отношение напряжений .на выходе фильтра
или
..а~плитуд колебаний якоря реле при резонансе и расстройке)
1;
=
-v·-1 + ( 2~:Qy = Vl +
(2aQ) 2 •
(9.3)
'Следовательно, элемент селекции должен иметь
"-Q =
У(/р//) 2
2а
-1
-Q ~ 2//р
-
добротность
илипри(/р//) 2 »1
(9.4)
•
(J
АмпJrйтуды высших rармоuик в генераторах вызова составляют
единицы процентов от амплитуд первых гармоник. Диапазон на
пряжений на входе приемников избирательного вызова с помощью
АРУ при АМ или амплитудного ограничителя
шается, например, до
6
при
ЧМ умень
дБ. Это позволяет выбирать порог сраба
тывания вызывного устройства в
несколько
раз
превышающим
амплитуды продуктов нелинейности.
Допустимая нестабильность вызывных
частот.
Рассмотрим,
какое изменение вызывной частоты допустимо, не сопровождается
пропуском вызова и ложным срабатыванием вызова от смежных
частот. Если номинальное напряжение срабатывания
приемника
избирательного вызова при возбуждении его резонансной частотой
обозначить через Ио, то, учитывая возможность расстройки прием
ника относительно передатчика, во избежание
пропуска вызова
следует выбирать порог срабатывания
на резонансной
частоте
меньшим, например О,9Ио.
Для защиты от ложного срабатывания можно выбрать избира
тельность приемника такой, чтобы смежная частота не создавала
л.ожного вызова даже при пятикратном превышении
номинального
напряжения, т. е. при 5Ио. Если с помощью АРУ или ампл итудного
ограничителя (в ЧМ приемнике)- наибольшее возможное напряже
ние на входе элемента селекции установить не превышающим 2Ио,
то ложный вызов на смежной частоте невозможен.
При уходе смежной
частоты
от номинала
на величину Лf'
смежная частота приближается к резонансной
частоте
Если относительн ая расстройка пр и смещении
, Лf-Лf'
смежной частоты
уменьшится до значения а
=
fк
·
,
вызова.
то отношение амплитуд сиг-
налов при резонансной и при новой смежной частотах станет рав-
ным 1
/
!ЗО
=
V 1 + (2а' Q)2, откуда а' =
- 1-
1
f {!Е__) 2 -
2QV\г
1.
Следов а-
тельно, если задаться допустимым наименьшим отношением
lp/1,
минимальное значение остающейся расстройки
частот
V1(!2-)
1
а'=Лf-Лr' :;:;,. - 1fк
·
2
-.
2Q
смежных
то
откуда допустимое наибольшее
1,
смещение вызывной частоты
л f' < ~ fк
fк
(1)2- 1.
_1 " /
V
2Q
(9 ..5}
f
Допустимый уход вызывной частоты, присвоенной элементу се
лекции, ограничивается
также уменьшением
амплитуды
полезного
сигнала при расстройке, что может привести к потере вызова . Если
задаться
допустимым
го сигнала
/",
уменьшением
то из ур-ния
(9.3)
v(/ ;, )2-
значения
амплитуды
полезно
следует, что наибольшее отклоне
ние сигнала должно удовлетворять условию
~~\;". ~~~}
.
""-h,, ,.;:;
__
--
л ;~ < 2~
______
-.-.·--
·~·=.__~-~-;;о:-
1.
··==::~...:~'Иll
(9.6)
Следовательно, допустимым является уход частоты, удовлетво
ряющий неравенствам (9.5) и (9.6).
Числовой расчет показывает, что допустимая
нестабильность
частоты генератора ограничивается обычно только возможным сни
жением порога срабатывания приемника по номинальной вызыв
ной частоте.
9.2.
Типы вызывных устройств
Генератор вызывных звуковых частот с наименьшим коли
чеством деталей включает транзисторную схему и колебательный
LС-контур или RС-цепочку, сменные элементы которых для гене
рации разных частот подключаются в различных комбинациях при
нажатии клавишей на пульте управления. Так как в подобных ге
нераторах
одни
и
те
же
элементы
контура
или
цепочки
исполь
зуются для генерации двух и большего числа частот, настройка на
разные частоты оказывается взаимосвязанной. Поэтому изменение
во время эксплуатации
одного элемента
вызывает сдвиг ряда час
тот, а замену элементов усложняет. -Кроме того , если
для смены
частот заменяется только одна деталь, режим работы транзистора
не может быть оптимальным для всех частот. С учетом опыта эк
сплуатации аппаратуры «Телинформ» с 49 вызывными частотамИI
этот тип генераторов не может быть рекомендован .
Применяются также вызывные устройства, в которых каждая
частота возбуждается
отдельным
транзисторным
генератор-ом.
Усложнение устройства использованием нескольких автономных
генераторов делает независимой настройку каждого из них на е1ю.
частоту, обеспечивает свободу выбора режима и данных
схемы
на каждой частоте для уменьшения нелинейных искажений и по
лучения
заданного
выходного
напряжения,
упрощает
коммутацию.
Наиболее сложные вызывные устройства включают кварцевый
5•
~~
генератор и делители частоты. Полученное с · выхода делителя на
пряжение низкой частоты проходит через каскады, придающие на
пряжению форму импульсов. Последние используются для полу
чения ряда гармоник, служащих вызывными частотами (так назы
ваемые синтезаторы).
Каждый из перечисленных типов устройств, подающих вызыв-.
.
ные ч_астоты. имеет свои достоинства и недостатки. При выборе того
или и_;.rого типа приходится учитывать, что надежность работы
устроиства в эксплуатаци!! определяется как схемой и режимом
работы, так и качеством деталей.
Основным требованием, которое предъявляется к генераторам,
_
. входящим в состав вызывных устройств, является соответствие
' Частот их номиналам и ограничение допустимой
нестабильности
частоты величиной, которая зависит от параметров элемента селек
,_;ц ии в приемнике вызова:
~f <
/к
_1 " /
2Q
V
(2)21
1
'
где велйчина lp/l характеризует отношение сигнала на выходе упо
. мянутого
элемента селекции при резонансе к сигналу при относи
тельной расстройке передатчика и приемника.
9.3.
:Приемники избирательного вызова
Работа элементов селекции. Обязательной частью прием
ника избирательного вызова является элемент селекции, реагирую
щий только на заданную частоту. Если вызов осуществляется од
ной частотой, то сигнал этой частоты, выделенный элементом се
Jiекции ,
фильтром
или резонансным реле,
после усилителя
либо
непосредственно подводится к громкоговорителю, либо включает
местный генератор звуковой частоты, служащей сигналом выз ова
и питающей громкоговоритель.
Если вызов осуществляется кодовой 1{о мбинацией из двух час
. тот,
передаваемых одна за другой, то сигнал 1-й частоты, пройдя
через фильтр ( 1-й элемент селекции), отпирает
дополнительный
, транзистор или же сигнал 1-й частоты приводит в действие 1 - е ре
зонансное реле . Через открытый транзистор
или 1-е резонансное
реле заряжается конденсатор, служащий: источником электропита
. ния для элемента селекции 2- й частоты или для генератора вызо
ва. Вторая частота кодовой комбинации проходит через 2-й эле
мент селекции и, как сказано выше, либо подводится
к громко
. rоворителю,
либо включает генератор вызова .
В качестве элементов селекции используются резонансные реле
с механическими вибраторами (электромеханические
или
пьезо
фильтры) и активные фильтры, состоящие каждый из LС- контура
. или RС-цепочки и транзистора, с помощью положительной обрат
. ной связи частично компенсирующего потери в нас~роенных цепю~
, для увеличения добротности и тем самым для повышения избира
. тельности.
132
Если частоты кодовой комбинации или последовательность их
передачи не совпадают соответственно с настройкой или последо
вательностью срабатывания элементов селекции, то вызов не про
ходит.
У.множители добротности.
В качестве
элементов
селекции в
приемниках избирательного вызова в настоящее время широко ис
пользуются недовозбужденные генераторы, работающие как фильт
ры с заданной шириной полосы на звуковых частотах
100 Гц. На рис. 9.1 приведена
от
10
до
схема такого умножителя ·с ем
-Ек
.костной 1СВЯ'ЗЬЮ.
СобсТ1Бенная
малогабаритных
д:обротноrсть
LС-'Конгуров
равна примерно десяти, что - со
ответ,ствует
совершенно
недо
статочной
избирательности.
Энергия, вводимая в кюнтур
положительной обратной свя
зью через резистор Ro.c, ча-
Rз
+Ек
стично wомпенсирует потери в Ри:с. 9 _,1_ ,у,м~ожитель добро1iноrсти ,с €.М
контуре и этим увеличивает до- 1юстной ,свявью ~юнту1ра и '!lра1Нзи1стора
·бротно'сть, а 1 следоiВательно, и
избирательность 1IOJiтypa. Отрицательная обраrnая 1е:вязь, обуслов
ленная переменным напряжением на рези'С'торе Rэ, уменьшает Из
менение режима схемы .
Для приемников
"Тах в
избирательного вызова на звуковых
зависимости от диапазона вызывных
частот и
часто
состава
кодо
вых комбинаций достаточна добротность, равная 30-200, что осу
ществимо в схемах умножителей. Чем больше увеличивается доб
ротность умножителем Q, тем больше повышаются требования к
стабильности добротности собственно колебательного контура и к
стабильности входного сопротивления транзисторной
схемы. Не
стабильность добротности контура частично компенсируется с по
мощью термосопротивления, включенного в состав Ro.c·
Анализ показывает
[ 42],
что стабильность повышенной доброт
ности определяется в большей степени стабильностью добротности
собственно го колебательного контура,
чем
отрицательного
сопро
·тивления, вносимого в контур положительной обратной связью.
Относительное изменение частоты контура
~1. = ____
1 (л L
f
2
L
+ л. с) .
С
Изменение емкости контура может быть вызвано
изменением
€мкости контурного конденсатора и входной емкости транзистора.
При частичном включении в контур емкости транзистора Ст
.вносимое им изменение равно ЛСк=р 2 Ст,
где р - коэффициент
включения. В схеме рис. 9.1 транзистор включается параллельно
·большим емкостям, поэтому влияние его
ослаблено. Чем больше
коэффициент усиления транзистора, тем слабее может быть его
1'33
связь с контуром, тем стабильнее могут
быть
частота и до брот
ность контура. Влияние изменения входного сопротивления тран
зистора
уменьшается
с применением
отрицательной
обратной:
связи . Все же может оказаться целесообразным
применение со
ставного или полевого транзистора , имеющего бол ьшое
в х од ное
сопротивление .
Основной причиной изменения частоты контура является вл ия
ние температуры на L и С самого контура .' Поэтому повыш ен ие
температурной стабильности частоты умножителя решается обыч
ными приемами конструирования контуров .
Умножитель
добротности
увеличивает
•Q
в число
ра з,
Qэфф/Qэнв=К, где для обеспечения заданного ослабления сигн ала.
на смежной вызывной частоте, например в
a=i1fo,1/ifo необходима
Qэфф =
10
раз, при paccтpo й кe
добротность:
2:;О,! ,v/ (!; У-1;
Qэкв -_ R~ез .' R'рез -_
\
RрезRвх
R
+R
Rрез = Р Qк =
(J)
(J)
0 L - 0-
L
•
Р
рез
вх
Rк
В схеме эмиттерного повторителя входное сопротивление тран
зистора на звуковых частотах можно считать активным:
Rвх.т = Rвх. оэ
где
Rt
Из
и
+ -Rэ (1 + ~) ~ ~ Rэ;
Rвх =
R2 -
[ 42]
1
!
1
1
-+-+
-~ Rэ
R1
R2
резисторы делителя на входе транзистора .
известно, что
К=
Ro.c
Ro.c - О ,25R~ез
откуда
Rо.с =
KR'
~
4 (К - 1)
(9 ~
. f'
Для устойчивости работы На.с берется большим по сравнению.
с расчетным. Так как при расчете не учитываются магнитные по~
тери
в
сердечнике
и распределенная
емкость
катушки,
на ~Я.а . с уточняется при настройке. Практически 1Ra. c ный резистор
и включенное последовательно
с ним
то
величи
это пер ем ен
термо сопро
тивление типа ММТ, п а раметры которого выбираются после испы-
тания умножителя.
Для обеспечения стабильной работы при колебаниях темпера
туры окружающей среды и при разбросе значений ~ у различных
экземпляров транзисторов требуется, чтобы удовлетворялись
равенства Ra. c »rэ,
Rt»Rэ,
1
Ra.c » -C-;
рекомендуется,
не-
чтобЫi
ffio
коэффицие нт усиления тран з истора по то ку ~м1m выбирался
функция отношещш
Rt!Ra.c
по рис.
как
9.2.
Результаты различных вариантов расчета, часть которых соот
ветствует
параметрам
реальной
аппаратуры,
представлены в'
табл. 9.1.
134
Сопоставляя данные таблицы, легко заметить, что применение
.двухчастотного
вызова
позволяет
в
пределах
одного
и
того
же
.диапазона частот иметь больший разнос частот и, как следствие,
:меньшую добротность элементов селекции и больш ую допустимую
.относительную
рас~тройку
вызывного
устройства
и
приемников
L
Со
~R
200.250.5
1 2 4
)
1
с
в
Рис. 9.:2. Ми,ни.:11.аль.ны й ~рабу€>мы й к.оэфф.и.uмент у•сИЛ€:н;ия тра•нзисто
р.а. Л·О 1'0!КУ ~мин .как фу;нащия 011НОШЕЖИЯ R1/iRo.c
Рис . 9..З. Эквив·алентная 1сх€м.а льез·оэлект,р.ич~окого р€зо.на то.р.а
'Вызова. Следовательно, вызов двумя · частотами упрощает техниче
.ские требования к устр ойству избирательного вызова приемника,
усложняя его схему в целом .
Об опыте эксплуатации приемников
избирательного
вызова.
Использование в приемниках «Телинформ» и «Связь» малогаба
·ритных конденсаторов с нестабильной емкос;гью и контурнъrх ка
тушек индуктивности на ферритовых сердечниках, магнитная про1шцаемость которых со временем изменилась, привело к изменению
настройки этих приемников. В настоящее время они больше не вы
пускаются.
Выполнение достаточно стабильных контуров на элементах L
и С возможно, но большую надежность при длительной эксплуата
:ции должны обеспечить в приемниках пьезорезонаторы из кера
мики.
Приемник.и с пьеза резонаторами. На рис.
9.3
приведена экви
·валентная схема пьезоэлектрического резонатора, в
котором часто
"'ГЫ
равны
последовательного
и параллельного
резонансов
соответ
<:твенно:
fр =
1
_ ;
2:п; YLC
fa
= ----2л
1/
r
СС0
с+со
1R
Величина активного сопротивления
определяется обработкой
пластины и способом крепления ее в держателе и отражает потери,
обусловл енные внутренним трением в материале. Значения
реак
-тивных сопротивлений у кварца зависят от ориентации среза плас
тины относительно кристаллической
геометрических
размеров
структуры
резонатора и от
пластины.
!35
'~
"""
ТАБЛИЦ А
9.1
Параметры систе.м избирательного вызова
Число частот,
Число команд
или комбинаций
Число час-
из которых
fн, Гц
составляются
fв, Гц
кодовые ком-
тот кодо -
вой комбинации
бинации
Лf о, 1
<J=-,-.-
Допустимая отно-
Qэфф
2Лfо , 7, Гц
сительная
стройка,
210
15
1085
3 480
2
0,085
59
90
10
1100
3 500
2
0,13
38,5
55
55
1100
3500
1
0,035
143
7,7-14,5
0,262
48
48
1100
9 680
1
0,05
100
11-97
0,375
32
32
2400
9900
1
0,05
100
24-99
0,375
40
40
2400
13 024
1
0,05
100
49
49
3500
13100
1
0,057--0,0156
88-322
~
..
.
-~-
·· --·
'
н
•• •. .• ,
- -~
.
-
.....
28-91
--
Примечание
%
0,635
1
0,375
о ,425-0' 116
Все частоты
ра з несены
-
-- - .. . ..,
18,4-59
рас-
200
-
Гц
на
У резонаторов из пьезокерамики, значительно более дешевых,
'Чем
кварцевые
резонаторы,
значения
частот
зависят
также
от
способа изготовления керамики (от частотных постоянных), а со
став побочных резонансных колебаний, кроме того, еще и от фор
мы резонаторов, конфигурации электродов и способа
крепления.
Например, резонансная частота продольных колебаний по длине
{)руска fp = N 1/l, кГц. Значения частотной постоянной N1 и доброт
,ности для брусков из различных материалов приведены в табл. 9.2
[ 43].
ТАБЛИЦА
9.2
Значения часто11ной постоянной и добротности пьезорезонаторов
Ча статна я пос -
тоянная,
Материал пьезорезон атора
N 1,
Уход в
Добротность,
Титанат
6а1р11я,
кальция
зоне темпера -
N1
за
лет,
кГц-см
Титан1ат бария
днапа-
q тур от -60 до Уход
+ss c. %
10
%
0
220
300
243
1200
2,0
0,8
201
300
1,5
0,6
180
400
0,45
0,35
177
450
0,2
О,
19
1' 1
и
•ОВ.И>НЦЗ
.Ниобат ба1р1ия 1И свинца
КНБС-47
Цир:кона~т-титанат авинца
ЦТС-60 •В
Цир1юон ат-тит1анат свинца
, " :"'
PZT-6A
К:ва~рц
(для
:няемых
срезо1в,
1
приме-
;возбуждения
для
колеба~ний
:п родольных
ПО
)J:л.иrне бру~ска)
230-280
(30~50)· !ОЗ
<О.05
<0,05
Из сравнения данных таблицы следует, что частотная постоян
<ная N1 для раз ных материалов различается в 1,6 раза. Ее точное
:значение,
как
и
значения
эквивалентных
электрических
парамет
;р ов резонатора, определяют по результатам измерений.
· Сравнение данных табл. 9.2 показывает, что у брусков из пьезо1керамики добротность в 100-150 раз меньше, чем у пьезокварце
шых резонаторов . Следует также учитывать, что в схемах фильт
ров,
включающих,
кроме
резонаторов,
также
транзисторы
и
дру
гие детали, добротность получается несколько
меньше, чем у от
.дельно в зя того резонатора, но для приемников избирательного вы
зова вполне удовлетворяет требованиям добротность порядка
300
ш меньшей величины.
При последовательном соединении резонатора и конденсатора
·резонансная частота повышается, что может быть
использовано
.при подстройке. Но осуществимая с помощью реактивных сопро
· тивлений подстройка резонансной частоты в приемниках избира
·тельного вызова нежелательна, хотя по данным
табл. 9.1
уход
'Частоты у резонаторов из пьезокерамики в 10 раз больше, чем у
;пьезокварцев. Этот уход не превышает 0,5%, что примерно в 10 раз
lМеньше относительной расстройки смежных вызывных частот, по
че му и подстройка частоты необязательна.
137
Для приемников избирательного вызова нужны пьезорезонато
ры звуковых частот. Их выполняют, склеивая две пластины квар,
ца среза Х (вырезанные перпендикулярно электрической оси Х) ,.
гранями противоположных полярностей. Под действием электриче
ских зарядов одна
из пластин
растягивается,
а другая
сжимается .
При перемене знаков заряда если одна пластина сжимается, то,
другая растягивается. Совместное действие этих деформаций изги
бает пластину. Частота кварцевых резонаторов среза Х с длиной,.
параллельной оси У, рассчитывается по формуле
f = 5,42·105 ~,
z2
где а
-
размер по оси
Z,
(9.8)
см;
l-
размер по оси Х, см;
f,
Гц.
Узловые точки колебаний, в которых осуществляется крепление
пластины, располагаются на расстоянии 0,224 l от концов.
Частота пьезокерамического сдвоенного «биморфного» резона
тора, работающего на изгиб, будет отличаться от вычисленной по,
ф-ле
(9.8),
изменяясь в зависимости от материала керамики в соот
ветствии с табл .
9.2,
но порядок частоты останется тем же . Резо
нансная характеристика пьезоэлектр ического резонатора на звуко
вых
частотах
не
отличается
от
характеристики
одиночного
кон ~
тура.
Известные японские пьезорезонаторы звуковых частот из кера
мики имеют массу 4,5 г, резонансные частоты от 376 до 2000 Гц,.
добротность 600-200, точность настройки
(О,3+0,7) Гц и темпе
ратурный коэффициент стабильности частоты 3,5· 10- 5 . Уменьше
ние добротности резонатора возможно, например, п утем включе
+
ния последовательно с ним резистора.
Малая масса, высокая добротность, стабильность характерис
тик, относительная простота изготовления и использования делают·
применение
пьезоэлектрич е ских
резонаторов
для
избирательного.
вызова наиболее перспективным.
·
На рис. 9.4 приведена одна из возможных схем одноэлементно
rо пьезоэлектрического фильтра. На частоте последовательного
резонанса С'ОПротивление
•имеет
а1ктив~ный
пьезореэона1'ора Пi);
характер.
Неблокированное
конденсатором ~сопротивление
·рез истора
R~
выбирае1'ся большим, чем активное ссшротив
ление резонатора П3 . На резонаноной ча1с'!'оте
oi-------..
Па
r:::::i Е
Пэ малая глубина отрицательной обратной.
1свя·зи (ООС) определяе'Гся малым активным;
·сопротивлением Пз, которое шунтирует Rз, и ВО·
+raк много раз меньше, чем tRк. При этом к·оэффи
циент передачи фильтра мак.симален . При ча-
Р.и·с. 9.4. 0Д;н•оэлеме~нт- стоте сигнала, отличающейся от час'Готы Пз,.
1Ный
rпьез оэлек11р1ичес- коэффициент передачи каскада падает почти;
1Кий 1фильт,р
до единицы,
так
как
r луб ин а
ООС
опреде -
ляе'!'ся сопротивлением Rэ~Znp пьезорезона
тора, а вет~чину Rз можно ВЗЯТЬ близкой к Rк . Блокирующее дей.
J.38
<етвие малой емкости ·резонатора , порядка
10
пФ, в диапазоне зву
ховых ~ча1стот не влияет на чаеютную характеристиrку кас1када.
Коэффициент передачи каскада
К=
RкУ21
1
+ RY21 + RкУ22
[ 44]
,
- сопротивление нагрузки с учетом входной цепи следую
;щего каскада, Ом; у2 1 - крутизна характеристики транзистора,
мСм;
тде Rк
R=
RэZпр
Rэ+ Zпр
- сопротивление в цепи эмиттера, Ом; У22 - выходная проводи
::мость транзистора, мСм.
Пьезорезонатор может быть включен между источником сигна
.ла с его сопротивлением Rвых и транзистором Tl с сопротивлением
Rвх- Чем больше величина этих сопротивлений, тем меньше экви
валентная добротность пьезорезонатора в схеме. Уменьшение обоих
·Сопротивлений возможно с помощью трансформаторного
ния, а уменьшение Rвых -
включе
также выполнением предыдущего каска
да, как эмиттерного повторителя.
Усилительный каскад с пьезорезонатором, собранньiй по схеме
рис. 9.4, может быть эквивалентен контуру с добротностью поряд
ка 200.
Применение пьезокерамических резонаторов вместо умножите
.лей добротности повыс ит стабильность настройки приемников вы
зова,
уменьшит массу элемента
селекции
и
позволит
применить
вызов одной частотой вместо двух, что сократит вдвое число дета
.лей и массу цепей приема сигналов вызова.
9.4.
Генераторы вызывных частот
Нестабильность частоты. Наибольшее допустимое значение
·vтносительной расстройки
по частоте
передатчика и приемника
при постоянной величине добротности элементов селекции прием
·ников во всем диапазоне вызывных частот было определено ориен
·тировочно (см. табл. 9.1 ) равным 3,75 -10-3 для одночастотного вы
з0ва и ( 6,35-:--1 О) · l О-3 для двухчастотного.
Уход частоты умножителя добротности с LС-контуром из хоро
ших деталей, даже без термокомпенсации, как показано было
выше, в диапазоне температур 5-35°С по расчету не превышает
>О,75· 10-3 . Использование пьезорезонатора сделает частоту прием
ника еще стабильнее, причем устойчивой во времени.
Следовательно, в генераторе вызова можно допустить уход час
·~оты на (3-0,75) · 10-3 в зависимости от нестабильности настройки
:приемника.
Для стационарных вызывных устройств практически нет ограни - ·
·чения по габаритам и массе. Они могут быть выполнены по слож
т:ым схемам из высококачественных крупногабаритных
деталей.
139
Поэтому нестабильность их частоты можно сделать на один-два
порядка меньшей, чем у ма_логабаритных приемников.
В работе [ 45], где отражен опыт выпуска серийной аппаратуры
связи, приведены следующие значения практически наблюдаемой
нестабильности частоты:
у камертонных и пьезорезонаторных генераторов звуковых час-
~ ~ (10-б + 10-5) Л0 f 0
тот
С
fo
+ 1 · 10-4 ;
у .LС-генераторов
Лf ~ (5·10-5 -;-10-4)Лоtо
С
fo
+ 1 ·10-3 ;
у J<С-генераторов
~ ~ ( 1о-з + 10-2) л 10
0С
f
+ 1 . 10-2 •
При такой нестабильности и температуре
составляет:
у
камертонных
и
20± 15°С
уход частоты
пьезорезонаторных
генераторов.
(0,115-;-О,25) · 10-3 ; у LС-генераторов (1,75-;-2,5) · 10- 3; у RС-гене
раторов (2-;-2,5) · 10-2 •
Из приведенных данных следует, что в качестве
генераторов.
избирательного вызова при допустимой нестабильности их частоты
~ ::::;;З· lО-3 могут быть использованы генераторы только первых
f
.
двух указанных групп, но не RС-генераторы . При еще
большем.
уплотнении спектра звуковых частот, вероятном
при
работе в
приемниках пьезорезонаторов,
в вызывных
устройствRх
будут
применены генераторы первой указанной группы.
Основные принципы выполнения схем генераторов. Генератор,.
предназначенный для возбуждения одной вызывной частоты, в на
стоящее время наиболее часто
выполняется с :LС-контуром. По
видимому, со временем будут применяться низкочастотные генера
торы с резонаторами из пьезокерамики
.LС-генераторы
.
работают с индуктивной, автотрансформаторнойi
и емкостной положительной обратной с в язью. Пригодна для мало
мощного генератора и сх ема рис. 9.1, вносящая в контур отрица
тельное сопротивление. В этой схеме генерация возникает, если со-·
противление резистора Ro.c меньше критической величины, опре
деленной по ф-ле (9.7).
Правильный выбор коэффициентов включения цепей транзисто
ров в контур важен для получения заданной выходной мощности ,..
малых нелинейных искажений и для
повышения
стабильностw
частоты. Так, в схеме с общим эмиттером уменьшение коэффициен
та включения от 0,75 до 0,5 уменьшило уход частоты а 6~8 раз; .
[45].
140
Входное и выходное сопротивления транзистора, связанного с
контуром, не остаются постоянными при
питания. Поэтому напряжение
изменении
питания
напряжения
задающего
генератора
должно быть стабилизировано. Режим транзистора по постоянному
току стабилизируют, например, с помощью резисторов 1
Rl, rR2, Rэ.
а
параметры
транзистора
по
пере~енному току
-
отрицательной
обратной связью , используя для этого незаблокированный конден
сатором резистор Rэ. Входное и выходное сопротивления транзис
тора и коэффициент передачи хорошо стабилизируются, если со
противление,
включенное
в
цепь
эмиттера
для
создания
тельной обратной связи, раз в десять превышает
отрица
сопротивление
эмиттерного перехода Гэ. Упомянутые резисторы, уменьшая также
влияние разброса характеристики у отдельных экземпляров одно
типны х
транз исторов,
ограничивают
ных генераторах при смене
уход
частоты
транзисторов
в
низкочастот
величиной
примерно
0,5·10-3 •
Включение резистора последовательно
с коллектором
имеет
другое назначение. В схемах с общим эмиттером в моменты насы
щения
рез ко
транзистора
по
умень шается,
а
току
оно
выходное
шунтирует
сопротивление
контур,
чем
транзистора
уменьшает
его
добротность. Включение резистора, ориентировочно равного сопро
тивлению
контура,
исключает
зако рачивание
контура
и
одновре
менно уменьшает влияние выходной емкости транзистора на час
тоту контура.
При использовании в схеме автогенератора
катушки
частота
стабильнее при отсутствии постоянного подмагнич ивания .
Опыт выпуска серийной аппаратуры св идетельствует о том , что
при конденсаторах типа ССГ и катушках на сердечниках марки
ВЧК-22 на частотах 0,4-15 кГц при темпер атуре от -10 до +50°С
полн ая нестабильность частоты генератора не превышает 1·10-3 .
Пьезорезонатор в схеме автогенератора может быть включен
между эл ектродами транзистора различными способами. Наиболее·
распространены, однако, схемы с пластино й между коллектором и
базой. Это объясняется тем, что пластина
устойчиво
работает,
когда параллельно ей включены сопротивления, равные десяткам
килоо м, что и достигается при указанном соединении. При включе
нии
на
же пьезорезонатора
шунтируется
между
выходным
коллектором
со п ротивлением
включении между эмиттером
и базой
-
и
эм иттером
транзистора,
низким
пл асти
а
п ри :
входным сопро
тивлением транзистора.
В автогенераторе, собранном по схеме «емкостной трехточки »
(рис . 9.5), пьезорезонатор, включенный между базой и коллекто
ром, работает на частоте, меньшей частоты
параллельного резо
нанса. С опротивление пластины имеет при этом индуктивный ха
рактер (рис. 9.6). Пластина как индуктивность и два конденсато-
ра и составляют колебательный контур автогенератора.
Задающий генератор должен получать электропитание от и сточ
ника стабилизированного напряжения и работать на постоянную
высокоомную нагрузку, в качестве которой используется буферный
141
усилитель с большим и постоянным входным сопротивлением, что
бы изменение температуры и напряжения питания
не
изменяло
частоту генератора.
-Ек
R1
С4
~
z
+Ек
о
f
Сол
Р иrс .
.9.6. rCxei'Vf,a
пласт.ивы
Р.и·с .
с 1сопр·от11.влени€:.1
1и1 ндуктивrН•о.го
го
10.
Часто11!1ая
19.'6.
солроти,вле.1f1ИЯ
х.ара ктер а
зависим•ость
ПЬ€ЗОЭЛбКТрИЧ€СКО
1резюна т·ора
Рекомендуемые 'параметры передатчиков
и приемников индуктивной связи
10.1.
Особенности связи, влияющие на выбор
параметров аппаратуры
Беспроводная связь внутри предприятия осуществляется в
условиях
лов
частичного
металлическими
В эти х условиях
экранирования
массами
наиболее
и
распространяющихся
ограждающими
пригодны
для
сигна
поверхностями.
передачи
сигналов
электромагнитные поля звуковых и ультразвуковых частот,
исполь
зуемые для индуктивной связи . Поэтому развитие и использование
последней как средства беспроводной
связи, телесигнализации и
телеуправления движущимися объектами является перспективным
не только для ближнего, но и для дальнего
будущего. А совер
шенствование
микроэлектроники
сделает
аппаратуру,
используе
мую передвигающимися людьми и на передвигающихся объектах,
еще более малогабаритной и маловесомой.
К тем особенностям дуплексной связи, которые были отмечены
во введении книги, надо добавить, что дуплексная связь облегчает
·соединение сети индуктивной связи с проводной телефонной сетью
для осуществления переговоров абонентов телефонной сети с пере
двигающимися абонентами беспроводной внутренней связи, необ
ходимость
или
допустимость
чего
определяется
условий с учетом правил использования сетей
для
конкретных
общего польз ова
ния. Дуплексная связь ухудшает условия приема сигналов стацио
нарным приемником центрального поста вследствие
воздействия
на него одновременно с сигналами передвигающегося малом о щно
.142
го передатчика
напряжения
помех внешних
и
от
стационарного
более мощного передатчика. Кроме того, для дуплексной связи с
помощью совмещенного приемопередатчика требуется определен
ное отношение между частотами передачи и приема, что особенно
ограничивает выбор частот, когда стационарный передатчик рабо
тает с ЧМ.
Основным достоинством симплексной связи являются
лучшие
условия приема слабых сигналов передвигающихся передатчиков.
Это же достоинство упрощает стационарный приемопередатчик и
его совмещенную антенную систему. Некоторое возможное упро
щение также карманной аппаратуры за счет поочередного исполь
зования
отдельных
узлов
для
передачи
и
приема
не
столь
значи
тельно, чтобы быть решающим -обстоятельством.
Ограниченная допустимой массой носимых передатчиков их ма
лая мощность и большая чувствительность стационарной приемной
антенны к помехам от ближних и дальних источников делают обя
зательным
применение
специальных
мер
помехозащиты
в
аппара
туре этого направления связи.
Связь стационарного передатчика с передвигающимися прием
никами обеспечивается правильным · выбором
мощности передат
чика
сетевого
питания
без
дополнительных
помехозащитных
средств,
если
10.2.
на
предприятии
нет
мощных
источников
помех.
Несущи~ частоть• индуктивной связи
И с пользование частотного спектра. Все ответственные за
разработку, контроль и эксплуатацию систем или оборудования
должны стремиться к наиболее эффективному использованию час
тот. Новые службы должны рассматриваться с точки
зрения их
значимости, и для них необходимо изыскивать способы выделения
частот.
Техническая эффективность может быть повышена за счет удо
рожания, которое может быть оправдано только в том случае, ког
да оно оказывается выгодным с учетом всех действующих факто
ров
[ 46] .
1\1\ногократное использование одних и тех же частот индуктив
ной связью, которая должна получить все более широкое распрост
ранение внутри предприятий, наряду с практически неограничен-
ным обеспечением частотами сетей внутрипроизводственной связи,.
избавит от неразумной перегрузки УКВ
диапазон, необходимый
для других служб.
Локальный характер индуктивной связи исключает надобность.
в уменьшении занимаемой ею ширины полос ценой усложнения и
удорожания аппаратуры, например, для работы на одной боковой·
полосе.
Границы диапазон.а и сетка частот. Выбор несущих частот дол
жен обеспечивать как работу индуктивной связи без помех со сто
роны различных электрических установок, так и отсутствие помех
для служб связи и вещания со стороны индуктивной связи.
i43
Частоты от 20 до 30 кГц могут быть использованы для теле
сигнализации. При передаче речи в диапазоне ниже 30 кГц трудно
расфильтровывать звуковые частоты модуляции и несущие частоты
с боковыми полосами. Частоты 44 ± 4,4 кГц и 66 ±~: ~ кГц отведе
ны
для
[47],
установок
частоты
промышленного
и
78±6
и
медицинского
применен ия
кГц- для многопрограммного про
120±6
водного вещания. На частотах более
150
кГц ведется радиовеща
ние. Эти и близкие к ним частоты для индуктивной связи предо
ставляться не будут. Также должны быть свободными от помех со
стороны внутренней связи отдельные полосы частот ниже 150 кГц,
используемые радионавигационной службой, для передачи сигна
лов точного времени и морской подвижной службой .
Учитывая распространение промышленного
телевидения, для
обеспечения совместной работы без помех на одной территории
внутр ен ней индуктивной связи и промышленного телевидения целе
сообразно в меру возможности несущие частоты
для внутренней
свя зи
использовать
из
числа
тех,
которые
располагаются
гармониками частоты строк телевидения. При стандарте
между
625
строк
это му условию отвечают частоты
2п+
fнес = -
2-
1
15,625
кГц,
(10.1)
где n=2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. В эту группу входят
54,6; 70,3; 85,9; 101,5; 117,2; 132,8 и 148,4 кГц.
частоты :
39,0;
Для Промышленного телевидения с числом строк, отличающим
ся от 625, в аппаратуре должна быть предусмотрена защита от
помех со стороны индуктивной связи, без чего на телевизионных
экранах возможно появление сетки.
О целесообразности выбора частот по ф-ле
( 10.1)
свидетельст
вует и за рубежнь'~й опыт: значительное число выпущенных устано
вок индуктивной связи для синхронного перевода речи и беспро
водного поиска лиц работает на этих же частотах [ 40].
Ч астаты д,11я стационарных передатчиков.
Для
направления
·связи
«ста ционарный
передатчик
-
передвигающийся
приемник»
технически применимы любые из перечисленных частот. При рав
ном токе в стационарной передающей антенне, на равном расстоя
нии от нее, напряженность поля в диапазоне 39,0-148,4 кГц в зо
не индуктивной связи различается тем меньше, чем меньше про
;водимость земли (см. рис. 2.5а-е). При этом с повышением часто
·ты напряженность поля падает. На приеме же с повыш ением час
-тоты напряжение на выходе магнитной
антенны
увеличивается
[см. ф-лу
верхних
щемся
(2.1)].
частотах
Поэтому уменьшение
диапазона
приемнике введением
..пительного
Частоты
легко
напряженности
компенсируется
дополнительного
в
поля на
передвигаю
транзисторного
уси
каскада.
70,3; 85,9
и
117,2
кГц могут быть
·стационарных передатчиков индуктивной связи
использованы для
только
на
тех
предприятиях, на территории которых не работают приемники
3-й программ проводного вещания.
~44
2,
Частоты для передвигающихся передатчиков. На направлении
севязи « передвигающийся передатчик
-
стационарный
приемник»
уменьшение напряжения на выходе приемной антенны с уменьше
нием несущей частоты
компенсировать
увеличением
мощности
карманного передатчика нельзя, так как масса источника электро
питания и, следовательно, мощность такого малогабаритного пере
датчика ограничены. Компенсация уменьшения напряжения путем
тювышения
<Jчередь ,
чувствительности
стационарного
ограничивается уровнем
помех,
приемника,
возрастающим
в
на
свою
низших
частотах диапазона. Поэтому для улучшения условий связи кар
манным передатчикам целесообразно присваивать верхние часто
-ты диапазона: 148,4; 132,8 и 101,5 кГц 1J.
Более мощным передатчикам, работающим на автомашинах и
кранах, могут быть присвоены и более
низкие
частоты: 85,9 и
70,3 кГц.
Ограничение побочны)f_ излучений. Частоты
54,6
и
39,0
кГц целе
,сообр азно применять лишь для односторонней свя;зи «стационар
ный передатчик
- передвигаюЩийся приемник».
При этом надо учитывать, что 2-я гармоника частоты 39,0 кГц
входит в полосу частот, занимаемых 2 - й программой, а 3 - я гармо
ника - в полосу 3-й программы
проводного
вещания. В полосу
З-й программы входит также 2-я гармоника верхней боковой по
лосы частоты 54,6 кГц.
В связи с этим на вторые и другие высшие гармоники стацио
нарных передатчиков индуктивной связи должно распространяться
7ребование, ограничивающее уровень побочных излучений: мощ
Rость этих излучений, поступающих в антенну, должна быть, по
крайней мере, на 40 дБ ниже мощности основной частоты, но не
выше 50 мВт. Для передатчиков с выходной мощностью 5 Вт и
меньше мощность побочных излучений должна быть на
мощности основной частоты [ 46.], [ 48].
30
дБ ниже
Пары частот для дуплексной связи. При дуплексной связи для
эффективной защиты стационарного приемника от помех со сторо
ны своего стационарного передатчика необходимо, чтобы несущая,
боковые полосы модуляции и их гармоники не попадали в полосу
пропускания стационарного приемника или
были бы
достаточно
ослаблены, чтобы не мешать приему. Выполнение последнего тре
бования усложняется тем,
приемника, равная
что
100- 200
чувствительность
стационарного передатчика, равного
лион раз, или на
120
стационарного
мкВ, меньше выходного напряжения
100-200
В, примерно в мил
дБ.
Как было установлено выше, скрещивание приемной части со
вмещенной приема-передающей антенны уменьшает
напряжение
передатчика в 100 раз, или на 40 дБ. Следовательно, отношение
несущих
частот
передачи
и
приема,
вид
модуляции
и
частотные
1> .На ч а1стоте !1'17,2 1К.Г,ц 1малом·ощный к.ар.м.а.н1Ный 11щреда1'Чи.к 1Не .со·здает 11ю1мех ~приему 3-й iII·р.О1Гр1а1ммы •проrв·од.Н•ОIГО веща1ния, 1но iIJ•ослед.няя .может и1с.клю
чить В·ОЗIМ·ОЖ•НDСТЬ п-рием1а •сла•б ых IОИТН•ЗЛО:В передаТЧ•ИiКа,
145
<.:войства аппаратуры должны ослаблять п-роникающие в приемник
частоты спектра передатчика еще в 1О ООО раз, или на 80 дБ, что
является нелегкой задачей.
При дуплексе отношение несущих частот передачи и приема
имеет большое значение. Даже при ограничении ширины обеих
полос спектра передачи 10 кГц при несущей 39,0 кГц 2-е и 3-и гар
моники проникают в каналы приема частот 70,3; 85,9; 101,5; 117,2
и 132,8 кГц, при несущей 54,6 кГц те же гармоники засоряют ка
налы приема частот
101,5; 117,2 и 148,4 кГц, при несущей
. 70,3 кГц - каналы приема 132,8 и 148,4 кГц.
Однако если 1;3ыбирать отношение частот стационарного прием
ника и стационарного передатчика в пределах от
1,27
до
1,55,
то
при использовании сравнительно несложных фильтров дуплексная
связь осуществима ,
1
•
так
как высшие гармоники
передатчика
в
ка
налах при е ма , как подтверждает опыт, отсутствуют.
Допустимые пределы
приведенным в табл.
ТАБЛ И Ц А
отношений соотв етств у ют пара м
частот,
10.1.
10.1
Пары частот дуплекс.ной связи
Для :стационар11юго пе;редат
ч•июа, кГц
85.9
117,2
70 ,3
85,9
101 ,5
132,8
148,4
101 ,5
117,2
148 ,4
Для стацло1нарного прием
НИ'Ка, ~<Гц
Если односторонняя поисковая связь осуществляется без несу
щей частоты с использованием только звуковых .частот, что связа
но с достоинствами и недостатками, перечисл енными в разд. 3.7~.
то выбор частот должен быть согласован с констр у ктивным р еше
нием аппаратуры: обр аз ование кодовы х комбинаций
и з ч а стот,
.1ежащих выше 3,5 кГц, уменьшает вероятность пом ех от поиско
вой связи другим службам, а также габариты и массу элементов.
селекции в приемниках вызова .
Виды модуляции и помехозащищенность
приема индуктивной связи
10.3.
Н еобходи.м.ый вид модуляции для п ередвигающихся пере
датчиков. Колебательная мощность выходного каскада ка рманно
го передатчика составляет доли ватта. Максимальная мощность,
развиваемая АМ передатчиком только при громких сигналах ре
чи, Рмакс= Рнес ( 1+mмакс) 2 • Напряженность же поля в месте прие
ма определяется мощностью Рнес при отсутствии модуляции в ре
жиме несущей. Частотномодулированный перед атчик
все
в ремя
работает с максимальной мощностью. Поэтом у переход от АМ к
ЧМ при одной и той же установленной мощности _ передатчи к а по
вышает напряжение полезных сигналов на приеме в
~ 2 раза, или на 6 дБ.
1!46
( 1 +lmмакс)
~
Повышение на приеме относительного уровня
переходе от АМ к ЧМ
сигналов
при
[ 49]
Q = (Ис/Ип)':f.М = VЗ Лfс.макс
(Ис/Ип)Ам
(10.2)
Fмю<с
для эффективных значений любых помех и 2Лf с.макс/Fмакс для мак
·<'Имальных значеюс!Й при импульсных помехах.
Формула
( 10.2)
справедлива и тогда, когда помеха действует одновременно с сиг
налом. Здесь rЛ:f с..макс - наибольшая девиация
несущей
частоты
:под действием модулирующего
сигнала;
Fмакс - максимальная
частота
модулирующего
сигнала.
Узкополосная частотная модуляция при малом качании часто
ты ,лf с.макс дает меньшее значение выигрыша Q в частотном де
·текторе. Однако благодаря узкой полосе пропускания приемника
напряжение помех на входе ограничителя
в ней
меньше, чем в
широкополосной системе. Поэтому при одном и том же напряже
нии несущей частоты приемник с узкой полосой
может
давать
·определенное улучшение, тогда как широкополосный приемник не
даст никакого улучшения. Таким образом, для приема в тяжелых
условиях слабых полей передатчиков и сильных помех более вы
годна уз кополосная система ЧМ.
Общее повышение относительного уровня сигналов, реализуе
мого на передаче и приеме от перехода к узкополосной ЧМ, на
пример при девиации
4,2
обесп ечивает понятность
Q=
или
9,7
При
V -3
Лf
с.макс
Fмакс
кГц и передаче частот
99 % связных
=
до
2,4
кГц, что
фраз, со~тавляет
4.2
1 73 - = 3 05
'
2,4
' '
дБ.
F макс= 4
кГц относительный подъем высших звуковых час
-тот на 7 дБ на передаче и ослабление их на приеме увеличивает
отношение сигнал/помеха на выходе приемника на 6 дБ при ЧМ и
на 3,5 дБ при АМ . Следовательно, использование предыскажений
дает при ЧМ дополнительный выигрыш, больший на 2,5 дБ [ 49] .
Частотная модуляция колебаний передвигающегося передатчи
ка, работающего на малогабаритную магнитную антенну, вследст
·вие малой мощности передатчика и ограниченного радиуса дейст
вия таки х
антенн
не создает помех приему
в других частотных
ка
налах индуктивной связи, а также работе других служб связи и
вещания. Поэтому вид модуляции не влияет, на выбор частоты для
передвигающегося передатчика. С учетом всего изложенного для
карманных передатчиков индуkтивной связи следует
применять
только ЧМ. Гораздо сложнее выбор вида модуляции для стацио
нарных передатчиков индуктивной связи.
Виды модуляции стационарных передатчиков для дуплексной
и симплексной связи. Известно что АМ колебание разлагается на
несущее колебание и на ряд боковых составляющих с частотами:
ffio -
Ulo
Qml; ffio
+ Qmk·
+ Qml;
ffio -
Qmk;
147
Боковые частоты отличаются от несущей на значения
частот
модуляции. Весь спектр 1-х гармоник колебаний передатчика при
речевом сигнале занимает полосу шириной лишь 6-8 кГц, 2 - х гар
моник -- полосу шириной 12-16 кГц, 3-х гармоник - полосу ши
18-24 кГц. Только указанные полосы высших гармоник с
iюмощью фильтров не должны быть
пропущены
в полосу
про
риной
пускания стационарного приемника. Это учитывается при выборе
частот для дуплексной связи при АМ.
Спектр ЧМ колебания содержит одну несущую
бесконечное количество боковых частот вида
частоту ffio и
(1ffio± .k .Q), где k = 1"
порядок боковой частоты.
2, 3 ". -
Амплитуда любой боковой частоты k-го порядка определяется
величиной Е11.=Е0Вп (1 ~), где
несущей частоты; ~ = IЛ 1f/F
-
Ео
-
амплитуда
немодулированной
индекс модуляции. Уровень
боково й
частоты падает с повышением ее порядка .
Обычно считают, что так называемая реальная полоса частот,
которая должна
учитываться
при
расчетах,
ограничивается
боковыми частотами, амплитуды которых составляют
1 % от
46-40
амплитуды немодулированной
несущей
от
теми
0,5
до
частоты, т. е. на
дБ меньше ее.
Для учета использования энергии передатчика пренебрежение
слабыми составляющими с амплитудами напряжения, меньшими
1
амплитуды несущей, имеет смысл, но при дуплексной индук
%
тивной связи
приемника, на
при
120
напряжении
чувствительности
стационарного
дБ меньшем выходного напряжения стационар
ного передатчика, мешающее действие могут оказать и более сла
бые составляющие спектры .
Весь диапазон частот индуктивной связи равен
до
150
кГц). В этом диапазоне (кроме АМ)
120
кГц (от
возможна
30
только
узкополосная ЧМ с девиацией
ляются частоты от О, 1 до
3-4 кГц. Модул ирующими яв
2,5-3,4 кГц, сл едов ательно, ~ =IЛ if!F ~
;::::::; 1740.
При отношении частот приема и передачи, равном 1,5, разность
этих частот составляет до 50 кГц (см. табл. 10.1) . Следовательно,
в
полосу
проп ус к ания
стационарного
приемника
может
попасть
500-я гармоника модулирующей частоты 0,1 кГц. Определить зна
чение В500(~=40) расчетом не представляется возможным. Уста
новленный
измерениями спектр
колебаний на
выходе стационар
ного ЧМ передатчи1_<а мощностью 25 Вт с несущей 85,9 кГц при
100-процентной модуляции одной, тональной частотой 3,5 кГц и
девиации 4 кГц выходил далеко за пределы 150 кГц. Спектр был
определен селективным измерителем уровня Тесла с полосой про
пускания 80 Гц на уровне 0,7 после фильтра низших частот из од
ного звена типа т и двух звеньев типа К с частотой среза 121 кГц.
Напряжение на выходе передатчика - 110 В. Сопротивление на"
грузки - 510 Ом. Измеритель уровня был
подключен
к выходу
фильтра через симметричный делитель 1.
Для осуществления дуплексной связи оказалось необходимым
использовать скрещивание приемной антенны и фильтра верхних
148
частот между антенной и стационарным приемником, что
снизило уровень помех от передатчика
еще на
80
вместе
дБ по напря
жению.
Следует учитывать, что использование
связи
сопровождается
расширением
ной цепи стационарного приемника,
ЧМ
для
дуплексной:
полосы
пропускания
а это
увеличивает
ность помех в результате интерференции колебаний
во
вход
вероят~
от местных
исrочников излучения, от стационарного и передвигающегося пере
датчиков.
Электросеть, различные проводки и трубы являются перенос
чиками возбуждаемых
передатчиком колебаний, которые
могут
создать в пределах предприятия помехи другим службам связи и
вещания.
Поэтому дуплексную связь лучше осуществлять, не прибегая к
ЧМ в стационарном передатчике, что, однако, требует от послед
него большей установленной мощности и возможно
только
при
отсутствии местных исто чников сильных радиопомех .
В случае работы на одной общей территории двух автономных
сетей индуктивной связи только первые две пары частот, из при
веденных в табл. 10.1, позволяют
осуществлять, не
чрезмерному усложнению оборудования, дуплексную
без взаимных помех .
прибегая к
связь с ЧМ
·
Импульсн ая модуляция, требующая
более
широкой
полосы
частот, ч е м АМ и узкополосная ЧМ, для тел ефонирования в диа
пазоне частот меньше 150 кГц в настоящее время не применяется .
ВаЖно, что ста ционарный передатчик индуктивной связи при
любом виде модуляции не создает помех за определенными терри
ториальными пределами , так как поле передающей петлевой
тенны вн е петли слабее поля других помех уже
100-150 м от антенны.
10.4.
на
ан
расстоянии
Мощности передатчиков
Н еобходuлtая мощность стационарного передатчика. Мощ
ность стационарного передатчика индуктивной связи должна обес
печ ив ать необходимое превышение сигналов над шумами в пере
двигающемся приемнике.
Ш умы , мешающие прием у, в диапазоне частот менее
созд аются
на
предприятия х
разл и чными
электрическими
150
кГц
установ
ками. По сравнению с этими шумами помехи атмосферного про
исхождения пренебрежимо мальr.
Разнообразие технологических процессов и оборудования обу
словливает большое различие уровней
магн и тного поля
пом ех и
их спектрального состава на разных предприятиях, особенно
до
введения в действие для частот менее 150 кГц Временных норм
на допустимые уровни индустриальных помех. Поэтому большую
uенность для проектирования представляют результаты
измер ения.
этих помех на месте предполагаемой организации связи.
149'
· на рис.
10.1
приведены
результаты определения напряженнос
"'ТИ поля помех в большом городе на трех крупных предприятиях:
1.3 -
приборостроительном,
2-
электровакуумного производства и
выпускающем электротехнические изделия. Измерения выпал-
.Еп,о5
БО~-~~~-~----..-----,--~-~-~
о
1
.40 1----+--.+=-с:---+---::-----1Г--+-- •oJ2
·JI0.1.
Ри~с .
п-оля
0
20 ,___...__ __,__ __._ _.____ _.__ _..__ _,______.
о
20
40
60
80
100
120
140
Наm1ряжен н о·сть
-поме х ,
1!1 Вресчитан
,н,ая дл я IПОЛ ОiСЫ IШИ'jJ И-НО-Й
Ю юГ,ц , (з а О 1дБ mри.нята
.н.аmряжен.н о.сть
ттоля
f,кГц ПО1М€Х 2 мхА/м)
g-rены с ненастроенной горизонтальной рамкой, имевшей 45 витков
·площа дью 1 м 2 , и селективным неперметром Тесла со входным со
nротивл ением 600 Ом и с шириной полосы 35 Гц,
на уровне сО, 1 Нп=О,87 дБ; 80 Гц на уровне - 0,35 Нп. = 3 дБ ; 800 Гц на
~уровн е - 4 Нп=35 дБ и 2000 Гц на уровне - 6,5 Н п =56 дБ. На
;ри сунке при в едены рез ультаты из мерений,
_действ ующей высоты рамки для полосы
Из рисунка следует, что
помех
имела
кГц на уровне
максимальная напряженность
тенденцию к уменьшению по
ты: округленно от
·тоте 100 кГц и до
вычисл ен н ые с учетом
10
мере увеличения
0,7.
поля
часто
500 мкА/м на частоте 30 кГц до 80 мкА/м на час
25 мкА/м на частоте 150 кГц. На каждом из тех
:же пр едприятий на многих частотах
напряженность
магнитного
поля пом ех н е превышала 2,5 мкА/м, что х арактеризует разнооб
разие возможных значений полей помех .
Для расчета мощности, которая должна быть
подведена
от
пер ед атчика к стационарной петлевой антенне, настроенной на не
сущую передатчика и пропускающей необходиму ю полосу частот
:модуляци и , надо задаться из меренной или ожидаемой
напряжен
ностью поля индустриальных пом ех Нп и н еобходимым превыше
;Н ием сигн ал а над помехой Нс/Нп. Это пр евыш ение для хорошего
лри ем а должно быть не мен ее 2,5- 3 (8- 10 дБ) при ЧМ и не ме
нее 10 (20 дБ) при АМ.
Определяется необходимая величина
Нс= Нп Нс
Нп
.
Вычисляется ток в антенне !, требуемый для созд ания необ ходи
мой величины Нс, с учетом коэффициента з атух а ния поля ~ и воз
можного максимального расстояния R между проводом стационар
-ной передающей антенны и карманным приемником. Из выраже
JНИЯ
150
(2.2б)
следует,
что
над
влажной
землей
la=345Hc.X
Х 100.05Л(R--1o)cosec ат, при ~Л=О,7 дБ/м, здесь
Над армированной поверхностью из
/ - 152Н · 10°· 05Л(R- 5 >cosec а
а-
с
(2.4)
Ia, мА; Нс., мА/м .
определяется
т
при .Л = 5 дБ/м.
Для осуществления связи над землей
при значении коэффи
uиента 'Л, отличающемся от 0,7 дБ/м (проводимость земли отли
чается от а= 3 · 10-2 См/м), необходимый ток питания антенны /а
устанавливается иначе. Зная величины ·R, 1<J, :Л0 и h, по одному
из рис. 2 . 5а-е определяют напряженность поля при токе / ,= 1 А.
Hz потребуется,
пропорциональное изменение тока ! а·
Активная составляющая входного сопротивления настроенно№
Для обеспечения другой величины напряженности
антенны является по выражению (3.7) суммой не скольких 'слагае
мых. Наибольшим из них, определяющим при индуктивной
входное
сопротивление ,
является
сопротивление
потерь
в
связ и·
зе мле
и;
в близких предметах RзВычислив
странстве
сопротивление
s2
R1:. = 320 п• -
излучения
и по рис.
Лсi
петли
в
свободно м
установив
3.8
про
активную со-
ставляющую отношения измененного землей входного сопротивле
ния петлевой антенны к
R1:.
Re (~:),
можно определить Rз=R1:.
ния Rз ,
R.a, Ri
· 10
0,05Re (ЛZ:R )
1:.
'
и R a =l:.Ri~ IRз. Значе -
выражены в омах.
Зная ток в антенне 1а и активную составляющую входного со
противления антенны Ra, вычисляют мощность, требуемую от пере
датчика , с учетом КПД его выходного контура:
рпер
=
Следовательно,
чтобы
мощность передатчика для
определить
минимальную
требуемую,
конкретных условии предприятия ,
надо
было бы задаться шириной охватываемой св язью
площади
над.
определенной
пол упроводящей
средой
и способом
выполнения
передающей антенны. Однако практически в большинстве случаев.
используется аппарату ра, выпускаемая серийно .
В таблице параметров оборудования односторонней индуктив
ной связи промышленного выпуска [ 40] мощность АМ передатчика1
в режиме несущей указана равной: 10 Вт у одной системы , 20 Вт
25 Вт у трех , 30 и 50 Вт у одной систе мы .
многих предприятий та кая мощность будет недостаточной.
у дв ух систем,
Для;
Входны е сопротивления настрое нных гориз онтальных п етлевых
антенн площадью 1000-1500 м 2 с повышением частоты от 40 до
150 Гu возрастают от 6 до 45-60 Ом (у вертикальных петель со-
1511
противления меньше) . Если исходить из того, что, как указыва
"пось, стационарные передатчики должны работать на низших час
'Гота х диапазона - примерно до 100 кГц, можно считать, что на
. строенные петли имеют входные сопротивления до 25- 30 Ом .
Удвоение тока, подводимого к антенне при связи
над землей,
позволяет без изменения минимальной напряженности поля допол
·нительно
расширить
' ' 6 дБ
.8 /6 м . При этом возрастание тока от 0,5 до 1 А, от 1 до
=
,<J , 7дБ / м
2
А, от
2
до
4
зону
связи
в
каждую
сторону
от
антенны
на
А увеличивает подводимую к антенне и потребляе
!11 у ю передатчиком мощность в
4
раза.
В большинстве случаев можно ограничиться током 2 А. При
"Тако м токе и максимальном входном сопротивлении антенны 25 Ом
•К ней должна подводиться мощность Рвых=f2R = 2 2 ·25= 100 Вт.
·учитывая строительство все бол ее ширьких промышленных зданий,
:ра звитие сварных каркасны х зданий и незначительную для пред
· приятия мощность , потребляемую стационарным передатчиком ин
.дуктивной связи от сети, следует считать
целесообразным про
:мышл енный выпуск в ближайшие годы стационарных передатчи
:ков блочной конструкции мощностью 100 Вт с дополнительными
·усилителями высокой частоты мощностью по 100 и 600 Вт для пи
-тания передающих петлевых антенн о·щельных зданий.
Мо щно сть передвигающихся
передатчико в. Из - з а высокого
-уровня помех на выходе стационарной
приемной
антенны мощ
;ность
1
I;
п е редвигающихся
передатчиков,
.движущихся механизмах
карманных
и
возимых
на
приходится предусм а тривать максималь
:но воз можную в эксплуатации. Практикой установлена мощность
.авто мобильных У.КВ радио·станций в пределах 5-10 Вт, что соот
ветствует потреблению от аккумуляторов мощности 25-50 Вт.
С удя по образцам, при потреблении 25 Вт транзисторный вози
мый передатчик индуктивной связи
может иметь
произведение
числа ампер-витков на площадь антенны:
JwS = 12· 104,
Ав · см 2 •
Колебательная мощность карманного перещнчика индуктивной
свя з и, который должен быть легким и малогабаритным, не прев ы
шает 0,5
0,85- 1,0
Вт при потреблении мощности от источника питания
Вт. Если используется - аккумуляторная батарея типа
7Д-О, 1 для работы на передачу короткими сеансами по 1- 3 мин,
о бщ ая продолжительность п ер едачи без подз аряда аккумуляторов
составляет при потреблении тока
100
мА около часа
[50] .
передатчик с корпусной · антенной
и аккумуляторной
я м еет произведение JwS = 1200 Ав· см 2 , массу -200 г.
Такой
батареей
Максимальная допустимая н.апряжен.н.ость
поля удален.нога
пер едатчика. Рассмотрим, что исключает возможность
создания
стационарным передатчиком
помех соседним сетям
свя з и,
исполь
зующим общую с ним ч а стоту. Несложный карманный приемник
может быть выполнен с чувствительностью по входу 100 или даже
:25 мкВ. Антенна на ферритовом стер жне марки Ф-600 диаметр ом
В мм и ДJП!НQЙ
1()2
100
мм
имеет
магнитную
проницаем осrц
µ'µо-=•
= 28 · 0,4 л · 1О-6 • Если число витков w = 200, частота: ro=6:28 Х
Х 70,3 · 103 , то при добротности антенного контура, равной 7, д:Ля.
нормальной работы такого приемника ! достаточна напряженность"
магнитного поля
н =
ивх.пр
25.10-б
с
µ'µо SwQэ
28· о ,4л · 10-6 .0 ,5 . 10-4 . 200·6,28· 70,3·103 · 7
= 23
-
мкА/м.
На определенном расстоянии, которое будет официально объяв
лено
(предположительно
100
стационарного передатчика
м),
напряженность поля
во избежание
создания
соседнег()•
помех
должна быть на 20-12 дБ меньше напряженности поля полезного•
минимального сигнала, т. е. не должна превышать 2,5-6 мкА/м.
Такая максимальная допустимая норма
поля
соседнего
передатчика
на
для
определенном
им
напряженности:
расстоянии
не·
уменьшит его собственную зщ1у связи, так как над землей, напри
мер, даже при токе 3 А передатчик, работающИй на антенну дли
ной 300 м, создает · минимальную
поля уже на расстоянии 81 м:
Н
с
=
необходимую
напряженность..
= 0 ' 0029/ · 10-О,ОSЛ (R-IO) siп а т =
0,0029 :3 . 10-0 •05
0 •7 (Bl-lO)
V
150
. ~ 25
1502 81 2
+
мкА/м.
Дальность действия пер едвигающихся передатчиков индуктив
ной связи значительно меньше, чем стационарных. Поэтому помех.
соседним
сетям
связи передвигающиеся
передатчики
не
создают .
Следует заметить, что в реальных условиях основная погреш
ность при расчете влияния земли вносится неправильным выбором~
значения проводимости земли cr. При охвате
петлевой
антенной1
здания магнитное поле возбуждается
не в однородной
среде земле с проводимостью cr. В переменном поле оказываются и вы
зывают
потери
также элементы
конструкции
здания,
технологиче
ское и другое металлическое оборудование . Все это вместе взятое
по потерям эквивалентно некоторой однородной
среде,
но
пр w
проектировании значения, наиболее
близкие
к действительным .•
получают при учете измеренных входных сопротивлений
антенн "
работающих в аналогичных условиях, или по данным
измерений·
временной антенны, подвешенной на месте, где будет организова
на связь. Однако, если данные измерений отсутствуют, то изло
женная методика дает достаточные сведения, тем более, что гром
кость сигналов на слух пропорциональна
логарифму
звуковог0>
давления и , следовательно, логарифму
напряжения, а последнее
при неизменной мощности пропорционально корню из сопротив
.'Iения. Поэтому даже при четырехкратной ошибке и оценке вход
ного сопротивления антещ1ы вызванное этой ошибко'Й
изменение
уровня сигнала на 6 дБ (в 2 раза по напряжению)) не всегда заме
чается.
15~
·
10.5.
Чувствительность, избирательность и выходная
мощность приемника
Чувствительность. Для увеличения
ваемых связью,
расстояний, перекры
чувствительность приемников должна
обеспечи
вать возможность приема слабых полезных сигналов при наимень
шем возможном уровне помех. Тогда в других местных условиях,
при более сильных помехах, прием будет нормальным в присутст
вии достаточно высокого уровня сигналов.
Обычно высокочастотный стационарный
передатчик
сетевого
питания все время подает в антенну несущую. В передвигающихся
АМ приемниках АРУ, управляемая несущей передатчика, умень
шает усиление приемника и этим делает приемник менее восприим
1'
чивым к помехам . Последние наиболее заметны, когда после вы
зова приемник переключен на прием
речевого
сообщения. Роль
подавителя помех в передвигающихся ЧМ приемниках выполняет
.вместо АРУ амплитудный ограничитель.
Передвигающийся передатчик для экономии электроэнергии
малогабаритного источника питания включается по цепи питания
только на время передачи речевого сообщения или кодированного
ответа на вызов . В стационарном приемнике, соединенном
с ан
тенной, охватывающей большую площадь и поэтому чувствитель
ной к помехам, когда передвигающийся передатчик не работает,
автоматика
(шумоподавитель)
отключает
УНЧ
и громкоговори
тель. Благодаря этому на паузах передачи помехи не прослуши
ваются. Для повышения помехоустойчивости связи
при
работе
передвигающегося
передатчика
со
стационарным
приемником
воз
можно использование пилот-сигнала в передатчике и весьма изби
рательного фильтра (с полосой пропускания порядка нескольких
герц) для выделения пилот-сигнала
в . приемнике. Стационарный
приемник
чие
от
выполняется
с
передвигающихся
запасом
по
приемников,
чувствительности
в
нем
и,
в
отли
предусматривается
ручная регулировка - для установки порога срабатывания авто
.стопа (шумоподавителя).
В связи с изложенным, с учетом наименьшей
напряженности
поля помех Еп = 1 мВ/м; Нп=2,5 мкА/м и десятикратного превыше
ния напря:Жения АМ сигналов над напряжением помехи чувстви
тельность
передвигающихся
приемников
по
входу,
как
указыва
лось, желательно иметь порядка
Ивх.пр=25 мкВ, но
не хуже
100 мкВ .
Как следует из результатов расчетов и измерений, передвигаю
щиеся передатчики возбуждают в стационарной антенне напряже· ние 100 мкВ и больше, и хотя помехи при действующей высоте ан
тенны ,
измеряемой метрами,
-напряжение
порядка
могут создать на за жимах
милливольт,
чувствительность
антенны
стационарных
приемников по входу с запасом должна быть не хуже 100 мкВ.
Избирательность. При работе симплексной сети связи одним
частотным каналом передвигающиеся приемники должны
обла
дать избирательностью, достаточной для избавления от помех со
1154
стороны субгармоник
местной
радиовещательной
станции~
2-w
кГц) и 3-й ( 120 кГц) программ проводного вещания. Во всех
известных системах поисковой связи
[ 40] носимые приемники.
(78
имеют для этого только один контур магнитной антенны на фер-·
ритовом стержне.
В аппаратуре синхронного перевода
от
числа
частотных
каналов,
речи
используемых
в зависимостш
[51]
для
передачи
на
од- ·
ной общей территории, и от их разноса избирательность обеспечи
вается фильтром сосредоточенной
селекции
(ФСС)
с двумя ю
большим числом настроенных и слабо связанных контуров. В трех
канальной аппаратуре беспроводной
для частот
70,3; 101,5
и
132,8
связи
на телецентрах
кГц в приемниках
[52]"
применяется по
.
три контура.
Следовательно, опыт работы систем индуктивной связи позво
ляет ограничиваться одним настроенным контуром магнитной ан
тенны только для одноканальной поисковой аппаратуры. В много
канальной аппаратуре избирательность по соседнему каналу при
АМ желательно иметь равной 40 дБ и не хуже 30 дБ. При ЧМ для
такого отношения сигнал/помеха на выходе приемника на его вхо
де требуется избирательность, примерно на 16 дБ меньшая . Не
значительные габариты и стоимость деталей, составляющих ФСС,
позволяют и в носимых одночастотных приемниках
обеспечивать.
повышенную избирательность.
Стационарные приемники индуктивной связи,
находясь
под;~
воздействием высоких уровней помех от
различных
источников, .
должны иметь полосу минимальной ширины не более 8-10 кГц.
при узко полосной ЧМ с затуханием до 50-60 дБ при расстройке ·
на ±30 кГц. В существующих конструкциях одночастотньrх стацио
нарных приемников применено по два ФСС: один в преселекторе ·
для защиты от перекрестной модуляции, второй - между 1 и 2-м
каскадами УВЧ. При дуплексной связи между стационарным
приемником и антенной включается дополнительный фильтр верх
них частот с затуханием не менее 40 дБ в полосе непропускания.
Так как стационарных
приемников
требуется в несколько
раз .:
меньшее
число,
чем
передвигающихся,
то
некоторое
усложнение ·
схемы, н еобходимое для высокой из бирательности стационарного
прие м ника, не из меняет существенно стоимости обор удова ния.
Выходная ;w.о щность приемников . В зависимости от условий ис-·
пользования карманный приемник должен
обладать
различной .
выходной мощностью.
Для питания головного телефона и для работы малогабарит-·
нога
излучателя
в
приемнике,
носимом
в
верхне м
кармане
халата
в тихом помещении, например в больнице, достаточна
мощность .
1 мВт.
.
Для работы в производственном помещени и выходная мощность ..
приемника должна быть рассчитана с учетом измеренного уровня
шума:
4-I0- 11 ·I0°· 1LR2
Рэ= ---~---
Pf
15& .
rде Рэ
-
выходная электрическая
мощность, Вт;
требуемый
L-
дкустический пиковый уровень звукового давления сигнала возле,
уха лица, носящего приемник, дБ (хотя бы на 14-20 дБ по дав
лению больший уровня шума); iR - расстояние между громкогово
рителем и ухом, м; Р1
-
стандартное звуковое давление, развивае
мое громкоговорителем на расстоянии
1
м при подведении к нему
мощности О, 1 Вт, Н/м 2 (указывается в справочниках, например в
[53])
i).
'
В карманных приемниках, предназначенных для работы в шум
ных цехах, требуется выходная электрическая мощность
200
порядка
мВт при максима.пьном сигнале. Допуская увеличение нели
нейных искажений, громкоговорители применяют
нальной мощности. чем подводимая мощность 2).
меньшей номи
Выше были определены те параметры антенн и аппаратуры, в
1
частности, приемнИК()В и генераторов вызова, которые обусловле
ны особенностями ин,цуктивной связи. В остальном методы расчета
передатчиков
и приемников индуктивной связи не отличаются от
методов расчета передатчиков и приемников радиосвязи.
10.6.
Выход на АТС
Электрическое соединение аппаратуры индуктивной связи
и АТС увеличивает маневренность системы управления предприя1'ием. При таком соединении избирательный вызов и речевое
·Сообщение могут быть посланы по индуктивной
связи с любого
дппарата АТС без обращения к дежурному на пульте управления
передатчиком, что важно при срочном вызове ремонтного персона
ла к неисправному оборудованию.
При работе декадно-шаговых АТС любых систем к имеющимся
в составе АТС первым групповым искателям добавляются декад
но-шаговые линейные искатели и монтируемые в · стативе реле АТС
дополнительные реле [3].
Для подключения аппаратуры индуктивной связи на АТС пред
приятия выделяют одну декаду на первых групповых искателях.
Телефонная связь между абонентами внутри предприятия через
их аппараты осуществляется, как обычно, без использования бес
проводной связи. Е сли вызванного по телефону абонента
нет на
месте, вызывающий абонент набирает диском аппарата номер, при
своенный
карманному приемнику,
вызываемого
разыскиваемого
абонента. При наборе 1-го знака щетки группового искателя уста
навливаются на входе дополнительного искателя, а под действием
набора 2 и 3-го знаков щетки допо,лнительного искателя устанав1J Выр.ажая р 1 1в '6aipa1X, uз числителе ;вместо
J 0- 11
учитывают
·10- 9 [54].
2J Допу,ская []'РИ ,рече"В·ОЙ 1авязи коэф.фищиент та·р,мо;н;и1к до 15%, МОЖJНО 01,ри
у~Каза,НН·ОЙ
вых·одной
~мощно.сти
m.р.и,менить
r1р·ОМ!КОГ:О!!Юритель, 1ра1С'СЧLИТ·31НGiЫЙ 1на
1156
100
,мJВт.
для
у'меньше~ния
м.а1с1 сы
прием.ника
.ливаются на выходе, соответствующем набранному
двузначному
номеру. Одновременно одно из дополнительных
реле, сработав,
подключает к пульту управления индуктивной связи сеть 220 В
электропитания, а через контакты релейного комплекта дополни
тельного линейного искателя, в соответствии с установленной по
.зицией этого искателя, подается ток в обмотку дополнительного
1реле того номера, который соответствует набранному двузначному
числу.
Теперь выбранное реле подключает генераторы двух вызывных
'Частот, которые возбуждают в карманном приемнике (только од
ного вызываемого) абонента прерывистый сигнал.
Вызванный абонент, набрав на ближайшем телефонном аппа
рате номер, присвоенный его же карманному
приемнику,
няет этот телефонный аппарат параллельно ранее
соеди
образованной
цепи, обеспечивая создание разговорного тракта между двумя або
нентами.
Выход абонентов индуктивной связи
·сети
(например,
городские
АТС),
на общегосударственные
как
правило,
не
должен
· <Jсуществляты;:я, так как по своим техническим параметрам (уров
ню шумов, нелинейным искажениям, остаточным затуханиям, сие
-теме опознавания номера и др.) эта связь не соответствует требо
ваниям сети общего пользования.
11. Примеры схемных решений аппаратуры
индуктивной связи
11.1.
Оборудование односторонней поисковой связи
Вызов. Н1а •р1И1с.
!lil J
лриведена 1 с'Гру1кту.рная ~схем.а •оборудо1вания •Од,но
..сто•рон.ней rrюис-ков-ой 1связ.и, 1в1ключ1ающего
-Р:ис.
111 .'1.
.стацио:на,р:ный :переда'Г'Ч·ик 1с петле:вой
Ст.руiКту,р 1ная .с.хема 0обо·рудава1н.ия .одiнос·юрон1ней 11юи<1жовой с·вязи
·157
антенной
и
карманные приемники.
В
реальных
условиях
передающая
стаuио
нарн.ая .а·н те•н1на м.оже т шv1еть т.ри и 1болышее число 1д.тш1н1ных 1СТ·О•рон ил.и состоять
из
.неюкольких
n-ет-ель,
охв.атыв.ающиос
отдельные
зда;н.ия
и
тер.ритории.
Для mо.и1с.юа 1Пе.ред.вигающе.гося .а.бо,нента диапетче.р 1с11ав.ит 1Ключ
те
у1пр.а;влен.ия
·в
:положен.не
Вызов
и
,при
•одно·ч.а~с·юТ1н·ой
Kl
на пуль
1ВЫЗЬ!tВ·Н·ОЙ
~команде
111ажимает кно1Пку ['е~нер.ато,ра .вызыв1ных ча•сгот . (•Г:ВЧ), 1со·отвегст1вующую ~но.ме
р у а·боне:г:та. Пр·и эт.о.м ГВЧ 1ге;нер•ирует ко.леiба.н.ия ·С ча1стотой, оо.владающей с
ча1стотой 1на.стр•ой~ки эле.мента ·селе~к·ции в 1п.р·ие.мн.ихе вызыва·е:vюго абонента, а
вых·од
ГВЧ
i!Юд1ключае11Ся
·к
•входу
1ми!К.ро;фо.нног-о ~илителя
(~М,У).
Си.г.н.ал
sызы1в1ной ча.стоты •с 1ВЬI:Х·Ода МУ по•ступает по ка~бе.f!ю через тран 1 сфо.рм·аторы
Tpl и Тр2 •На модуля'l'О'Р .ста~ци·онар1н.о.го 1передатч.и.ка. О.д1новре:11.е,нно через КО111 та1Кты 1'0!10 же :ключ1а к,1 получает rп.ит.ание •ОТ выпря.м.ителя в реле Pl, !КОТ·Орое
авом.ми 1контакТ1а1ми rп•одает 1В ~схему передатчика •НОрм.алыное ~смещение Есм
sме;сТ10 заm.ирающег.о 1переtд.атч·ик ~болr.шо:го ·от,рицательно,г.о •ом ещен.ия
Пр.и о\дно.с11оро:н.не.й 1связ,и .антенна св.оими 1КО1н;ца.ми
перещэ.тчлку . 1Модулирован1ный т·о1к 1вы1сокой ча.стоты
--'100
В.
1rюстоя11шо mодключе.на к
от :передатчи.ка проходит
11:ю п1р.о·в·оду о.а~циона.рн·ой .а·нтен1ны . Ма:r~н.итное поле этой ~антенны .наводит ЭДС
сИГ1Нал.а в
маnнитных .а.нтеннах 1К·ар1м.анНЬ11Х m'Рием1нико.в.
Для подачи вызова двухчастотной комбинацией на пульте
автом1апюки .нажим.ают ·Н.а 1д1в1а 1Кла1в.иш.а .или
управления
без
две к·нооки.
Для п·ередачи 1реч.и ·ключ Kl •стави1'ся в IП•Ол·ожение Микрофон. rПередаТ'Ч.ИК
р.а•ботает и 1МИ1К.ро;ф он и1 сполызует.ся для nередач.и соо-бщен·ия.
!При :возвращен.ни <Ключа Kl .и ,реле Р 1 в .и1сход~ное п·оложен.ие К·он11а1Кты Р 1
подают ·в ~схему юер€датчи·ка ,вме1сто .н·О·Р•М·альн·о.го 1с.мещения Есм ·большое о.т.ри
ц,ательн·ое ~напряжен.не - 1
100 IB, з.а1ПИ1рающее ~nередJатч.ик
11.2.
Оборудование двусторонней симплексной связи
Иlсполюуемая ,при 1дву.стор>0н1ней 1с.ИМ[]ЛеКJСН·ОЙ ·связи •схе.ма 1J·И•с. П .2
отличается от схемы рис. 11.1 наличием дополнительного стационарного прием
•ник.а .и ,в.озимо.го i!l.е.ред•атчика, .а т.аюже тем, ч1'о реле
туры
в
:на.р1но.г.о
.режи.:11е
.передач.и
mередатчи.ка
п.рием1ника,
приемни<К•а
.а
·и
·в
.и
,реж.име
ДО[]·Олнительно
з.а1ко1рачи.вает
приема
.соединяет
1св·о.и.ми
~соединяет
•стациона,рн·ой апп.а·ра
PJ
ант€.нну
ко1нтакТ1ами
антенну
1со
·с
rв ыход·ом
с11а.цио
IВХОд
1стаuионарного
:вхо1що.м
1ст.а'Ци0<нар1Н10.г-о
•С н.и•мает <Коротхое з.а1мыканяе ·С его входа.
Е1сл.и вместо в озим·о.го :П€•ред.атчика .ис.пользуе11ся 1Ка,р•манный, то п оследний
пос·юя.н1но ·соедИJН•еiН с р.а1моч1ной (iКор.пу.сно·й) •а.нт·е.н•Н•ОЙ и включает•ся ·на пере;д1а•чу
тум1бле.ро.м ю.ита•ния, .а 1д.ля <К·а·рман.н·О['О 1п·риемни;ка И•СЛОльз1уется фе.рр.ито.в·ая
алтен•на . .При •Н•а•стройке tКа·.р.ма·НН•ОЙ аmп:а.р1ату.ры н.а •разные ча1стоты .раз1Н·О·С .пе,ре
д.ающей ·и mрие~I·Н·ОЙ мало.га·ба·р:и11ных .а~нтен.н на 30-60 юм и.оключает лад0iб1Н>0сть в :Их 1К•О1:11•мутации m.р.и 1Переходе с прием а .н.а ,переда.чу и ·О'6р.атн·о.
11.3.
Пульты управления
Про•стейший nульт уп.равлен.ия ДИ1 С, .и.спользуемый пр.и од•носторо1нней
и дву1сторо1нней 1си·мnлек1сн•ой •с.внзи, mоказан •Н•а •РИIС. 1'1 .3 1И 1с·о1с тоит из .мик,р.о
ф.о.нно.г.о усилителя (•T.J- T7), ['€Нер.ат·ор.а 1в ызыв.ных ча.стот (Т 11, Т 12), у1:или
теля (Т10), прерывателя (ТВ и Т9), выпрямителя питания (Дб-ДВ) с элек11р·1жным ·ста~бил1изаrго.р101м напря.же.н.ия (Т 13, Т14). Кроме то,г·о, в []ульт€ нахо
~Ц.ИТIСЯ пон,ижающий т.р.а1нофор,мато1р Тр3 ·С .громкоюв·о.рител:ем Грl, излучающим
сигналы, поступающие с выхода стационарного приемника .
Микрофонный усилитель собран с резистивно-емкостной связью между пер
:ВЫIМИ тремя к·а•ск.адам.и .и с 1не;по.ср.е;~,ствен.ной (16естра1нюфо•р 1магор1н·ой) ~связью в
1д,вух 1послед.них двухтактных ка.скадах . Для уменъше.н·ия ·слыш.им·о-сти помех,
.на·в·оди.мых ,в 1ка1беле, •соединяющем ·в ыхо.д МУ 1со 1ВХ•од.01м 1ст.а1uио1н1а.рн.о.го пе,ре
iд!атч.и.ка, ·СИ ГН1алы :вызо1ва и речи через :rювышающий тра•н•офо·р·мато.р Tpl под.а
ю11ся .в этот ка·бель •Напряжен.и.ем
158
30
В.
К :вх·оду МУ 1с.ит.налы могут ло1сту;пать либо 1с •микрофо·на, осли ключ
KJ
lf!.аходи'I'ся в положе.нии Мик.рофо.н, 0Ы11 бо .с :выхода rене.р1атор.а вызывных ча.сто'Г
(.ГВЧ) - ключ Kl ·В положе.нии Вы:юв. 1В 10,боих уiКаза:н.нъnх пол·о:жениях ключ.а
Kl
че.р ез др у1г,ие егю iКЮiНт аrкты ют 1вьm.ря.1м.ителя под1ае11ся JIJит.а.ние на ,реле
6 аходящее с.я
Р.и•с .
:в
111.риемопередаrч.ике
11'1 .2.
для
1С11рую'у1рная ~схема
центоалыног.о
1Гюста
диспетчер а
111.е.ре.в.ода
·Ста~цион,ар1ноrо
дву.сто·р онне й
с
·в•оз имым
Pl,
·обо·р уд·ов1а1нл я
1симплеwсн.ой связ.и
п.рием·а'Пе~ред•а тч иком
ДИС
:в реж и м Передача. Ключ
Kl
в обоих крайних поло жениях удерживается р у
:к,ой, 1Не фикси:р1ует,ся. :В его сред.нем фиксИ'р 1ов.а.нном [Юл о жен1и и вход МУ з·а мы
кает·ся :на .резисто.р R43, а .реле Р1 :01бесто ч И'вае11ся, и тем ~сам ым ~етш~,ио.н·а,рн·ое
оборудов.ание :ста·вится :в 111 оложен.ие Прием.
Двухкаска.дный ЛВЧ ~собр а н
.н а 'Гр·а.нзи•сюр а х ,т,11
и Т 12. По ложителына я
о.бр а'J)ная ~связь ·Осущест,вляется черев 111.осл ед•о:вательн ы й 1юле1ба тельный
Тр
!КО•нту1р
(0,6 Г ) , С lб-С27 с пом ощью кнопок Кн1-Кн1 2. Всего в данно м ГВЧ
12 .вызыв1ных .ч.а1стот. Н.аювы1с шая ча1стота 1в ызо:в.а 1генерируе11ся п1ри н1а·ж.атии ·н а
юнопку Кн12, ·в.к.люч.ающую :в к·онтур iКОНден1са т·ор С27. ~При на~жатии •На любу ю
д•ругую
JШО1п.ку
'В
uюнту.р
:вх лючаются
.Ц•ва
ил.и
1болышее чи:сл•о
~кон.ценоа'!'оров .
Н а1п·р имер, при 1н1ажа т,и:и 1н.а iК•Но:пку KnlO •в х о нту.р 1включ1а ю11ся iК онде.н•еаторы
С25, .С26 :и С27. Сл едо,в ательно, да.н1ный ['енер.атор .от.н·ооитс я iК 1 1"м,у тиtП у вы
зывн ых у<етр О Й·С11В ' (•СМ . 1разд. 9.:2) ' Напряжение IВЫЗЬDВ.Н.ОЙ ч а·СТ·ОТЫ IC резюст.о.ра
159
R.34
типа СПО-1 ПО1сту~пает Н·а 'буфе,р1ный IК•аюкад на тр.анзИiст·оре Т 10 и далее
через :ключ
Kl
к 'IJ.x,oдy МУ .
Бели ,вызов осущест.вляет.ся од1ной зву1Ковой ча·стотой, то через резист о.р
R29'
от муль'!'иви1брато.р 1а .на транзи·сто.ра;х ТВ 1И Т9 1Подаеr~ся на:пряжен,ие, периоди
чески запир.ающее 1'р.анзи1ст.0 1р
щий к МУ, получается
Т 10, :в ·резуль'I'ате 'Чего 1еи,r>н.ал вызова, пост viПаю
прерывистым
шума. Если для вызова
одна
за
и
более заметным
другой
должны
для
слуха
подаваться
частоты, для чего нажи ма ют последовательно на две кнопки,
две
то
на ' фоне
тональные
схема
мульти
IВJ!\6р.атора !Не в1КлючаеТ<ся :в ·С·о1ста·в 'Г,ВЧ или 1отключае11ся от .це;п.и :1ъит.ания. ОтУШ f4Х2б I-f00011m. Ф(i,б ПJВ-2
·~
Л-2xJOOtJum. ФО,2ПЗВ-2
fГД-28
ТрЗ !1Шf4i25W;-J,lg;-i
СП-f б,Вк
.rt вхоВ Г{l'
I2x500DulПJB-2ФRt5~ ~
llfOOCIП П38-2ФО,б Л liJJ
.
ВыхоВ M!I
"
,_,zzoв
Р.и.с.
mет
1111.3. Cxe:vr.a
·от
пулы.а у~п;равлен.ия ДИС
перед·вии;ающег-о:ся
а1боне,нта
диапетче.р·
слышит
через
11:ро•мкогов ор итель
Грl.
В схеме p_
wc. ,11.3 1все
687; 807; 951; ![[117; 113116;
двенад;цать mызыв.ных 1:-.юд'Улwрующих 'Ч<:l·СТ·ОТ 585;
' 1'53б; 11810; .21112'5; 2'506; 1
2940; 31450 Гц - 1получаю1'ся
при одной и той же индуктивности 0,6 Г при изменении только емкости кон
т ура . Практически 1Кажд,ая из емк·О1стей С16-С27 1со1СТ.а.вляе'11Ся :двумя-т,ремя 11юн
де.н1саторами. О11носительно :болышая ,ра·остр·ойка ~смежных ча1стот ( а= ·О,18) об
лwч1ает ра1афиль11ровку частот и делает 'I'р·ебо.в•а.ния :к д·оlб~р,отJюсти элементов
селе~кди:и. в
JJИ/ШЬ 28.
п-рие.м1никах
1вызо·в.а
·н.а
:в1сех
ча,стот.ах
~небо льшой
.и
•ра.в ной
scer-o
~о:воль·но ttюд.роiбно 011шсан1ная 1В [40] аi!11П.а 1р.а тура ~~св.язь» И~меет щ~редающее
·YJC'I'po.йc'I'вo ·2-1ro ти1Па 1с 1аmтонО1м.ным.и 11:ене~раторами для •В'сех .вызыв1ных частот.
К1а1ж\дый ге.нератор !В!Ключ,ает 11Р·а1нзи1сто.р и ,колебательный 11юнту.р в цепи базы,
1И1ндуктив.но
160
1евяз.ан111ый с цепью
коллектора. ~Передач.а ·каждой
из
9{}-
:д'Вухчас-
тотных ко.мбинаащй. •ВЬГЗ•ова ·обе.апеч·ив.ает;ся ав'!'ома1"и:кой ;пуль'I'а rвызо,ва . Порядок
следова1мия те.х МЛJИ иных из ,вызьrв1ных ч.а.стот ,li173, 144·5, ,1683, 192:1, 2:193, 2437,
2687, '2937, 31187 и 3437 ,Гц .олре:делне1'ся элек1'ро1н.ным ;ком~мут.ато·ром ЭК, в
ко1'орый 1 вх·одят мульт.иви1бр.атор, дифференци,рующая :ц51ючк1а, 1'ри.г:rер и д·ва
~митте.рных :rювторителя. Промышленяый ,вып~у,Dк етой .а1пn.а·р.ату,ры, ~ра·бот.аю
щей с горизонтальными передающими петлями, был прекращен в 1974 r" так
юа1к
о;н.а
нер•екрыrв.ал.а
1С!в язью
~нщю·статюч1н10
шарокие
площад1и
в
а1р.м.ир.0:ван,ных
зд,анияос .
!Наиболее ·СЛОЖ1НЫМ •В ЫЗЫВНЫМ У'С'I'рОЙ•СТВОМ 3-IГО TИl!I.a являе'!'СЯ а1П1Пар.атура
«Телефу.нкен», в •1юто.р•о.м ·один кварц и1ап.ользуе'!'ся для ·образо.в•а•ния се'J'К.и ча
стот.
Носущая .и
к&арu.о·ван1ноr.о
а•мллитуде
и
модулирующие
1ге.нератора.
по1след.ующим
ча1стоты •О6разую11ся
Кол~ба.ния
.с
част.о-гой
дИ!фференш.и.рова.нием
из •Ч .а·С'I'ОТЫ
%в.а·рца
7,8.125
;к;Гrц
•О·Г·ра1нич.ив.аюттся
1II.реО1бр1азуiот.ся
в
по
ИМiПулысы,
с.одер1жащие ·гарм•о1ни.ки. С по·мощью колебательного !КОНТУ'Р·а 9 - я rа.р.мОIНИ•юа к.Гд .выделяе'!'ся и И"СiПольэуеТ>ся 1В 1к.ачес11ве иеDущей, Ча1стотами вы
зова ~служат :нечетные 1Г.армо.ники ч·а.стюты 62;5 Гц, 1Получен1ной делением ча1сТ·О·
ты кварца: 78\Ш,5 : 1QJ5. К1ажд.ая •Ч•З•стот;а IВЫЗ•о.в .а ·от 81 12,б до 2562,Б Гц д'олж.н.а
пройти через УIII·р.авляющую ключевую ла.м:пу. Пр·и ~нажатии .на пульте уl!!'р.ав
ления •На :к,напку, <еоот.ветствующую 1нo::vrepy ·вызываем·ОI'О а1бонента, 01Пределен
ные ключевые ла.мпы ·О11Пир.аю1'ся ,в 1Выб.ранн.ой 1II0.след·о1вательно.сти : в течение
70,3 1,26
од1ной •секунды l!It\Ред•ает.ся ча1ст.ота
f
{ 1,
з•атем ·в течение т.акО1Г.о же в·ремени
-
ча~стот.а
2.
Разно:с
межiдiу
:в1семи ·омеж.ными ,1·5 ча•с-nоrгами, •с·оставляющими
21'0 Jнщовых :ком•бин.аrщй, ~р.авен 1215 .Гщ; 011жюительная •ра·С1строй1ка ча1стот изме-
НЯе'Г·СЯ
125
от а = 812,5=0,1'54 ДО
125
а= 2562,5 =0,05, .а / не·оtбхОiЦИМ.ая д•о6р·О11НОСТЬ
элемент.о.в селекции [Jриемников .соотве'!'ственно от 312,5 до .100 [40].
~В у~ста1но,вке 3'-Г·О тип.а IПО·СТ·ояжтв·о ~а1бсолютн.ого разlНО:Dа ча·ст.от и :Из:менение
до:брсrmюсти [Jрие.м.ни11юв ло диалаз•о.ну я1вляю11ся .неиз1бежными, так каlК в1се
вызыв1Ные ч.аiСтоты 1нече11ные l!'.а.рм.01Ни·1ш .одной !Ква.р.ц,ова.н.ной ча1ст.оты 62,б ~Г,ц.
Пр.именен.ие же пос'!'оя.нного .абс·олют.ного ·раз>1101са ,вызыв.ных ча•с·ют (и, К·ак
следствие, 1р1аз.iюй по 1ди~а1Пазо1Ну 1до.б.рот·ности 1Прием·ни.ков) в 1Перед1ающих уст,рой
ст,в.ах :первых двух mшюв нецеле1соо1бр.аз1но, так как это пр.и iКО1Н1с11ру1ктИJВ.ном
вь11rюл.нении .~юни.жает ~ста6ильн.ость 1На1стр0Йlки п.рием1ни!К•ОВ .на ча1стот.ах, приrн.и
.мае-мых умнож1ителям.и 1С :1ювышен.н·ой до•бро'I'Н•Остью .
11.4.
Стационарные передатчики
Ни.же IП,ри:ввдены .с;хемы д.ву.х 1ста1Цион.арны.х 1Пе·редатчиков: 111а т,ра11зи
сто,р~ах и електро.н111ых лам1П.ах. В 1н~а1с1'оящее ·вр.емя передатчик.и ~мощно.стью,
требуем·ой дJJЯ 1и111дукТ1ив.н·ой ~связи, 1рав1н•ой !Цесятк.а.м, .ст.а и •болыiiему числу
'Ватт, в ыполяяю'l'ся 111а т.ра~нз·ис-nо•ра~х. Такие лередатчики имеют 1и•сточн,и.ки элек
тр·опит.а.ния 1меньш&о .нап.ряж е н.ия и 1меныших га.баритов , Ч•е•м ламповые, и IIIPИ
п.ра.в.ильном •выборе .режи•ма ,р1а1бот.ают до•статоч1Н·О п·роД{mжительно. Е1сJЪН же
темnер~атур.а
1в.озд ух.а,
•ок,р1у1ж ающеuо
1Передатчик,
М'змен.яе11ся
:в
нен·ор1м.ир·ова1н-
11ых :пределах как ~выше, та1к и .ниже 1ауля, Т·О ла.М1II.овый 1Перед.атчИ!К ~южет ок.а
заться •раlбо·т.ающим .наде.ЖJнее т р1а нзи•с1'орно·rо.
На рис. 111.4 приведена схем а стационарного частотномодулированного лам
по-в·ого :11еред1атчик.а ДИС. В соrст.ав ш~редатчика вх·од.ят : УНЧ (Лl), ча·стот.ный
мо..дудят.ор (С5, IR9, Д4, д4~ С9), 1воз•б уд.итель с .буферным каск.а..д;0~м (Л2) , фа
зои.нвер.СJJый ка1скад (ЛЗ) и .выход1ной iК·а•ск.ад .(Л4, ЛS).
~Усилитель ,н.изк.ой ч.а•стоты rсо:б,ра•н .на лев•ой 1rюло.в.и1Не лам1пы Л 1 (6.Н !Jl) JJO
.схеме х.атод.н.ОtГо ло в'I'орителя. Напряжоо.ие 1н:а er.o •вход 1По1стуl!Iает 1с ~ыхода МУ
п ульта
у.п.р.а:вления .с .а~шлитудrным .з.н1ачен.и.ем .на[J~ря.же.ния 3'О В
для уменьше
ния 1В.ред1ного дей.ств.ия ffl·oмex, .н.а·води.мых s iСоt1дин ительн·ом к а1беле, к.01гд.а 111ульт
от.несен 1на ·неоколько десятк·ов метров ·ОТ :п ередатч.ик.а . Это 1На1II.ряжение :rюни
жае'l'ся ~X·O.zIJHЫM т,ран.офор.матором Tpl и ·С ,в ы хо~д.а к атод.нога .по вторителя че
рез емк ость С2 1И ·рез.и•с'l'о·р R4 1Подае11ся на .амплитуд.ный ·о.г,ра,ничитель Дl-Д2
· (Д814i6) , др·ед•отв·р ащающий пе;рем.о.цуляцию лереда.тчика. и уменьшающий д.и;н.а.
ми ч еск и й диапазон в ходных уровней н а несколько (до 6-1.0) децибел . С ограни-
6-1 30
' 161
Rff51к
Rf2
Jбк
ДJД2Е
R2f 70к
/
/
/
/
-----------------~~-
Ри~с. Ы.4 . Схема ст.а11J;ао.нар:Н()Г<J ЧМ передатчи.ка ДИС
чителя напряжение звуковых частот подается через конденсатор С4 на частотный
м<ещулятор. Модуляция О1сущ«твляе-г.ся з.а •счет из.мен~н.ия э.к,ви.в.ален-г.ной ем'К•ОIСТИ
це!ПОЧIКИ Сб, Сб (подключен.ной nар.аллельно С7 1юнту•ра 1юз1будителя) п,р.и по
д•аче з.ву.к<Jвых ча.стот ~еисr".нала •К де·почtКе Сб, R9. IВ·оа•бу:д..чтель .со.бр•а.н по обыч
!IЮЙ ·Схеме ИН\11.УtКТИвн•ой 1'рехточки 1на триодн·ой ч.а,ст.и ла 0м.пы Л2 (16ФН1) . .д,нод
1ста~билитро1намн ти:rнr
ное н.а,пряженне ·В<JЗJбудителя
1ста~билизи1р•о.ва;Н·О
Д:вумя
Д814.Б. Силн.ал несущей частоты 1Подае11ся через С9 .и.а .сетку ла1м:пы Л2 (6Ф !П}
буферного каскада и далее через .Cll на амплитудны й ограничитель (на четыр ех
диодах типа Д814Б), срез а ющий паразитную амплитудную модуляцию . Спектр
ог·ра1ничлв.ает·ся фильтр•о•м ФНЧ , •с 1вых•оtд.а к о'!'о,ро.г.о 1сигн.ал через !П·ереключа тель
П26 тюсту.п.а.ет .н1а фаз·ои1Нвер1СiНЫЙ к1а1ск аtд ЛЗ (.6Н2П), .а за'Ге:'-1 на .выход1н.ой .к ас
~ка.д, 1с·обранный ffIO двухт.а1к1'ной ·схеме .на ла·мпах Л4, Лб (бПЗС). Налря~женне
~е-меще.ния у ·буферно.r.о и оконечного ка·ск.адо·в фи.к•аир.оваilшое <Jт :в ьш.ря ми
теля, у выходнОil'о •юа1ска.ца из1ме.н я ем.ое 1с сrюмощью ~реле Р 1. На ·В·ре·мя пере
дачи ic :д1ви.жка >rютен.циомет.р.а R32 через .реле под.ает.ся 1Н•Ор1малыное для ,р.а·боты
ла.м.п ~напряжение ~смещения. Во в·ремя 1п.р·иема · я~Ко·рь ~реле Р 1 о11Пущен и на
сетки
ламп
1вы ход.ного
1Ка1скад.а
IП·Од•ает.ся
!П•ОЛIН•ое
•на~пряжение
.выпрямителя
~с·ме
щения (~100 В), з.а1IJир.ающее вьыщц;1юй юа.с кад . Н а1П.ря жение от.ри.цаrельн{)]i
об.р.а'I'Н·ОЙ Сiвязи •с обм·оmи 111 1вьыюд1Н•о.rо т,ра.н.оформ.ато·ра через .рези1сто.р R28
по.ступа ет 1К катоду 1-й лаМIПЫ фаз.оинвертора ( ЛЗ). Ко1нтр.ольный прибор ИП
nоозв•оляет контролиров·ать напряжение з.ву.к·овых ча1стот ~(через лампу Л1), иа
пряжеи.ия 1вьm;рЯ!мителей •uмещения, .а.нод.ные 300 и 4150 1В, а также 1'ОК высок.ой
.ч•а1сТ>оты в .а1нте:н.н<Jй ~цепи.
162
Пf5XJ0
R27I
( о!За
сероечнilка
70°сmрочного mp-po)
75к
!Параметры 1схе'J!4Ы ук1аза,ны :для несущей частоты
85,9
й<IГц. Де:БJ:I.Э[\ИЯ _ча
ст,оты - 3,8 кГц. Выхо.д11-юй :ка1ска~д .на<!'ру·жен 1на ~петлевую .а,нте1н1ну через широ1кrоюJюсный трансфор-мато.р 1н.а феррито1в,о,м сердеч1нике. Мощность передатч.и1Ка -.не менее · 25 Вт. Лри у;ст,а,но,в-ке перед,атч.и1ка. mетле~вая антен1н1а 1н а1страив ает1ся ,в .рез·онанс сr~од•бор,о.м 1К-<J1нде~нсато.роо т.реJбуе•мой постоя.н1Ной е·м:~ю1с.ти ло мак
·симуму
тока
в
а.нт ен;не,
что
'определяется
в-ольт·ме'I'ром,
~подключенным
•К
ко.н
ца.м .резистора .1 Ом :в .це.пи .а,нтен•ны. Од1но'В1реме.iшое измерение ;н.а.пр.Яжения на
входе а.нте~н1ны позв·о.ляет •осr~·ре.дел,и ть !ПОд'в'од.и1мую .мощн•ость. Выход·н,ая о.бмот
ка
тр,ан1сфор-матора
Тр2
~для
1соJ'ла1сов.ан,ия
1со
.входным
1сопротИ'Вле~ние.,м
на1ст.-
1юенной петли в ьшолняе'\1Ся 1секцио1нир.ова.нн.ой, . ил.и требуе:мое число 11штJ<о,в IВЫ
ходн·ой ·обм·отки апр ед:еляе'J\ся э.юапер,имен-rалын-о cri·pи намI01же без р.а,;\!бор а сер
дечн·ика тр.ансфо.рмю•о р-а. Недо1ст.а'J\оа< ~схемы~ ,в ~ более щироко1м •сле~тре сr~о
бочн ых излуч.е~ний, чем ;пр.и 1приме~нен,и.и в •выходном IК·а.скаде 1На1стр·оенного кон
тура . Одна,ко .пр.и любой схеме мощн.о:сть этих нзлуче:ний дол1жж1 быть .менее
50 мВт.
·
Транзисторный передатчик.
·реда тчика на ла·мпах, тр·е~б ует
ча1стн·ости, .пр-и
отк ло.не:ние
ее
Перед,аТ'ЧИК .на траюис1'орах, •В отличие от пе
~более ()1J]ределен.ного и 1ст.а1бил1>ного · 1режи1ма, в
нал.а жива1нии. :Короткое 3,амьnкание Ю!1груеки 1или з.н.ач.Ителынuе
от
н ом инала,
кр.а тков.ре:vr<:.нное
на.руш е~ние
1схе~мы
при
•в.ключе.и
ном питании приводят к пробою транзисторов, в первую очередь транзистора.в
1в ых·одного каскад а. П оэто м у 1нал.юкивать nередатч-ик 1НеО16..х•однмо· при 1Понижен1НЫХ и .кон тролируемых н.а1п-ряжениях 1пит.а1ния и воз.буж~дения .
На 'РИС. 11.5 сr~.ри·веден.а ·ехема ла;б.о.ра1'ор.1юго .:vr,акета лер-едатч.ика. С у'Четом
6*
163
р.азброса п.араметр·ов
у
.р.азлич.ных екземff!.ляров
1'ранзисторо·в
~Н•иже п·ршюдя'l'ся
приближенные да·нные 1режи1м.а. !По расчету :д·вух'l'акт.ный ~к.а1ек.ад на тра1нз.и·СТ·О
:р.ах 'm!la КТ,805iБ 111.р.и 1Напр"511женни IК•олле:ктор:н·о!!'о 111.ита1н1ия 60 Б в к·рнт.ичеJС'КОМ
режиме должен ·р•а·ботать .с выход.н•ой 1м•ощностью 0~коло
100 Бт. Па·р.аметры
одн•оrо
тока
плеча
д.вухт.ак111юо-о
ка~окада
следующие:
имrrулыс
к1 олле:к1'ор.а
дiо
А, пост.оя.н.н.ая 1сосТ1а:вляющая колле.кто:рног.о 1'ака около •1,4 А; со!Пропrвление
~нагрузки 23 Ом; 1ншпр&жение iВ·Оз'6у.ждения 1\ В; .смещен.ие 0,6~0,7 Б; l:Ю'Верх
5
,н.ость охлажд·ения .ради.ат.ар.а ;\'200 •см 2 • Однако из 1 0.пыта ~следует, что !IJ·prи в·оз1мож1н.ых rиз:менен1иях ,н,а.грузки лучше О'i'бир.ать от 1в ых10.д;НОJ"О ~ка 1С1Кад.а менЬ11.Uую
·мощно1:ть: .50-70 Sт .
R2J
// +
560
'"'
~
KTJISA
~ ~ ~
R223к""""
~~
-Q " '
се~
""
.---~.-::::-~-,.-rz::r-.,~~~.,-~~~--,~-,г-~--:;::;;--~""'+JOB ~
+БОВ
Tlt~
CQ
Р.йс.
111 .5.
Схема ла~боратор.ного макета. т.ра1нзи1СТорн:Q\110 11щредатчика
Пред·01юнеч:ный 1ка1ак.ад р•а•бот.ает на Т·ранзяс'I'оре т.иi!Iа П701А с коллек'i'ор
•ным 1Пита.нием ·22 В,
·Отдает 1мощнО1сть 2,5 Вт
[1,р.и
:м•ощности 1в·оа6уждения
50 мВт.
.
В .к.ачест.ве !Воз.буд.ителя •и частотJюго модулян~ра :м·о.жет быть ис:пользована
схема н:а ,первых [!ЯТИ тр.а1нзистораос .(T.J-T5) ·описанноrо ниже ~ка·рма111.но.го
{!ередатчи:ка, 1Fидеж1но 1ра:бот.ающая ·в 1различil!ых 111ере.д,атч!!'Ка:х в течен1ие ~ряда
.Лет. Др.у!Г.им •р€!Шен1'1ем ~может ~быть ~схема, 1пр.иведенн.ая 1н1а р.и.с. .\.1 .5: охема
RC-.re.нe;p.a'I'Op1a .с мо:дуля.то•ром н.а полевом тр·а1на<и•сторе. Исшыта.иие схемы с
э11и.м .м·од;улят·ором при изме.нении темi!Iературы окру.жающей с.реды •от 120 до
. 60"С со!Пр·ово.ждал.01сь .изменемием с.ре;щей ча1стоты .н.а 1
что при несущей
частоте 39 rк!Г1ц 1с0Jст.а:вляло Л1f =i39'0 1Г.ц rи IВU'ЮЛ•Не ,д:олусти1М•О. Из"Менен.ие и.апря
же.ния з1атвор--<с·ю.к лолево.го т.ра1нзи•стора от 3,6 д·о 4,\1 · 18 1Вызывало ли·нейную
%,
.. ммуля.цию
частоты 1на 8 юЛц.
~На схе·ме для улрощен.ия .не :rюк.аз·а.ны цеп.и :питания, IК·онтроля и филыр.а
Ции 111ысших та·р::.юн.ик ,на выходе ·передатчик.а . В 1Передатчике «Связь» для 1ко'м
пеноеа.ции и:ндуrк11и&н.аго сО1П.р·01:и:вл·е.н.ия .а,нтен~ны .на·с11р·оЙtКJа
в резо.н1а1н~с осуще
ст:вляеТ1ся 1конде:н.сато·ром, вrключен.ным mо:слело.ватель.н·о ·С 1Петлев-о·Й .з.ите.н.н.ой.
Для :1юда:вле~н.ия 1в ьюших 11)а:рмо.ни.к в передатчике 1с:vюнт.и.р0:ваны три двухз;вен
.ных. фильтра, рассчитанных на нагрузки 75, 50 н 25 Ом .
. Генерат:о;р ·Несущей ·ча~стоты ·собран no схеме емrкост.ной трехточКtи с ча.стич
.ным в·ключением т.р.анзист.о·р.а в LС-к,J;нтур и •С п.а·раллелыным nи'J\а1н•ием 11юллек
торJ1 через · ~резисто1р . Задающий rенер.ат·О·Р р1а~ботает 1на той же фикси.рованt1ой
ч.а~сrоте, .кото·р.ая ff!О!д1ается в анте1Н1ну - 39,06'2 к·Гц, с от.носитель;ной .иестабиль
но.сть10 :±;•\ .,J0- 2 • Ст.а1бил.иза1ц.ия .....:. п.ара.метрическая.
· С IВЫХ·ода 1ген.е,р.атора IСИ•r.н.ал [!О1ступает .н,а эм,Иттер1ный !Повтор1итель буфер
, 1н-ог9 :ка·СК•ада, ~далее 1на. у.силитель:ный к а·с,юад •с тр.а.нз:ист.о:р·ом по •C.Xe>~ie 1с ·общим
э·миттер·ом .и через т.ра,нсформ.атор .на двух'J\актный ка·ак.ад с '1\р1а1юфЬрматор•ным
':i:64
;выходом, з.атем 1н.а 1фИЛЬ11р ниж1н1их ча1стот .и ли.нию к 1МОЩ1Ному блоку несущей.
В блоке усиления несущей работают еще четыре каскада. Предпоследний
каскад одн.отактный, .а :последний
-
дву.хта,кт.ный 1Н•а тр.а•нзисторах т11ю1а К:Т802А.
В блоке усиления модулирующих частот также четыре каскада, из которых
предпО1Следний однот.ак11ный, а !Последний - двухтаrкт.ный 1н1а тех же траtНзwсто
.рах ти,п.а ктsа2.А.
М·Од'УЛЯ!ЦИЯ О.суще:с~вляется ;На К·ОЛЛеК1'0рЫ тра1НЗИС'ЮрОВ iВ Ь!ХОДН'ОrГО IКЗ1СКад.а
1 блока •Несущей .
Модули.рова1нный
1высокоча1ст·отный >С.И!!'Нал
через
•выходной
11JJ·а.н.офор.м.атор и оди.н. из ~фильтров .нижних ч.а·стот []Одаю11ся .в mетлевую а·нтен
IНу . Мощность выход.нDrо :вьюо.1юч,а·стот.ноrо к аtск ада 1перед.атчика
25
.Вт.
Карманные приемники
11.5.
Приемн:и~ки, 000С1Печив.ающие .избирательный Еьrз,о.в, т. е. п.рием ·сигна
лов
·г.оль·к·о
з.ада.tН.ной :ко.м·бина.ции 1вызы;в1ных ча1стот, доЛJжны в ,режиме дежу.р
Н·Оil'О приема rютреблять .м.и1ним.аль-ный то,к ·ОТ источ1ннк.а електроmита1ния, а n·ри
;воспроизведении 1с.ИJrнало:в вызов.а и ·речи •р·а•ботать 1с сr-ро.мко:стью, [Jере.крываю
щей задан,ные у~овя.и 1аку1стического ш ум,а . Однако у.сло:вия .и1апользов.а.ния свя
з.н 111а нек,оторых пре~щnр·иятиях указ ывают на н еобх.о;~:имо.сть осуществлять ав
то:'.!атический 1ПеревDд :прием.н1ика из режи1ма ~приема •Вызо:в.а в ,режи.м приема
речи (для 'Че.rх> надо р.аоширить 1п·олосу .прсmуак.аемых 1прием1н,ико:м ч.а1стот) ,- что
бы iНе за1ннм.ать для переключения ~рук у 1абонвн1'а, и сделать п1риемн.ик и~0кро
безDпа1сным при р.а·боте ;в 1rазосmа1сн,ой среде.
.испол,не.н.ные •без учет.а .ук.азанrных т.ребов.аний .
Ра·оо1от.рим ~с:на ч.ала
п0рие:мник,и,
На 1рис . 11! .6 :пр1И1ведена •схема ЧМ .п1р1ием.ни.ка ДИС iдЛЯ несущей 8519 К.Г.n.
Прием•ник пряrМо·rо у·силен.ия ·сиnнал·ав одноч1а1стот.н·ого мзбир.ател·ыно['о вызова и
реч.и,
конст.р·уктив.но .Qiфор.мле.нный для н·ошения 1в 1на.r.руд1иум ~а·р1ма.не, 1п1редназ
'на'Чен для ~.а·боты .в ;цехе tc. ур·о в 11ем 1Шум.а .ВО дБ ~при :р.аз1но<:е 1не;сущих ча.стот
двух rер•ритор.и.алыно 1бл-изких •сетей 1связ.и ·на 31 юГ1ц :и ~более.
R9 fк
Ри~с.
l 1.6.
200
:-1,Вт:
Схем а
г-- -~ ------------------
-кар.ма1н 1ноrо
ЧМ
1приемн 1nк а
ДИ·С
с
·ВЫходн·ой
·Мощн•осrью
Ll , LS -2,15 мГ; L2, LЗ, L4-l,i)75 мГ; Lб, L7 (1/)- 2,0 мГ; Wп /w 1 =4; L 8 (11 и lll по
fOO в итко в), ПЭЛШО-0,11, 1,2 Г на тороиде 2000НМ1 20-5-4 мм (1 и IV по 100 витков) .
ПЭВ-2-0.15; Ll на ферритовом стерж не Ф-600, диаметром 8 мм, дл и ной 65 мм; L2, L7 на то
ро ида х IOOOHMI 10-6-4 мм; С!, С9 1450 пФ ; СЗ, CS, С7 - 2900 пФ; С2, С4, Сб, СВ - 186 пФ;
C JS* - 1600 пФ ; С lб* - 1450 пФ; Tpl - типовой согла сующий трансформа тор ; Тр2 - типовой
выходной
Ма-лн.итная
а•нтен.н.а
на ферритов ом
·t ха,раоперж:тичеюк.им >С{)Противлением
·l О
·стерж.не (Ф-6·00) .н.а,гр у жен,а .на ФСС
:кОм, о·сла·б ляющи.й ,на 40 дБ ·м ешаю-
165
ший сИJ1н.ал 1п1ри .р•а•астрой:ке 1на
;на вх·оде :пр·ием.ника ;не
стsен1но •С С14 (•р€З и1ст·о,р
.~·В•а
ыа1скад.а УIВЧ
у•меньшить
(Tl,
потребление
31
'К.Гц. Бели 1аблизи ~нет ~второй ·сети .авяз.и, ФСС
i!Iраменяет,ся и 11юнтур
iRl т.акже ис.к .~ючае11ся) .
LlCJ
1
·оiбъед,иняе11ся
Не1!1Осред
Т2) :в1ключены [Ю .пиl'а.н.ию :п 0;следо·ватель.но, чтабы
и1ми
тока
i!IpИ
.использо.вшн.ии
.с р а s ните.пьно
большого
·н.а:пряже:ния -батареи , к о1'о·ро.г.о Т~ребует У.НЧ д.а1нноrо •п,р ием н ика. У·силитель
а1М11Iли туд1ный юир.а·н ич,итель (ТЗ) ·В·ОЗ·б уждает ча·стот.иый 1детекто.р на ра•астроен1ных 1к онту.р .ах, ло1сле 11ю·юр·оrо ,в·кл юч эе1'ся э·миттерный п.о·вторитель (Т4). Т1ра.н
.з.исто р ы огр.ан1ичителя
.и
э.миттерного пювто.рителя
:в·ключены
по 1П.И'J)а1нию
IП О\сле
до ва те льно.
с SЫХ•О!Ца эмиттер.ИОJ'·О iЮВТО•р.ителя ·СИJГНалы ЗВУIКОВЫХ ча•стот проходят 1да
IIIO д:вум :це:пя.м . ТоналЬIНая ч.а•стот.а изоб.иратель·н ото 1В ызо1ва 1с 1Напряжением
80-ilOO мtВ .по1стуm.ает к ум.н·ожителю 1доб:р·отн·ости (Т5), 1р:а•ботающему как узк1 0по.~·о.с·f' ЫЙ фильтр •С шнри1ной пол•о.сы iП,ропускания ,15 .гц. Тр.анз.и·стор Тб .выл
.~ ее
:рю1ляе,т н1а:п:ря1женяе т.ональн·ой ча1стоты
выз·о.ва и .выпря·мле.нным
напряжен.нем
от ир ает тра1нз.истор Т7 .1 -1ю ка.ск.ад.а УНЧ. Т.р.а.нз.иостор Т7 вместе 1с выход1ным
к а·скад о.м (ТВ, Т9), 1югд.а mереключатель Пl :нах·о,д,иl'ся ;в :положе.и.ни Вызов,
оi5·р аз ует генер.атор, nе.риодич·ески подающий к гр.ом11шго1в о.р:ителю посылкн то
,на льной ча•стоты 800-11000 IЛц. У1слышав эти 1посы.1ж и, а1бояент nерев·одит пере
·ключ.атель · П 1 1в Jюложение Речь, р•аз:рывая ~этим ~це.пь лоложитель~ной . 01бр.а.т.н1ой
~;вязи между 1выхо11юм :прш~мн1и:к.а 1и 1баеой 'J)ранзист.ора Т7 •И m.ревращая ffюслед
.н ие :.ц.ва ка~окад.а •схемы сr-енер1ат.о.ра в 1с:хему У.НЧ л,рин.имае•м ых речевых ЬИif\На
лов, по~ступ.ающИIХ к Т7 ют ~миттерного 1I10.вто1р.ителя Т4.
Чувствительность i!I.р-иемник.а •ПО :вхо,цу- не Х'УЖе 5'00 1м~КiВ, •Вь!ходная ·~м·ощ
но сть - 2·0'0 м!Вт. Т1ок в .ре,жи1ме дежур1ноr·о 111рие.м.а - 2 .мА, ~п,ри •Отдаче н.аи1боль
шей ·мощ.н.асти - до 40 ·МА.
В·ОЗМОЖJl()IСТЬ ЛОЖ1Н ·ОJ'О •сраб.атыва,ния 1ВЫЗО1Ва ·от юмеж.нюй . ча.стоты .исключе
н.а те :1f, что умаюж.итель д·обр·от.ню1ст.и :не пропу·ска·ет 1На1I1•ряж~н.ия, .,д,ост.аточн·оrо
,цдя 1В ызо•в1а ·н.а эт.ой ча1стоте. То.к IIIOIКOЯ 1В :п.р.иемн.и:ка х жел.ателын·о и.меть· ~м.и.н•и
мальный. При указанном режиме заряд аккумуляторноЦ батареи типа 7Д-О,1
1ра1:1счит.ан на
'Рис.
·l 1.7.
40--45 ч •ра•боты.
Схем.а ка•рм.ан1Н·О1rо АМ ·п1р.ием1юша «Телефу,нкен»
На ри1с. 11.7 1П.р.иведен.а •схе-м.а АМ .пр.иемника двухч·а.стотноrо .выз.ова «Те.п е
·ф у.н ке н». Си.nн.ал 1с 1м1аJ'н,итн·ой ан.те1н·ны m·о·сту~пает .н.а трех.к•а1скад:ный УВЧ (Т 1,
Т2, ТЗ) . Связь ~между ка.ск.ада•ми - рез.истивно-е'.l'К·ост.н.ая. iВ 1-м ка.скаде УВЧ
п·р.ю1.е1Нена АРУ : че.м •больше 1оилнал, тем. больше •п·оложительное напряжение ,
.1I1ост улающее 'С 1н.а1г.рузк.и д.иода Д2 (.с С9) .на базу тр•анз истор.а Т 1, тем ~м еньш е
т о.к и у~силе.ние 11·--го ка 1скад.а. Однов.ременно возр•а.ст.ает :в х·одное -солр·о ти вле.ние
тра1нз.и1с'J)Ор·а Т 1, шу.нт.арующее .анте.нну. Этим у,'.'fенЫшае'J)СЯ m·олоса 1I1·роi11 уюк а н·и я
а1нт·енно.го кон'Гура. Что{)ы су1жение mол•осы не ~было ч.рез·ме.р1ным, к .д€1ПИ к о л
.ле.ктора 1-ro 1К1а,ск.ада JЮi!L1\ЛЮче.н диод Дl . ~При ~большом 1снмале дио.ц ОП1И-
J66
;р.ае'I'СЯ и, шунти-руя .а.н.тен·н у , ;сох,р.а.~rяет .не о1бх.о,д.имую шири111у поло;сы. Аш тома
тичеСR1ая .регули.р·о.вка .усиления сr~ач.и.нает 1ра1ботать 1ПрИ н.а111,ряжен.ности ~магн.ит
·ного п.оля, р·а.в1н1ой О,1 1 "мА/,м . При э·юм на:11:р.яжен.ие ·на баэе т:р.а.нзист.о.р,а Т 1 ·р.а.в
н.о , !{)О ·YIIК!B.
Иэ16'И;р1а:телынО1сть пр ж~мн.и.к:а
по ;высоuюй ч.а1с·юrге оп•ределяеТlся
а1н-
те.н1ным К•ОН.ТУ'Р·ОМ.
'
Си.гн.алы з1вук·о.вы.х ча1с11от •rюсл·е 1дио1д.а Д2 пастулают -одно.в•ремен•НО на iд·ВЗ
~
у м.но жителя д·обротно1сти: ·1-й У•МН·ожитель, получая rшта.н.ие от 6а11а1реи, :в.сегд·а
оо·гоп ;к .п.рие.му ; 12-й у.м1н•ожитель iПита.ния •ОТ ~бата.ре.и .не и ме ет, а1оэт0ому на 1-ю
ча,стоту кодовой ;к ом<б.ин.аlll:ИИ •ОН .н.е ,реа.гир ует, д.аже если эт.а ча1с1'ота ,сов1пад.ает
с
er-o
·резон а.н·сн.ой ч.а•стот.ой . Е1сл и
ча1с11от ой
1 -о о
у.множителя,
'ГО
1- я час11011а кодовой 1Ком1б ИJн1а1ции 1со В1Па1д.ает с
ют.р,ИJцательные
.0·11н О1ситель.н о
земли
:rюлув·олны
н ап.ряжения ·На кою·уре LбСВ ют:пир.ают тр.а.нзист.ор Т5 и через ~него заряжаю'!
конде!l!сат.01р С/О. Эт.от К·ОНде.нюа11о•р, 1б у~1tучи з.а1ря1жен1ным, 1служ.ит и1с11оч1ником
пит.а н.и я для 12-,г.о ум.н·о жителя . ,Если •1З.с11ота 2 кодо;вой IКО МJбИJНащш 1со1В1П1а1дает
f
с
ча~с'J\отой
.н.ас11ройки
•С •вых ода ,последне.г.о
в ыл.ря~мляеТIСЯ J1 за:пу>0кэ.ет •Генера'ГО,р З'ВУК•ОВОЙ Ч·а•СТОТЫ 1ВЫЗ1 О:В·а на Т·р .а·НЗ1ИIСТО.ре
.Т7. Чаю'l'ота ·в ыз о,в.а у~аил1иiвае'J\ся тр.а,нзи:сто:р•ом ТВ и п оступ1ает :в телеф 01н Гр.
Однов·ремен1но через .диод Дб 11юдаежя .напряже.н.ие, iП•Оддер·жив.ающее з а1ря.д
;ко111деJJ1сат.ор<Э. CJO iд.ЛЯ IПИ'Мния т.р.анз.и1стора Тб. Для IП•р.о.слушив.а.ния ~ече1юй
инфо.рм.ации НЧ 1Ка~0кад IП.риемн,ик а (ТВ) .с 1Помощью [!ереключателя П 1 через
;KOHi!te<H•OaT·Op 0 14
2-;го
у.м.нож,ит·ел я,
то
1ншпряже.ние.
llЮД.КЛЮЧ·аеТ·СЯ iН€ЛО1 Сред1с11ве.н.но ·К JJ.ЗГрузке .ДИОд•а Д2. Т,а!К Как
IВЫХОДIНЗЯ IМОЩНО•СТЬ .УНЧ мала (;порядк.а ·1 1М1В т ) ' [!рИеМ·!LИК •С теле.фо.ном :ДЛЯ
1Пр>0слушипза.ния речевой и1нфо,рм.а·ции 11юJIJ!Ю1си11ся ~к уху. 1В ре.жиме ~молчания
.;rют.ребляемый [!1р.ием111и~1юм ток ~ра.ве111 {J,7 •мА. Р тутный sьrключатмь отключает
.п:шта.ние , косда :приемюrк .н.а~ю:Д.ит~ея 1В гормвонтальном :п.оложении. З.а.ря~а трех
8.'К'Ку1мулятор.ов €МIКОС0ТЬЮ ю"16 А ·'Ч iд'О'С'МТ·ОЧн.о !дЛЯ 1140 "!- 1р1а1е>оты.
шу1М1НЫХ
s
110.ме.щениях
tдля
•визу.альн·ого
1выз·о,ва
1В
•ОК·о.нечно1м
1Ка1ак.а~де
1и1спользует,ся
допол
.нительный тр.анзи1стор 1с ла.).шочкой 1на:ка:Л.ивания в ~кмлекто1рной цоои.
01\су"тют:вие 1в
у.м11южителях д·оброт.ност.и 1Приемюrк0 01в к<Телефу.нкен » · отря~ца
тельной о.О.р.аТ111·ой с.вязи ~уменьш ает •сtа·б.ильность их 1р1а·боты . Визу.алЬ.но~Го · ~Вы
зов.а .не .всетд.а д·о,с11атО.ч.н.о ·в шумных 1П•омещениях.
_
Пути
уменьшения
расхода
элех.тропитаiiиЯ
в
режиме
приема. -
дежурного
Чем ~Меньше Т<ОIК, потрерляе~ш й УIВЧ, . тем •менЬ1Ше его У'Силение. 0.цн.а.к·о с а'юяm :
.ле.ние.м . т.р·а.нз.истаров 1н·овых · типов возмож~Но-стИ . ,создания · эффективво ус.и.ii·И
:В,аюЩеir'о и SKOЖJIMИЧ1H'Or·O :по :пит,аниЮ УВЧ .р.асширЯЮ1\СЯ. т.а1к, ;раз·р·а6от~а1н.ный
.на транзи~с'!'Ор<Э.х ти1П.а 1ГТ309Б _ УIВЧ, [!Отре:бляющий 'ЮК, зн.ачителыно меныш.Ий
1 .мА, окаЗ'ался 1ПО ·ук:И.irению эффектишн.ее УВЧ оттiюан111°осо лрiИ€М1НИ1Ка ДИС .
.ПрИ 6'граjшчен11юм jПереладе темпера.туры .о·кружающей 111рие.мник среды :Цля
.авяз.и в аюмеще.:нии или iп.ри воше.н.ии 11фием1ниюа 1в к1а:Р.1мане · оде.Жды oтдe.Jiьilo
•ОТ 'Гр·омк.о.го.вЬрителя 1н.а ~плече ~до•ст.аточно 1\олле.кт<»р1ной ·ст.а1билиз.а;ции р.а6очей
точки, что эко н омичнее. п о питанию схемы с т ремя резисторами .
СхеМа автоматичес.кого перев,ода с приема · вЬtзова на ' при·ем речи.
Такой
.а;втомати чос:кмй :пере.в·од, идключая ·р·а·схо.д элек11рош111а•н.ия в УВЧ при дежур
~юм :п.рие.ме, кр.о.ме 1'or o, ·м.ожет 1бьпь .и•споJiьзов.ан д.ля ,нек отор.ого упрощения
:n·р.ие-мl!!И:К•а
[!утем
лрием н.ик·а, что
п О1сылки ·С пере.д.атчик.а
делает ,ненужным
'Ча1с тоты
•Вызоs.а
дл я
а1В1'0trенер.атор, 1вх·одящий
,
к.о·в ДИС и .«Теле.фу.н·кен».
в
гро.м.коr·0·ворителя
•со1ста.в
пр,иемн.и-
.
Схем.а устройства, ·ВЫilюлнен.н о.го .н.а •ми1к,р 1 осх ем е 2УЭ18141, дан•а ·Н·а .р.и.с. 11.8:
:Прщщип 1раlб оты э акл ю чается .в •сл·еду ющем ['55]. 1К•онтур -L2C2 1на1стро ен н.а ча
-ст.оту >Сиrн:ал.а :вызов.а f. !Пря ·от~сут.ств.ии IНЗ !Входе у,ст.р·ой1ств.а тюсылки ча1стоты.
f
н.а[!ря.жение, -о.бр.азующееся ·Н•а к.он туре З•З .счет [!ОМе.х, 1ме.нЬ1Ше i!Iopoгa 1ср.абаты1Ва1На-1я 1ВХ•Од1наго ;к.а1ак.ад,а 1н.а 1по.ле.в.ом т.р.асr~з1исто.ре Т 1. Ло,ро.r с:р.а·батыва.ния оп~ре
деляетюя конт.ак11ной :р.азностью :поте.н.ц,и алов р-п~е.рех·од.а тр•а 1нзис11о·ра Т 1 и
р ЭJв·е.н :пример•Н·О i0,5 В . Со.пр·оти.в.ление .к.а1н,ала IП•оле.в·о.rо· Т>р а1Нзи•стор.а <'VI:И ни.маль·н о
.и 'Падение ,напряжения ,н а неУI .ме н ыше, че.м т,р ебует~ся 1д.л я 011nи.р.ан ия пе.рех•од'а
з апе.ртоrо тр.а нз и1ст ор.а Т2 .в :гор о.го к а•ск.ада . Сиг н,алы, [! Ост у.п ающие. н а вх о.д п о.с .ледJНе.го черев :конденсат.ар СЗ, .не у1сил ив аю11ся .
.
При [!ОIСТУiПЛе.ни.и н.а комту.р
к о.нтуре·
д·ост,и.гает
тактной .раз1но•сти
rL2C2 1СИ111н1ал.а ·С ча•стотой
ма:ксима.пьн-ой
поте.на.r,иалоiв
а 1м1Пл и туды,
р-n-iПерехода н
f
1на1п,ряжен ие на эт.ом
превышающей
н.а/!J.ряже.ние.
·н.алряже ние
запирания
кон
т.р.анзи -·
<С'ГОр•а Т 1. illip и эrом отлирает.ся- р-п-пе.реход тра1нзисто.ра Т 1 и 1Начинает~ея бы:т -.
167
рый за;ря.д i!ЮНден~сатор.а Cl. Время У'СТ.ан·овления
ре С 1 ·апределяет.ся из 1п.ри~бл.иженн.ого сооl'н·оше.ния
ly ~ 10С1 (R1
где Zк
-
нап.ряжения 1н.а
конд е н1с ато
+ Zк + 2Ri),
экви.в.алентное •С·ОIП·ротивле.нIJе .~юнтур.а 1н.а •Ч 1а 1стоте
·f; R i
- 1сОПFJОТивле
ние оmертог·о р-п-лерехо~да 'Гр а1нз•истор.а Т 1.
R5
Р·И1с . •н .8 .
Схем<~
.а;втомат.нческого
перевод•а
с
nриема выэО1Ва .на :прием речи
1По.стоя1Jшая времени за.ряда ~юнде.н•сат·ора CJ .выби.р.ае.т1ся .из у сл оiВ.И Й ~е.р.а
батываю1я )'1П'Р·авляющею 1К.а1ска.ц,а ·от :кр.атковре.менных посьшо1к ча,с'!'оты
lf
f
1неоср.а1бать1.в.а.ния 1!1.ри ~дей~ст·вии .и1мпуль.сных пом.ех 1н.а ~в.ходе . На пр.акт.и;ке пос-.
тюя,н.ную времени з1а•ряда кон.де.н~саl'ора Cl увеличивают :В1Ключением iВ цепь зат
iВО.р1а тр.анзи:ст.ор.а Т 1 допол.ните.льноrо ·с·оп.рот.и1в;1ен.ия R 1. Этот 1рези;стор n.редо
·ХJращ1ет 1'ра.нзи1сто.р Т 1 от :П·рО1боя iПри mереrрузк.ах
mo
.вх·му, о~Грани11ивая ТО11{
3атвора, ill, ;к,р•о.ме. l'oro, позволяет .р<е.ал.из•о:в.ать iд·обротность конту.р.а L2C2, •близ-.
кую 1К СО·5С'ЛВ€ННОЙ, даже :В mepsыe mерИ•ОДЫ ПОСЫЛ1КИ ча;еrоты
'!ЮГ.да iВХОД1Н•Ое"
f,
соороти-вление затво.р.носо детектора
~невелико
f
.
. J1o окончании ПО•СЬШКИ 'Ч<l,СТОТЫ тр.анз.ИСТ·О·Р т 1 о·юазы в·аеl'СЯ за1Пертым 1на
IП'ряже.нием н.а IК·онденсато.ре Cl, 111ревос.хо1дящим !Напряжение з.али.р.ания. П осред
·сrвом . .р€ЗИ1сторов R2, RЗ, R5 т:р•аНзИJсrору Т2 обеопеч.и.вае11ся •НО.рУ1оалы1ый ток
смещения. Он отi11ирае11Ся iИ усиливает ·сигналы '!!ОЛ€3Ной и1нфор.ма.ци.и, в ыде
ля·емые. в :На~ГруЗ1Ке
. 3-ависимость
.
пров·о,дJiмости· кан•ал.а Т 1 от ·времени определяется выр.аже1н ием
И~:._ ин.у ехр ( - / --с)
G-G
-
о
и·
RC1
,
о
где Ин.ч -уста.новнswе.е.ся з.начени е ·вьnп.рямлен•н ого н.а1п1ряжен.ия на ко н.де.н.са
торе. С/; 't - длител1>Н'D'сть посылки ча•стоты of; ~ - ·сол.ротивле.ние р.аз.ряд.н·о ~
цепи (р,а1вное. •СОП•р•оти.вле.нию 1Параллельно.г.о 1с.оеди1не.н.ия 1сО1Пр·от!fВлвния утечки
КОНJJ.енсатор.а Cl и с·о1Пр·от.ивления р-п-лервхода за:nертого т.ранзисl'ор.а Т 1).
До тех :пор 11юк1а · вЫIПолн.яе.тся у~сло.вие И п >И' о, 1'.р.а.нз.wето,р Т 1 находиl'ся,
в з-юер'!'ом ·с·о1стоянши .и •обе.сттечиiВает.ся ,р.а•ботооn·О'СО16н 1ость.- к.а.скад.а н.а тр а.нзи
•старе Т2. 1В,ре.мя 1р.а~боты rrюследне.го ·оореде.ляе11ся 1Постоя1н.н-ой ·вреУiени цel!J,Jt
1р.азряд•а RCl. Т.ак к аlК ;велич.и~на 1со11р·о ти.вле.ния раз ряд~ной цепи может ~быть.
1дост.аТ'оч;1ю ,велика, Т·О даже. 1При ем.к о·сти к·онден·оато.р.а .Cl, 1ра.ви.ой 0,1 · I0- 6 Ф,
время, •в течение коТ'оро,го о:бе·ап еч ив·ае.1'СЯ ,р.а 1б отоспо.собн•ость 1Ка•ск.ад.а, собра•111ног.о н.а т,р•а1нз ист.оре Т2, ~южет ~со.ста в ить десятки м.и.нут . Бели 1н ет ~нео.бходи
мости ,в -боль1Ших :П<JIСТ·ОЯ•нных .вре.Уiе,ни, то ·Между затв-ором и ,и.стоком Т 1 под
ключ.ают
-р€ЗИ1сто.р
тивле.ние.
R,
t:68
ic
•С·ОП1роти1влвние.м,
,н,а
·од.ин-два
1По,ряд1ка
.мeHЬll.llИM,
чем
1с·0:про
·Сильно за·ви·сящее •от те.м:перату,ры и :н.а,пряжения з.атвор---.и1снж .
~По .ок.онча.н.ии ·р.азряд.а ко,нд€1Н.сатор.а Cl проводим·о,сть транз.и·с·юра Т 1 111ри•
н.имает маJЮсимальное з:н.ачение Go,
ч·ю
.вызывает за[!.ира1Н1ие тр•а~Нзисто:р•а Т2 ..
В .результате сИ<гн.алы, 1посту.пающие на ег-о :вход, не усилисr~аются. У1стр.ойоств о·
возвращае'J1Ся 1в и1сходное •со•стоя.ние и •бу~Цет •нах·одитыся .в .ждущем 1Jежиме до ·
прихода следующей посылки частоты
f.
Для 1из-бцратель.но1го []'риема ~В'УХЧа·С1'отных i1юм15ина.ций 11ызова .и•слользу-·
ют,ся два оо.и·еа.нных уст·р·оЙlств.а , (•ом . :р·ис. 1J .8). Пршн.имае·мые сишалы П·одво
.д:якя к ~Колебательн.ому 11юнту:ру l-iro устр·ойст.ва .и к ~соединенным пар.а.ллелыно·
в:х·од.ам 1Вторых 1ка1С"К.а,дав обоих уст.р·ой1ст.в, Бели il·-я 1Вызыв1ная ч.а.ст.ота совпа
дает •с ч.а.ст.отой ко1нту.р1а 11-т·о у.стр.ой.ства, послед.нее 011Пирае11ся, отк:рывая путь .
п1рин:и.м.аемым 1си1Гн.алам 1К •соедине.н.но•му ,с 1выход·ОМ 1-.го у~стр·ой.ст.в.а колеб.атель
IН·ому контуру :2-<Го 1у•стр0Йlств.а. Бел.и 1'еI1ерь и 2-я ча·стота ·ком1б.и.н0 а.ции со.в:п.адает·
с 0частоrой 2-iro контура, то 2-й к.а•ска.д .2-1го у;ст.р•оЙlства открывает.с.я и пр.и.и.и
.маемые сигн:алы 1&ос:пр·оиз:в1одятся •Г:Р·ОМIКО.Г·о.во.р.ителем.
11.6.
Rармаииый передатчик
Пере,д1а.тч·И1К ч.а1статномодул.и;р.ав1а.н.н ых
колеб.а1шй ДИС .на1г.ружен н.а,
корпусную антенну - многовитковую рамочную антенну с п лощадью витка S =
=70 •см 2 , кар1Кас ~ют·арой 1СЛу1жит .одн.ов.ре•мен1но корm·ус.ом пер.едатчика . На •
р.и~с. ·Jl .9 nря:ведены дан.ные ·схемы для ,р·а~боты на чапоте 1132,8 к·Г.ц.
Ри•с.
1'1.9.
Схема ка.р·манн·о.го ЧМ передатчака ДИС:
!'езисторы УЛМ·О,12; L/ - 6 мГ на тороиде IOOOHMI 10· 6·~ мм, расколотом и склеенном•·
эпокс..дноit· смолой. w=200 вит"ов. ПЭЛШО ·О, 11; Тр/ на таком же тороиде, Ll-2 - 0,15 мг;_
it=IЗ вl!Т'ков, ПЭЛШО ·О,11; Ll-3-1,5 мГ, w=30~35 витков, ПЭЛШО·О,11; L2-З,25 мГ, .
рамочt!аи (корпусн ая ) антенна З+ 147 витков, 8 = 70 см '. ПЭВ·О , 19
Пере,д•аТ'ЧИtК 1в:к люч.ает tК.а1с~а.ды
\'•сил.ителя .низ1кой
ча1стюты
(Т 1,
Т2), моду-·
лпо.ра (Дl, С4, С5), в·озбудителя (ТЗ, Т4), .буфер1ного .ка1С1Када (Т5) .и у·сил.и теля .М•ОЩН·ОСТJ! (Тб ).
.
.
Двухк.ас:ка.д:ный УНЧ ·С .непос ред ственной. .связью ~1еж.ду к.а.ск а.дами ,ра·есчи-
тан на работу с малогабаритным шумозащищенным дифференциальным мик
рофО1Ном ДЭМШ. iНа1г-рузк1ой у.силителя я•вля·ется резисто,р R.5, 1Н•а.п1ряжен.ие с
К·оторого П•Од0аеТ1ся
на ·М·о,дулято.р.
;В ~качестве •модуля1'ора 1и1спользуется за.пертый диод Дl ти.па Д8!4А. Пр.и~
изменении
.в
пряже..ния,
111ода1в.аемо:го
такт
•СО
з:ву;кО!вым.и
.н1а
диод,
ч.а1стота1ми
.изменяется
речевых
е мко,сть
1сигн.ало·в
за:пи.рающего
по.следнег-о,
1на
подключе.нн,а я:
пар.аллелыно IК'О1Нден·еа1'орам Сб, С7 Jюнтур.а -в·оз:буди теля . Этот ·конту1р с остав
ляеТ1Ся
саI01J·ав
посл едо.в ателын·о
включенными
и.ндукт.ив•но:стью
Ll
.и
е.мко•стью 1К.ОНiден
Сб, С7, .цепочки С4, Дl, С5. Поэто0 му .изме.не ние ем.кости диода Д Г
изменяет и частоту IК·О!Нту,р.а возобудителя.
х.одт.~ой де.вшщии ч.а.стоты 3--З,'5 1К:Г.ц .
Схема
о·беслеч.ив.ает п·олучен.ие необ
!Воз·будитмь на тр1а.нз.и•с1'оргх ТЗ .и Т4 юо:бра1н iПО ~схеме с 1непо.средJствен
•СВЯЗЬЮ 'Между .ка.е~кад.ами и tC Ц€1ПОЧ:К·ОЙ i!IОЛОЖИТеJIЬНОЙ о;бр.ат:НО·Й iСВЯЗИ
·через ИtНдуКТИ'ВНО•СТЬ J_.j tИ е·М.КО1СТИ, tСО'ст.а.вляющие IКО1!111УР IВОЗiбуд.ителя.
~:к:.а.е~кад :На Т·ра11з111ст.о.ре Т5 одно;в;ременно ·служит 1буфер·о.:-.1 и удвоителем
·ло й
ча1ст·оты, .бл1аrоJ!!а1ря чему 1Пр.актичвски .и~сключено влиян,ие на :р.а.боту :воз1буд.и
·rеля ·о.ко·нечного ·ка.е~к·а,д•а
его IК·орл усно й ~антен.ной, ох.ватьrва ющей ;схему пе
· ред•а.тч.ика. Применение то,р·ощ~аль1н ых 1 с€рдеч1Н.и·ко·в .с высо1юй :м.а~nн.итной 1Про-
•t
·ницае•мостью
.в 1К·онтурах :в·озtбуд.ителя ·и 1буферноnо ка.ск•ад.а уменьшает влия11.ие 1Н.а ра•боту к.арманного fflередатчика •междуюа•с1шд.ных па·разит.ных с:вязей и
в1нешн111х 1м.а1г.н.итных iПолей. [ke же, 1нео,ют.ря на тороидальные •сердеч1ники, до
··пер-евода 1воз·будителя 1н.а rенер.а1ц.ию о:юлов.инной 1р .аiбочей ч.а.стоты 1Пр.и тщатель
:но.й и rром.озд1кой ЭJК;р·ани.ро.вке :поле ~юрлу.аной .антен.ны ·Не mоз,в·оляло ;rюлуч.ить
тре~буемую .глу•би.ну Ч·Шстотн.ой М·одул яащ.и.
~В у;силит1еле 'М·ощн•ости к·оэ:фф1щиент в~ключен·ия 'Г]Jа.нз1и·с·юра Тб (П602И) в
~антенный контур для получения повышенной эквивалентной добротности выб
р а.н :р.авным 0102.
ОТ1Но•сительный m·о.дъем :верх1н,их з,вук·овых частот 11.а ·.116 ~дБ для !ПОIВЬDШен.ия
р аз1борчиво·С'!\И речи 1В 1П1рису1'ст.в.ии шума.в 1на ~приеме t0·сущест.вляе1'ся .м.ик~ро
- фоном ДЭМШ.
Питае1'ся передатчик от .ах:ку•мулято.р1н·ой •батареи тиi!!а 7Д-0 1 1 лри поч>еб
_лен!jи ток.а 100- 120 1мА, что позволяет обеооеч1ить один ча•с не.пр·еры.в.ной ра
боты перед.атч,их~а м1ощно1стью 016 IВт. Оi!!ыт m·ок.азывает, Ч'!\О такой i!Iродол1жи
. телыюс'!\И .р.а<боты д:о.статочно, чтобы И1с11юльзов.ать 1!1е!!JедатчИJК .цля от.в етов цвнт
ральн·ому ло.сту ~связи .или IВызо:ва его в
~подз.а.ряд.а .аккумулятор;юй lбат.а.реи'.
теч.ение .неruюлЬ<К.их 1ра·бочих .смен без
Стационарный приемник
11.7.
i11рием11ик 111.ря.:-.ю1г·о у•силения для .несущей
1312,8
tКiГц (,р.и·с.
11.1 О)
вклю
-чает фИJiьтры •СОсредОТQЧВНIНОЙ .селе'КiЦJШ (ФСС) на IВХОде (.LJ - LB) ,и ilNI выхо
де (L9~L14) l -1
r o :~ы1скад•а УIВЧ (Tl), 2-й 1к.а•ска,д. У,ВЧ с резисти:вио -емкостными
связя.ми (Т2), у.оилитель-гмtitлитудный 'о.гра~ничитель (ТЗ), <iа,сТtот,ный ~детектор
. с ,дБ ум Я взаим1но 1р.аостр.оеюiыми 1К·онту1ра•ми ( LJ 5.СЗВ и L16C40), эмиттер.ный
nовто.ритель, У.НЧ (Т5, Тб), элеП(1'р'он·ны й •ключ · или .авт,о~тсm (Дб, Д7), "r.рех
ка.скадный УНЧ
(Т9-Т14) ·С тр.а.н.сфор:мато,рны:-.1 ~выходом .и ·вьuп,рямитель мек
троi!!ита•!шя •с·о С'J'а,билизаторо.:v~ :н.алряжвния.
С вых·ода .а.М1пли•туд11юю о•гра1нич1ителя, в.озбужда.ющего ч.ап·о11ный Де'Гект·о.р,
"с.и1г.н.ал ·пр·оходит также череэ 1бу фер1ный .у.силитель УJ3Ч
·.(Д4, Д5), с нагрузки которого выпрямленное
(Т4)
напряжение
·И IВЫ:П:ря.митель
подводится
к
уси
лителю 1110.стоянню:го тока 1 (Т7, ТВ), уn.равляющему ..електро~н·ным .ключом (Дб, Д7).
А·мiГшитудный огр·аничитель •срезает 111ар·азит.нуЮ 1ИМ:Плитуд.ную .моду.Ляцию
. сиnнало.в . ;гюмех,а.м·~i и <:та1б.или.Зи,рует rромкость ..в·оt0про.изв•м:и1мых · пр1ием1Н;Нi!ЮМ
.
· си.r~налов.
·
Чтобы 1Не .nfу;нтир·ов•ать •сильно .на.грузку де.текто~р.а, к.ас•кгд. УНЧ, ~подключен
·НЫЙ mараллельяо .на:г,руз~ке 1детекто.р.а, выпол1не,н
..лвнием
.по
с.хе.ме эмитrерн·о:rо
повторителя
·С 1больши.'.!
·На •сос т.а,в,но.м
входным
СО1Проти·в
т,риоде.
Что:бы шумы :Не ;пр.ослушивали.сь 'В .гроушо.r·ов.орителе ~пр.и 011су-гст1вии рг•бо
ты
;передв.и:гающих·ся
,перед.атчико:в,
:когда
:к
а.мпл,итудному
·ог.р·аничителю
.:nод,в·одит.ся полезlНый 1сигн.ал, к1оторым .в •0tгроничител-е 1под.авляет1ся
троюi'ый
1Ключ
(Дб,
Д7)
;р.аз.рывает
цеmь
'Между
э:v~·иттер1ным
mo:-.1e.xa;
не
Элек
m·овто,рителе.м
(Т5, Тб) и У.НЧ (Т9) . iП:р,и •011сут.ствии ·сиг1н1ал,а ·H<i на!ГрузtКе диодов Д4; Д5
выпря.мле~нн•ое напряжение 1шу1М-<)В регул.ировк·ой .R.20 у1ст.а.на,вл.1шаеТtСя малым;
тр,анзиосто.р Т7 зал.ирает,ся, тр.анзисто1р ТВ отш1раекя 111адвнием ча~сти наiП,ря
ж·ения
источник.а
~питания
.и.а
резиста.ре
.R,29.
Через
0Т1I1е·ртый
тра.нз.и~ето:р
ТВ
.к.атоды .диодо·в Дб, Д7 •О1Казыв•ают·ся л ад ·малым :ПОТ€tНЦИ•ало•м О1'Н0tсительно зем
..ли, 1н.а ано.да1х д.иодав •Н.аi!!ряже.и,ие - .отрицательное · отно.сительн:о ·катодов. По
этому пока ~сиг.н.ала 1Нет·, iдiИО,ды Дб, Д7 за,перты · и .н·апр·яже~н.ие шу:м·ов 1К УНЧ
(Т9~Т 14) ,не п:р.оХJо:дит. Поя1влен1ие mолез.ног.о с1н·нал:а 1вызыв.ает QТ1!1tИР·Э.Н•ие т.рг.н.зи.стора Т7 выпря.млеюiым :наm•ря.ж€tНием .сигнгла. :Падение 1Н.аmряжения •НЗ 4Je·
..зrncro.p.e R29 1ста.нови1'ся ИIСЧез.ающе ·малым, тр.а.нэж:тор ТВ зал.нр·ает·ся, ~катоды
170
тв
МП4f
-fBB
/ / г-.------~
/
/
7
'---------/-.k----110
20
-Еэ-.:.:!:....::z..::.:..:___-112
....-----12
....-----14
' '.J
'
Выхоi/ нч о
1В
Антешю по11емнико
-//-'-220
-//-
Сеть
Выхоi!НЧJОВ
----'14
-//-
9
Земля
/
Р· й ·С. ibl.10. Охема ,cтaLlJИ·O·HapнNo ЧJ\!\ 111,р.ивм.н. ~1ка ДИС:
LI, LB, L9, L/4 - 1,09 мГ; L2-L7, L/0-L/3 - 0,543 мГ; L/5, Llб (/ 1) - 1.5 мГ; w 11 /w 1 =4; С), С 15, С20, СЗО - 1215 пФ; СЗВ - .1030 пФ; С40 885 пФ; СЗ, С4, Сб, СВ, С/О, С/2, С/4, С2/, С23, С25, С27, С29-120 пФ; С2, С5', С7, С9, CJ I, С/3, С22, С24, С26, С28-2430 пФ, индуктивности на
тороидах 2000HN\.l 20-10-4 мм, расколотых и с1<J1еенных эпоксид.ной _ смолой· ; каждая ем1<ость ФСС и ЧД составляется двумя конденсато
рами; Тр2 и ТрЗ (/) 2000 витков, ПЭЛ-0,06, (//) 2Х480 витков, ПЭЛ~О,0§: Тр4 (/) 100 витков, ПЭВ-2-0,6, (fl) СОО витков, ПЭВ-2-0,2. 10 Тр л для
~ антенны бегущей волны w 11 /w 1 =4,49; если антенна настроена параллельно включенным конденсаторам, то ке~нтур антенны соединяется с
LIC 1 через С= 120 пФ
диодов
.анод0~в
Дб,
Д7
ок азыв.ают·ся
'П·Од
.и сигнал 1прох·одит через
Пр·отяжен1ность
ка•беля,
отр.иц.ател1;ным
1п·отенциало.м
·О'!1Носител ьно
эти Д:Иоды.
•соединяющеu.о
вых.од.
.стационар·ноrо
1П1рие;11ник~
и
п ульт упр.а .вления, .может 1сос11а.влять .не.сколько десятк.о.в !Мет,ро·в . Для питан·:1я ·
громкоговорителя
в
няется •С 1кабел·еМ
пульте
ч-ерез
диспетчера
двухтактный
выход
приемника
транюфор.м.атор, .ПО;ВЫШЭЮЩИЙ iНЭ1ПрЯЖеНИе Д•О
соеди
ЗQ
!В.
IВосод1ные з•а.жимы .прием1Н•И1Ка ·ооед1ИJНЯЮ1'СЯ с конта.кта1ми реле Р 1 !В бл О~Ке ·
1ст.а,цион1арно.rо [Jере.да"ГЧи.~а для [Jереключен.ия ачтенны [JРИ .си.мmлек.сной ,ра1боте.
Чувств.ительность [Jр,ие.мни·юа [JO ·входу :при 1ор.а.батыван.ии электро:н:ног.о .ключа 200 •мкВ. Ши.ри111а 11юло1сы пропу1ска.ния ;высок·оч.а·стот.ных ,из1бирательных эле
.мея'I'ов •прие.м1ника .р·а·вна \.О 1кlГ.ц 1н.а ура.в.не 0,7 . .Нер.а.в1н·омерность ча·стотн·ой ха
,р.а1ктерист.ию1 УtНЧ 1В 111оло1се ча•стот ·от 300 до 3·000 Гц - ·не более 4 дБ , 1юэф
фи;циент 11а·р.мони;к .и.а ч.а,с'I'оте 1 l!(IГц - не .бож~е 3%. Вьыюдная 1м·ощно1сть п1рием
ник.а - .не •мен.ее ·1 ~В · А.
IВыключ1атели В.к2, Вк3 и провод, идущий на ко.нт.а:кт 7 разъема, iП1редназ
начены для осуществлен.ия 0с.парен1ной •р.а·боты на оди1н iГромкого:воритель пульт а ·
у.пр.а·вления
:ц;вух
111рием0нико.в,
лодключенных
к
д•в•ум
.стацион.арным
антенн.а ;1 ·
(в случае, ее.ли ·Одн.а .анте~нна -[Jетля ох'Ватывает 1не !ВСЮ з.ада1н.ную для связ и ·
111лощ~адь).
Пр.и большой fflлощади [1,рием1ной .антенны -к.аче-ст.Б"о <С'ВЯЗИ в зн.ачительн·ой
стеттми за.вИ1Сит ·от 1р.а1боты электронн.оrо !Ключа. Иоп·о·льзова1ние 1Низrкоча1стотн·аr о ·
111~ил·<УГ-10и.11Нал.а (:выделяемого не1пО1Каз.а1н~Ным 11!.а схеме фильтр·ом) для упра.влени я
злектр·ооным
ключом
11.8.
должно
i!Ю!ВЬN:ить
поме.хоз·ащищен.ность
~вязи.
Некоторые схемные решения аппаратуры
Упрощенный комплек.т оборудования .односторою-~ей поискавой .связи"
до.ступный для сборки силалш эк.сплуатации. Такой ко.м111ле.кт, .пригодный дюt
И·СПОЛЬЗО!Ван.ия
чае.т
у-сидитель
·ка~к
в
~Не.армирован~Ныос,
з.вуковых
ч а1сто т
та~к
и
в
i!!р·омышленноrо
арм.иров 0а 1н.ных
.вы.пу.ск.а
в
зд,аниях,
каче~с'l'ве
!ВIК Jl Ю
!П·ередат
'ЧИ!Ка, ,а также i!lульт у.пра.вления ·и 1пр·иемники, "К О 'J\о.рые 1со:би1р.аю1'ся
н.а .месте в
О1DНО.В.НОМ rИЗ 1tм·еЮЩИХ1СЯ :в :П,РО1Д1а·Же IКО•МПЛеКтО,В деталей К•ар<МаН1НЫХ fflpИe>MHИK OB .
В ~соответ•ст&и.и · с изложен,ны:\lи .выше метода.ми р.асчета .в з.а,ви-сим.ости о т ·
.площади, о.JС&атывае.мой •Связью, .и конструюции зданий 1у·с.илитель :выбир<Эе'i'ся ·С
·выходной •мощн·ость!<!> .SO; 100 .или 1600 1Вт. Зву:к·оусилите.льные устан·овки ЗС-1100
и L!!.p·yir.иe и:меют диаi!l~зон ~ра,бочих ч·а-стот д•о 112 к:Г.ц, 1р.ад.иот.ран~сшы.щоН111ые у.с и
лнтел,и YM-'51QA; ТУ-: !ООМ; ТУ-·600 - до 8 кГ.ц. Ч у в.ств ительность 1в 1сех этих у си
ли'I'елей :по .микр.офон~Ному вх·оду О,·5-0,6 м:В. Схем.а пульт·а упра.вленю~ ,
!IЮДЛ·ВЖащая ОООрКе, пр,и!ВедеНа •На ,рис. 1.1 . 11.
К:ар•:1кшн ые пrрием.ники .изготовляются: :1) для fflpлeм.a ~си11налов речи, 111ере
даваемых частотами 0,3- 3,0 кГц,
п ри
использовании на
передачу любых
из перечисленных усилителей; 2) для приема частот вызова от 3,0 до 8,0 кГц .
Относите.льн·ая :р.аюс11роЙIКа вызывных 'Част от cr=0,115; добро11насть элементов- .
·сел~ции QзФФ =45. Смежные ча'СТоты о()Сла 0бляются .на ZO .д.Б. Десять частv т
11tр-е.дН1азн.ачены :для 1дву~хча~стотrных ко.м1бин.аций ~вызова 90 а1бонентов : 3,0; 3,35;
3,74; 4,rl 6; 4.,165; 5,2; . 15,8; ~б,4'6; ·7,2; 8;0 юГ ц. При е·м1ни;к,и долж•ны .иметь чу,в.ет
в.ительн•ОСТЬ П·О входу ;!{)Q .м:ЮВ •И ·ВЫХод1ную мощи.ость от 1
1-.2 мВт· до 3040 ,МJВт (р,иrс. 111.112) и !2t00 мiВт (,рис . 1:1"13). Пер1вый :приемник .раюсч.ит.а.н на
тихие палаты 1болыниЩ; :второ.й ~ н.а
ур·авнем .акустических шу.мо.в
8•0
учреждения;
11ретий
-
на шумные цехи
с·
дБ.
После д1вух- ил.и трехка,с.кад,н·оiГо УНЧ :в схеме [Jриемника ра,с,положены:
1детекто:р AIPY, .амплитудный оr~р.ан.и'Ч.итель и ,прие.мник д'Ву,J{'ча·с.тотной nюм<би·н а
ции ·из~би.р:ате.л11>ноr~о !ВЫЗ·О•в.а ·с .а1втом•а'J1И•чеюкиrм включ~нием вых·од1н10.го УНЧ дJI Я'
под.ачи
к
1гро.м~ког.о.вор.ителю
1с.иiГ.нал·ов
.аку1стическог.р.о
вызова
.и
реч евого
оеооб
ще.н.ия.
1В случ,ае . ох;вата ·с.вязью .не1скольки.х ,р.азнесенных зда·ний для передачи мо
жет ~быть .иrапольз·о:в·ано ~несколько у.оилите.лей п1р·ОмышленН·О.Г·О .вьглу•ска .
До обор·к.и ~прие.мни~к·ов следует 'Вьr.1юл1нить в •местных у1сло1виях :проверку-связи (см. ниже) с помощью временных петлевых антенн. Эта п р оверка может,_
в частности, установить необходимость использования в имеющихся армированны х_
1712
·
Т9 TfO
МП40
ТУ-!ООМ
Рис
11.11. Схе,ма ,пульта уnр,а1вления у1прощен.н·о. го •1юУiп.лекта оборудова1ния односторонней :пnиоковой 'с'Вязи
тв
R19
62
ГТJО9Б
Рис.
стыо от
ГТJО9Б
ГТ309Б
ГТ309Б
КП103F.
ГТ3095
КПfОЗЕ
ГТ309Б
11 .12. Cxe:vi.a карманиоrго пр.ием~Н.ака у,п1рощен:ного комплекта •С вых.одиой :vю щн-о
1-2
до
30-40
м:Вт
МП4fА
J__
1~ ~5-9.М
0,fГД-3
ГТЗО9Б ГТ3095
Р.и~с.
ГТ309Б
ГТJО95
KПfOJE
ГТJО9Б
11.1 3. Схема 1<арманн.ого п•р.ие~мниха .уп·р·ощен.но;rо ком"Пле.кта ·С 1вых.о:дной •МОЩН·остыо до 20·0 .м.Вт
1
зданиях 1верти1Кальных 1Пере,д.ающи.х •11<етель. Для пр.ие'VI>а ·еигн.ало.в та1ких петель.
лриесvr.юtки 1в ьппо.11<няю'!\ся
двухк.ан.а.лыным.и
1с
JIJвумя
взаюшо
IП·ерлендикуляр.ными
.антен;н.ам.и. Д:ву.с11ор·он.няя и·ндукт.;rвн·ая ~связ ь ,на з:вук·ов ых ча•стота.х 1невоз•моЖJн.а.
Ислольз•О.в•а1ние для •евязи звуковых частот не т,ре~бует 1раз решен.ия 1Госуд•ар•ствен 1ной .нн~спекции электросвязи, но :по.мехи от •И1ндуктивн.ой ·евязи друrг.им 1служба w
~!!:ОЛ.ЖНЫ .быть И•ОКлючены.
Оборудование для проверки связи . .В.ремен.н.ая 111ет,1ев.ая а.нтенна из доста
точно
.н.а
.механически
высоте
юами
3--:5
проч.н·о110
;иэол.ир·о,в.анного
медно~110
,м ·от земли 1на ·стен.а~ зда1н.ия.
111:р.овода
1подвешивает.ся
:Провес пров.оtдо.в
между
точ
врем ен1ного ~крепления з.нач·ени я .не .им.еет.
В 1КЭ.Ч€1СТ1в·е 1передатч.и1К·а могут :быть .rюrюльз·о·в.а•ны •сое,динен1ные .в•ме.ете ге
;нера'I'Ор .и усилитель ЗВУК•ОВОЙ ча1СТ·ОТЫ МОЩН•ОIСТЬЮ не менее 5~· 1 о Вт для IВО'З
'бУЖJI.€.НИЯ в •передающей :петле тока, ;не .менЬ1Шего д·есятых долей .ампера. Для·
ошределения этого тока между з.аземлен.ной ;вых•од н.ой 'Кл·еммо й уеилителя •1f
одн.и,м из кон!Цо1в петлев·ой .ан п:1н•ны .включают со:п.ро!J'и.вление 11юряд.ка 1
1 Ом, к
пю.н:uдм котор·о,г-о п·од1ключают во.льтметр •сетевог·О· лита:юrя"
1В -юачеiстве .а.итенны :приемн ика - инди1К•а1'ора поля - мож1но l!Тримен,ить фер
рита.вый .антенный 1етер.же;нь ма,рки Ф-ВОО дл.инюй . ЮО-160 1м.м, 1на который .на
~1~тыв.ают
бОО:Q·_,6000 витков
:М·ед•НО/ГО
.из·оли.ро1ва1н.нО1Го
пр.овод.а
дна.метром·
0107 М•М. !( Э'!'ОЙ .антен.не IП<()(lJ.КЛЮЧаЮ:Г ·МllЛЛИ•ВОЛЬТМетр.
На•блюдать и за11шсыв·ать покаэ1а1н.ия индикатор.а 111·оля следует 1нrа :в1сех :гоч
ках, •Где ,в ,по•слмующем
могут ·окаэатыся абоненты ·беющюво,цной ,свяэ,и,
а
дЛЯ"
·оп.ределения 1к оэ:ффи,циент.а затух,ания поля 1н.адо зали•сьnвать 1ПОК•аэ·аню1, 1Пере
дв!!iгаяк:ь перmооди1Куля.рн•о tдл•ИiН1ным 1сторо.и•а.м .петли че,рез ее це;нт,р. Показ·а•н.ия .
•МИJJJI.ивольтметра л.роuюрщюн.альны Т·ОК'У .в mетле. ~Поэт.ому, зн.ая ток .в·о время
пр·аверки ~овязи и в далынейшем -iПри у.стан·овке лроект,ируем·ого ·о.бо:ру,до.ва1н.ия,.
можн·о определить, ка.кой ·GИ!гнал ·будет п.ри ~реальных у1словиях .н.а вх·оде пр·ием1н.!!iк.а.
Для
щрослушивания
1Пр·о.верс'Ч.НОЙ
передач.и
1МС>ЖН•О
1110,ДКЛЮЧИТЬ
IГОЛ·О,В•НЫе··
телефоны 1К схеме уаюмЯ!Нуто.rю милли.воль'nметр·а лаrраллелын.о резисто:р·у Rj 8. При ·
•подключj:.нных телефон.ах •ст,релочный 111.р.wбор милли.воль'I'метра .не работает.
ТрехканальЖlя аппаратура одн.осторонн.ей связи. При
виси·мой ·од1нов.ремен'НоЙ •работы
.на
01бщей
территории
необходюvюсти неза
т,р·ех ;р.азличных
служ·б
Т.р~буе'l'СЯ ,аiп111ар.атур.а, 1р.а•ООТаЮЩаЯ iНа т,ре..х Ч•а•С'l'ОТ•ЭХ . Т,а1КаЯ .а.пларатура ОД.НО
етороНН-еЙ инду11пив1ной •овяз.и, :р.а~ботающая .нз ча1стотах 70,3; .! 01,5 и 132,8 кГ,ц"
о.п.ик:ана :в [40) и [52]. 1В за·виси.м·о~ст.и ·от местных усл.о.в.ий ·мо.гут :п·отре.бо;в·аться ·
более мощные перед.атчики.
Апriаратура усиления речи передвигающегося оратора. Ч1'о•бы о:ратор, лере-
,д,ви.г.ающий-ся
П·О
юцен;,
111реД1I1р·ият.ия
:перед
/Географической
к.артой
ил.и
пл.а.к1а
lfам~и, •не. 1был mри1вязд1н к М!!iкрофону .на %афед.ре, и,с11ользуе'!'ся радиомик.р о
фон -.м1алога.ба,р1111ный 11юси•мый ~передатчик,
~игналы
lj(Oтopo,ro
пр.инимаю11ся:
петлевой :пр.не.мн.ой ,а~Нтенной, •ОХtв атыв.ающей 1ецену. Анте:нн.а ~соединена •с 111рием-·
1Н&l/!Ю:М, mоследний- .с :МОЩНЫМ У.НЧ IП:рО:МЫШЛеJНН·ОlГО ·ВЫП)'IСКа, питающим гро•м
l!Ю!'ОВ·ОрИ'!'е.ЛИ ,в эале. 1В ~евяЗи •С :повышением 1в :после.дни.е •!Годы у.ро:в1ня эле:кт.ри
чеоких п·о·мех тра.нзи1с1'ор1ный перед.атч:и:к еледует у,мощнить до 30~50 мВт. Ра 1бота тако.го 1переда тчf!К•а, 1J отличие ()Т ·ра;боты УКВ пере<д атч.ика, ·Н•а р.а1с·СТrоя-
·н,и11 1несколыю1х
:рено
•111етр.о.в от ,ецены .н.е 1пр·аелушив.аеТrся, что м-ожет быть 111,рове -
по.д1ключе111ием_ к Л~р.ием.н.ику .в•ремен11юй пе!J'лев•ой пер.е:vrещаемой ·а,нтен1ны_
О схемных решениях искробезопасной аппаратуры . .Схем1ные .решения 1Кар
м.ан•Н·ОЙ ,алп.ар•атуры, ,и<е.пользуемой .на .взрьnвоо:па~сных 111.ред:п,рият.иях, .могут не"
отличатыся
от
01Пиоа1нных
:выше при
у•еловии,
'ЧТО
IJ'·O:К
;в
~цепях •С
.11.ндУIКТ!fвно.стя
ми и 1налряжен.ие ·в цмя.х •с емк·остями •О•11раниче.ны •В ·соот.ветств.ии 1с тр·е•бова
.ния•ми, изложенными :в f5:6].
Примеры расчета
П р и м е р 1. Расчет поля ·настроенной го.ризонтальной петли над железобе•
тоном. Ля11иэтажшое 1К1Иfр1П111Ч1нюе вщ.ашше. с Цiо;ко•J1ыным эта•жом ;и 'ОИJJьн:о щр.М'ИiРО:ва1н
.ными междуэ11аж;ными 111ерекрытиям.и длиной а=
1·20
1м, тир.иной .Ь=
оотой h=21l м лрое:кти•руе11ся ·оюва11ить од•ноет<Jр·он,ней иrнду;кти1в·н·ой
IIЮИЮЮа и .ВЫЗ·ОВ·а 11рех ра1бо11Н1ИIК{){В ре:vЮН11Н ЫХ ·СЛУЖ!б.
18
м и вы
евязью ддЯ'
tl7Бi
J
1Из1би,рательный 1вызо:в для этих ремонт.ников не :пред·уе:мотрен. !При у1кгза1н 1н ых шир.ине зд.а1н-ия .и .арми1рова.н.и.и зд,а.ние .будет охв.а.чено д.вумя <Горизооталь 1ньь.VLи
·петля1ми ,
~ОМ•ОllПИр•о.в.ан.ными
1Н·а
1сте1н-ах
здания
1онаруж.и
-на
~середине
·высо
·ты nервого и 1середине. :высоты четверто.го эта1жей. Ко~ффи.циент з1атухания ~поля
·п,рнмем ,р,а1в1ным б дБ/м. На •О1си nро-дольн-о-й 1симм·етри.и зда.ния .в 11шоско-сти 111етли
.по ф-ле (2.5).
Но= 0,0132·/· 10-о.оsл (O,Sb-5)' (sin (Хт::::::; 1).
Лосле лр·о<бных 1в ыч.ис.лений, что,бы 1не у.сложнять п,риемн.ика, -вьDб.и,раем его чув
«Ствительн·о•сть ,по лолю oie хуже 1 мА/м, :для чеrо требуется ток 1В антен•не
1 = _!!д_ . 100,ОSЛ (О,5Ь-5)
0,0132
= 1·10-з
___ . 100.05.5 (О,5-18-5) =о
0,0132
•
76
~о
8
А.
'
'Из К'р.аs1нения ic ниже·о.п ис·аы.ным .результат-ом :р.а,счет.а 1 (-ом. mример 9) 1сл-ед ует,
·что чу.впвительн·ость 1прием.ни1к а ло входу ~получ.икя .р.авн·ой nрим·ер.но 0,6 -м-В.
Настроим петлевую антенну на частоту питающего тока. Линия, образован
.ная .а•нтен1ной, имеет п1а.р•амет1ры -L, С, R., G, .ра1с.п,ределен.ные ,rю ее дл.ине, но
та1К 11{,а.К дл.ин.а лин.ни а= 1 120 м :почти 1н1а д:в.а - 1п-орядка •меньше длины волны
(даже 1с учето.м ~по ри·с. 3.4 уменьшен1н-ой фаза.вой скор·ости
при
h = 300 см
250· •Ю 6 =0,'83·3·
кую
линию
10 8
и длины 1в·олны .О,83Ло=О,83·7'700=б4'00 1м), Т·О такую корот
•МОЖIН·О
на~строить
!!«аК
помощью ем1кост.и, sключен•ной
.входе . ~По ф-ле (3,13)
1ОИIСТе.м.у
•с
·СО1ор-едоточе.н.ными
последоs.ательно
•С
:петлев·ой
i!Ю·СТОЯО!О!ЫМИ
антенной
1на
•С
ее
25,3
Срез= f2L '
·rде С, пФ;
·
f,
МГц;
L,
мГ.
Пр.и длине iпpoвoJI:a
.L ~ ;2l=Q · 27:6=б'S2
.
:петли
l=.2'(a+b) = 2:(11•2 0+18) =27:6
мкГ =0;5·5t2 м1Г . Сле.д·ователЬО10, Срез
=
n-o
м
25,3
0,0392 .0,552
ф -ле
(3.2)
29700 пФ.
-Т.р·еiбуем.ая ем1К-ость :практическ1и ·с1оставляекя из :двух-трех п.а.раллелЬ'Н·О в.клю ·
ченяых 1Кощден.сато,ров. На1ст,ройn<.а уточ:няе11ся эк·сnе.римео~тально 11Jодбо.ро.м .ко.н
-ден~еаторо-в
.по
1маКJс.имуму
ток.а
.в
.ао~тен1не,
для
·чег-о
ло~след:няя
подключается
через ·рез·и,етор 1со111р-отивлением ·1 Ом, нап1ряжен.ие 1ме.жду ·концами !Кото·ро.го
измеряется вольтметром. В зависимости · от выходного сопротивления стационар
· ного передатчика может быть легче обеспечено согласова ние передатчика с
а1Нтенной -его ,и.а.груз.кой - ~соеди.нен.ие петли 1 и '4-uo этажей по1следо ватель.но
.в ЭТ·ОМ ·случае :в К•аждый ,из двух КО'НIЦО.В tд.В.УХВИ'11JЮ•ВОЙ 1а1НТейJ1ны ~следует ВКЛ!О
-чить ло,следо.вательно
no
:1ю:нден.сат·о.ру 1р.а1С1счита:нн:0й
выше ем1Ко,сти .
Пр им ер 2. Расчет ослабления поля петли в многоэтажном здании. Для
IP'aaчerr.a 1ИtНlдl)'IК·11ИIВIНюй связ1и 1ме-ж1д~у петле11юй с:1;аи;ио1нщр1н<0й .а1Нтен11юй 1И ка~р:ма!Н
flЬDМ 1п1р1ие:М1!1iИ1Ко1м, 1пе~ре~но1аи1мы1м 1в1не 1пJ!IОС!КQс11и
.31д1а~н1и~и,
~слещ,уеrт
•уч.итьпвать 1и1~меме•Н1ие
.петJ11и, 1н.а1п.р;и1ме~р- 1В
!JJ-а1остоя1н1Ия,
1разд€1Ляющего
МiН<ОIГОО1'ажмом
а1n11Jа,раты
овя
зи, 'УJГ'ОЛ IHalКЛIQJJia !В~КТОIРа !Halll\PЯ'Жel!l'H10IC'J'IИ· !ПОЛ Я J! ЭКJра1Н1И1Р1УЮЩее 1дей1ст.в1Ие межд.у
·эт.ажных пер-еi!{рытий.
Для 1JJipИM·epa в·о1с:пользуемся ри·с. ·.1.9
11 ф -л\)й ( 1.1 '1) :
H1=.0,9 n oos 2 81Но.
.
Бс.ли
111р,ие.мю1к
1нах,оди11ся
эт.а.ж·ом
~выше
!Петли,
Т·О
n=-2;
15
. h=<б; Ь= 18; n1=·1; cos 81 = у 152
72 = 0,9; Л=Б; cos 2 81=0,8!; Н1=0,81 Х
5
9
5
5
Х 0,81·0,0132 · 1 · 1о-о,о · < - 1= 0,87 мА/м при / = 11 А.
П р и м ер 3. Расчет мак,симальных ширины и длины короткозам.к.нутой пет
+
. ли над землей. Опiреtделим, ~к-а!КIИIМIИ ,мосr~ут быть 1м а1К1С1шмалыные Ш!llPIИIHa 1И длtи·на
111еред.ающей ~петли, .имеющей 1в 1пл·а.не ~фо.р,м.у пря·моу~rолынюы .и :~юLП.вешен.ной на
.:высоте б,О .м .на,д ~сухой з-е·м.лей, з.а·строен1н-ой од•ноэтаЖJНыми ки.рп.ич:ными скл.а
..ц.а.:vы~, при .пита'Н.ИИ .петли ток.ом 11; ·2 А. Ча,стота -39,0 .юГц; -.кrефjфициент зату
ха:ния лоля Л =·О,7 ,щБ/м. Чу:в1ств.ительн•о1сть 1п.ростого ка.рма,нн-оrо п,риемник,а :по
полю [],р.инят.а рав1н<0й Ю,б 1мАfм, что 1в .200 раз, ил.и 1на 4:6 д:Б, ~больше, чем
2,6 1м1КА/.м. Это соотв ет-ствует .('СМ. •пример 9) чу:в-ствительност.и []рием.ниюа по
0,32 мВ. По рис. 2.5е для ~сухой зе:v~ли 'с пров·оди.:v~·остью а =
- !Входу 11Jри~мер,но
.176
1 . 1о-з См/м при токе ! = 1 А напряженность поля Н = 46 дБ будет наблюдать
ся от :про.вода :петли 1н:а :ра,СП·ОЯrНИИ R = 58 ·М (1по ,ра1сч·етной .к,рив·ой); rпри ТО•Ке
2 А-н·а ·ра•астоян,ии R=80 rм : ('на ·рис. 3.IIO ,р,а,осl'ояние R. ,обозначено к.ак сЬ).
Приближен:но 1ШИ'Р1ину :п.етли 1можно ·сч.итать 1в :2 ~раза ~большей устано.вле.н
н·оJ'·О ра·сстонния R, 1110 при 'это.м 1в цен'Гре :пет.ли mоля tд'вух ее 'стороя '(,при
а~Ь)
в
~сумме 'дасП:ут 1Н1а.пр.яжен1ность
чить·ся напря1же111но,стью
46
+8,5=124,б 1М :при токе
.1
дБ,
А и
то
:5.2
дБ .
Бели
6
ширwн.а .петли
11168,5
:м при т·оке
и :в 1Цент1ре :петли
b=ZiR+л
=2iR+ 0 , 7 =Н 16+
2 А. м,ожно о.бешечить связь,
под.весив iI!етлю 1не :п·о границе .участка, а на р.а,с,стояюш сЬ от ~нее (1ем.
В этом
= 240
случае !Ширина :площади,
м при токе
,I
А и
32,8
6
о.х;вачен:ной
•М п.ри токе
2
оr.ршш-
6
связью , B = 4iR+л
1pwc. 3.:J.O).
=4 ·58+8,5=
А
Огранн.чив·ая .нера;в:номер·ность · то-к.а в :про.во.де 1а1нтен1ны (и, следо.в1Зтельно,
нер1а,вно1мерность по.ля .моль iПро:в·ода) щ,ву,мя децибел:ами, ю11р·еделяем по ,рис.
3.3, что от1нюшение :н,аи•большей .в-озможной длины 1петли к 1дли1не •Волны •В IСВ<О
бодном 1арю,стр.а1Н1стве а/Ло~О,:1'05,
что
1с.аответ.ствует
значению а=0;105'Ло=
=0 1\!0'5-7700=808 ,м, .а ·С учетом уменьшения фаза.вой 1скю1р·о1сти ·над землей
по рис. 3.4 для ,и/с= ,250/3100=0,835; а= ·О,83:5 ·0,808='670 м. Дощолнитель.но уд
линить 1петле.вую
кор·откозамкнутую
.на,строе·нную
1а.нтен.ну
,п.ри 1не.измен1ном
.вход
:н.ом ее .сапрот,и1влении м·ожно, увелич.ив фаз·овую IСiКОр·О·сть в,к.люч·ением :к1он.ден
саторо.в С', sыбра.н.ных 11ю ф -ле (3.5), или rн.а,груз.ив а1нтенну н1а ,реактивное со
прот.ивление, выrбр.анн.ое 1по .ф-ле (3.,6 ). Одн,ако ч·е:м 166льшая i!JЛ'Ощадь ооов.аты
вает.ся mетлей, тем 166льшая 1мощнопь 11р·ебует·ся от 1Пер€.Датчика (1с:М. пример 4) .
ме
П р и м ер 4. Расчет мощности питания петли короткозамкнутой и в режи
бегущей волны. Мощнюrсть, т.реб:у.емая от .ста,1IJи101на,р.нюJГо пере~да'ГЧ'ика для
l]ИТ!аlНJИЯ
:nе.'МеlВ<ОЙ
IВl()'ЛIНЫ .и
а;нтен1ны,
1п1р 1ов1О1д1ИIМЮIСТ1И
IВ'ОGiра,стает IC .'}'1ВеJIIИ,ЧбНIИ6М
IПЛ!Q<ЩЩДIИ
qреды, 1над IКО1'0\рой 1ааущЕ\с111мяе.11ся
1пет.11tи,
ДЛJИ·Н Ы
СIВЯЗЬ.
Если 1при токе !=11 А ох.ватить ~площадь, .о.преде леН~ную в л·рим·ере 3, аЬ=
= 600· rl24=7,44·i\0" .м 2 , 1Под:весив петлю н.а r:р·а1н.ице 1уча1с11ка, то по ф -J1<а1м (3J12a)
4nh 4-3,14·5
- ct = ~ =
=8-10-3 ;!Nl=V60Лocr= V60·7700·1· .I0- 3 =2.1;5; по рис.
"'ь
7700
3.8 Re
z) =80
( лRJ:.
52
= 320n4-
ч
XI0°·
д1Б; lg Re
= 1'0'; []О Ф-ле {3..126) R;i:
.
_
= 320· 97
= 4 ,8· 10 2 Ом; по ф -ле (3 ; 121в) Ra ~iR.=R ... Х
7 '7« . 1012
. .
"
7 , 44 2 • J08
=4,8·I0- 2 ·10'=480
480 iВт . Пе,редатч.ик
05 · 80
а.нтен.ны
z
z)
(л
л
RJ:. . =4; R;i:
ом · при токе
А и мощности питания· петлевой
1
такой 'м·ощно•сти должен ~быть р.азр1а1бот.а1н и изго-
товлен 1rю Ю·со.бому з.аказу.
·
(600 · IQ4), .но :подве.ои1в mетлю на
3.1 О), 'Ю по·т.ре1бует1ся ,менее широ-
Если ОХJватить 1 с·вяэью .в,сю ту же mлощадь
р 1а1сстоянии с,Ь от :гр.аницы учасr:ка
(1см. ·ри.с.
.
к·ая ~петля: ш.1tря,на mлощади , ·охваче.нrной ·связью,
124-8.5
=29
4
-м; ширин'а петли
b=2R+
6
Л
6
B=4R.+ Л = 1124,
=2 ·29+8,5=66,5
откуда
R=
м. По рис. 2.5е
rR
н1аходи-м, что и.а ,раюс"Гоя•нии
= 29 м от :провода []ет ли ~пр.и токе ,J А получает
·ся н.а.пряже1Н1НО1сть rполя :57 дБ. Так как :zюст.аточн.о ~Н·а[]ряжеrнн.остн поля 46 дБ,
то ток 1:vrож.н·о у,меньшить на [,[ дБ, и ли в 3,55 :раза , -а ~ющяость в 3,552 =
= 1 12,б .ра!З , ·ог,р1а1111ич,ив11Iшсь ,м .ощно1стью
U{
иuловой
МОЩIНОСТИ
IП•ер·еда'ГЧЛIКОВ
480
- - =38
12,6
1Вт .
лр оУIЫШЛе.НtНЮ•Г·О
Т,акая
выmу1ска
·:М·ощно:сть
для
~близка
№H\дYK'l'HlldlOЙ
связи.
В отл,ич.ие от ко.роткоза•мк н уты х ~петель, д вухmр10,в•од.н.ая 1антен1н'а - линия,
на.гр.у же.иная .на ·сопроти.вле.ние, .ра в н ое ее 1волно,во.му, rр.а·бот.ает хак а,пер.иоди
ческrая си1стеУiа. Ее длин1а -не ·Огра·ничивает.ся 1долу,стимой tНера:в.н.омерностью
ток.а в 1Проводе. З·атуха·ние в ли1ни.и, !По.д,вешен,ной 1 в ,возду.хе, ~Не превышает
7.- 130
177
1 дJ3/;км. iПоэтому и километры - ·не ·предел длины т.ак•ой антен.ны бегущей
:волны. Так к.а.к, о,дн.а1ко, .вх·одн.ое 1СО[!ро1ивление IВ·Оздушной л.и•н1и.и АБВ ;имеет
величИJну [!•Оряд1к.а 4•6'0 0:1>1, для ее :пита·ния ч·аще .всего от 1ста1цио.н.а,р.ното пере
д·атчи~ка т1р·еiбуе11Ся .~1ощно.сть, з.начин~лыю большая, •чем ~для [!,ита1ния iКQр.отко 3'З·М1Юнутых [!·етлевых .а'Нте:нн, .имеющих при ·о,г.раничен•н·ой .площа~и 1В
rраз ·М€1НЫШее
несколЫ(О
входное 1СОJJ.Р·ОТИ:Вление.
П р им ер
5.
Определение минимального разноса петель, работающих в об
щем частотном канале. Опр.ед•еЛJНiМ м~~ы~.и•маль·ный 1пр•О1С1\j)ан1с11Бен1ный 4Jаз:нюс пе
\l)ещающ~ iГОр1изюtнтальшых ~петлевых а1нтен;н 1со:смн;их iП~реддршяmий для р.або'ГЫ
,без 1ВЗ·аJ1мны.х 'Помех ,в Qбщем ча.стотно.м к.анале. Со.глаоно rри•с. 7..1 требуемый
м.иним.алыный rpaз:H>CJ<C равен R+т. В ·Н•аиболее блаrо.прия'l'ных усл·ов1ия;х 111оапря
жен·ность l!ЮЛЯ
н·ое
12,5
·инду.стриальных ,по•иех,
.в
1!1,р.ин.ц.ипе,
,м,ожет
иметь
з1н.ачен•не,
."
ршв
•мкА/м. Од1нш\О по язмврениям ·на •месте ет.а .н.а111.р.mже·нн.0~с1'ь оказалась
,равной ·25 1м.кА/.м н.а ча-стоте .J01"5 юГц и •р.азр·ешенной для 1с1вяз.и 1!1.а обо.их
~еоседНIИХ !Пре.цпр.иятиях. Пр.и И·С1Пользо.ва.нии ЧJ'\11 уровен.ь 1сиnн1ал.ов iдiолжен быть
!Выше у~р·овня m·омех .хотя •бы 1на '8- 10 дБ. Примем :пре:выше-н.ие р.ав.ным .1,2 ,и,Б .
Эт.о Пiотребует Нс =4 ..25 = 1
100 мкА/)1!. Над зе)l!лей .средн€й ,вл.ажно:сти, с 1I1,р.о.во
:цимостью cr=,1 "10- 2 Gм/м, .при лод·ве:се 1к.руrлой 1пвредающей ~петли :р.а,цну1са
30 .м ·н а выс·оте h = 5 .м, по •ри1с . 2:5г, п.ри токе в .антен•не ! = ·1 А iН.алряжен1но,сть
t!ЮЛЯ 1СИГJ!.а.JЮ.В ·р•аВ•Н.З 100 1мкА-/.м, .или +з2 tдБ, О'l'Н•Осительно 2,5 1м~кА/м 1!1.а ра•с
-сrоя.н.ии R=72 rм •ОТ 1Провода .петли (nр.и токе 2 А-,н.а ра1с·ст.оя1ни.и .R=80 .м).
Для 'Ol!!Pel!l.e.JieH•ИЯ 1р.адиу1са
линию,
хар.а11<тер.иэующую
r
ЗОНЫ ломех ·о·б1Р•аТ!L)l!•СЯ
~<!П1редельное»
з.начение
1(
рис.
7.2а.
~1.апряже.н.ност.и
i!lу.н11<тир.ную
поля
СИ~ГН•алов
(26 мкА/м)' Jiaд!O :П·Од•НЯТЬ :н.а урове·нь 120 дБ iПО 01'НОШ€НИЮ 1К о .цS (2,6 м!КА/.м).
Г1р111 1п.итании .а.н1'€н1н 1СО·седн.их m.редnр.иятий T·OIIOM IПО
'! А; cr= •I ·II0-2 Смf.м;
fo=•l-Ш ;5 кГц ло .р.ис. 7.2а :р •адиу~с зоны .помех !1"=130 :м (при ТQКе 2 А r=!З8 1м).
Следов~атель.но, mри ток.ах 1= 1 А тр~буется разнос Jie менее R+r=72-t-<130=
=002 •м; ~цри юк.ах l = Q А-IНе :менее R+r=80+138=i218 .м.
Оn~редмим •М•ОЩ.Н·ость,
.не<Убходимую
4л h
4 · 3 , 14 · 5
ф-л.ам (3.12а) а= То =
3000
ддя
питания !Петли '!'оком
1
А.
По
,
= 0,02;
\NI =V60Л.0a = Y6o - 3000·l· I D-2 = 42,2;
л D2
3, 14·602
S = - - = - - - - = 2700
4
м2 •
4
По ф-ле (3J12в)
Ra ~ Rз = R'l:. 10
По ф-ле
(3.126)
О ,05Re ( дZ/ R.'1:.
.
s
2
R'l:. = 320л4 - = 320·3,144
лб
t1o р.ис.
'рифму
2,24 -:10•
4"35
\3.8
и
)
, Ом.
2100~
-4
3000
.для а=О,02 и JN/ =42;2
у:величен.ию · а1Кти.в•ной
= 2.8·1О-3 0м,
Re (ЛR~ )=87
:п;Б, чт.о отве'Ые1' лога
со.ст.а:вляющей .вхо,д•Н&·О
·ЩП1ротнвлен.ия в
1р.аз, •откуда в1нос.имое землей в аJJтенну ·соттр·оти.вление
.
Rз = R'l:.Re
(лz)
ооs.в1 =2,8·10-з ·2,24·10, = 62,5
RI:. =RI:.·10 ·
Ом,
.
Ra f;::j.Rз=б'l.,5 Ом. Мощность, требуемая для mит.а1н.ия :к.аж.и.ой l!lетл.и, P=fZaR.a =
=.! ·б2;5=62,5 1Вт пр.и мини1мально,)1! ~разно.се .антен1н 1со•седiНИJХ 1П.ре.цПiр:ият11й на
· 202 :;:,j2'(}0 rм. У1величи.вать ток ~до· з н.ач·ен.ия 12 А, ia •мощность iЦО 250 Вт iЦJIЯ уве
JШ·чения •р.аз•н·о.са д·о •218 м лецеле;с о образн•о.
П р "· мер 6. ОпределеИJие м0инимальной шир.ины полосы боковых частот.
Р.а1ОСмо11ри•м, к.а~кой д·олжн.а ,быть ми.ню1.аль.ная ширшна :по;ю,сы бо1ковых ч.а•стот
111,р;и 'll'СП•ОЛЬЗ·ова•Н·ИИ 1На •Сдужебной ·СВЯЗИ :для IП€'редач.и речи .а.Мiпл.иту,ДIН•ОЙ модуЛЯIЦИИ или ча1сто1шой модуляции ВЬЮОIКОЧа·стотных ·К·ОЛ€1баннй. При ИIСПОЛЬЗ<УВ!З-
178
-
нии АМ с ~уро~ням1и 1в JЮЛ·ОСе не менее 0,7 'от м.аюс1tмальН·ОГ0 2Лfс=2Рмакс·, ГАе
Fма к с - IВЫ<JШая 'Ча1стот.а 'Модуляции.
Пр-и ЧМ 2Лfс ~ '2:Fмакс ИЛИ 2,5Лfкакс,
'!'Де Лf макс___, н.а.иболЬlllая ,деЕiИация :н.есущей Ч•асто ты. т.ак, л.ри F м а1tс =3,4 кГц
шир1и н.а п-олоrсы пр.и АМ •оаста!вит 2 · 3,4=6,8 к.Гц, ;п.р1и ЧМ 2,5 ·3,4='8 !КГц IЩ}И
Лf = 3,4 к1Гц. Пр.и ·ОТ1су11стви1и по.д:стройки :прием.ник а к указ.ан:ным ве..яичинам
д·олж.н1а ~быть .ц.обавле.на поправка 111.а уход -ч.а•стоты mередатчшка и !Прие.мшrка:
2 У Лf2 пер+дf 2 ир. Пр;и 1р1а~бо.те прием:н.ика п.ря•мого усиления под корнем может
(
быть оста,вле-н.о
только· :пер.вое •ела.гае.мое.
Для
слу1жебн·ой с-вяз.и 1Н•а
часrот.ах,
меньших [;50 ;<fЛц, Л,f/ifпep~·l 10- 2 , на1п.ри.мер, 1при 1fиер=39 :юГ.ц ширина полосы
2Лf с1+139 · 1'03 · Ю- 2 =J2Лf cr-J-:390 Г:ц. .В то же вре~iЯ ,весь 1спекТ1р 1р ечи должен
полн.остью •ОС'J\а:ватыся :в п.оло,се 1Пр«1nу.ска.ния 'Приемника.
!l
р им ер 7. Определение тока и мощности питания петли при разных о, f
и h. Ра.осчитаем ток и мощность питания горизонтальной петли, подвешенной на
высоте 6 :м на.д землей, :необх одимые для о.х.ват1а ·андукти:вной п-оис:Jювой связью
н·а частоте 39 юГ1ц (Л.о=J,7,(Ю м) одноэ'J\юкно1го здан1ия iПлощадью аЬ= .250-160 =
= ·16 ООО 1м 2 •С ·некруп:ным •ст.а1ночным ·оборудов,а.н.ием, укре;плен.ным нз цемент.и
:ро.ванно.м 1П:олу. Так !Ка1к ~под не .а,р.ми'ро·в.ан, а .ста•нки ,некр у'Пl!-1ые, коэффвЦ~ие11т
з.ату.х.а..н-ия nоля ·примем рав:Ным зJН.а'Чению его н.ад землей (Л = 0,7 11tБ/м). !К~а,р
.манный IП'риемн1ик 1с у~к·ор.оче~н.ной .м~а.г,нит:н·ой .антен.ной .цл.ин·ой ,в·сег-о лишь 25 !\\:!.{
получает.ся UJр·остым ~при 1невьюокой чу.в•ствительности
.ц.ад.им•ся
у..и,аленин
т.акой
от
н.апряжен.но.стью iПОля ;в
.про:водо:в
i!Ieтшi,
UJ.o
.полю: Н =
2
•мА/~м. За
цент.р ·е ~Iюмещения, где в 1На,иоольше№
охватыв.ающей
здание,
·напряженность
по.ля
МИ·
"НИ•М:адьн1а. По ф-ле
:(12.3)
Но = 0,00581· lO~o.osл (Or5b-IO) sin ат .
Так как 0,5a/'R=il,2 5/30>2 1 (1где
=2·10 - 3 =0,0058/-1О- 0 • 05 • 0 • 7 ( 3 О-!О)=
1=
2.10-з
1,16· 10-з
R='hf2),
1,16-10- 3
то sin ат
/, откуда
опу.ск,ае.м. Тоr,ца Но=
= 1,72 А.
Чем lбoлbllle i!Iр·о,&одwм•опь а •среды, над .которой осущест.вляе11с·я связь, тем
болЬIШе 1N
\,
'ВiН.О•симое :в а1нтен1ну 1с;ред·ОЙ содротивление 1!1-отерь Rз и т.ребуем-ая
от rпередатчика мощность Риер. Поэт,ому 'ВКдючать ,в :р.а.счет за.вышенil!Qе зн,аче
ние а ,нецелесообр.азно.
!Про1водимость 1цементи.рован1н·ато пол.а
может быть
меньше, чем у :в-лажной земди . Фор.мул1а {2.3) х-ар.актеризует лоле н.а.д JВ.лююной
землей
учетом
·(а=.З "10- 2
Gм/м) UJp.и Ло= ,3000 м;
h= О . .Уточним
f!ео,бходимый ток с
:высоты .п·од1щс.а ~петли h=-5 ·м , ·р1азрешен1ной для оевязи .цл.ин.ы lЮJШЫ
(7700 м), и 1пр·о,во.ц,имо1ст.и UJ,oлa а= 1 ." ю- 2 См/м. По та,бл. 2"3 11нmра~к;а для
у~сл·о.вий, близюих ·к у~аза:н1ным, при R=4.5 и 90 м; h = O и 5 .м .в ·среднем: ;ра1Вна
1'5 .дБ, что .с,ооr.веТ1ствует у.величен-ию Н, в
ТОК ДдЯ ЭТИХ усло:вИЙ
1 = 1 , 72 : 6 =
6
.раз . Следо,ватель:Н•О , :нео.бхощtмыi
О, 29 ~ О, 3 А.
Ра1с,сч итаем мощн·ость, ·кот.ор.ую необходи•мо получить ·от .стап,ио.н,ар•н.о.rо пе-
·ред,атчи1ка для •СОЗд1а1ния :в петле ток.а •0,3 А n·ри у1«аз.алных у•словия:х. rПоД1Води
,мая к ·На.ст.ро енной а:нrеяне •Мощность Рпер=1 2 аRа . .вх,Од!Н·ое 1с,опротквдение иаст
.рое~нн·ой .антен1ны :вычисляет,ся 1п·о ф-ле ·(3.7), .но rпрябдижен.н.о оно ·ра,вио rопро
ти.в.лению потерь, внос и :1>юму в ,петлю землей или ,армироваi!!н·ой пои~е,рхностью.
и выч.исляе11ся Ло ф-ле (3 " 112в)
~ R _ R
o.05Re (ЛZ/Rx,)
Rа,.._,
з .I: • 10
.
,
Сощротивление излучен.ин 1п€тди
ф-ле
(3.1 26)
R1'.
s2
=320п 4 -
л4
о
по ф-ла.м
7*
(13Л ·2,а)
:в
О
м.
1а'В ободном прост.р.а~rстве ·оi!!реде..яяется оо
15 000 2
= 320·3 144 - - = 0 002
'
77004
'
Ом·
'
4n h
4·3;14.'6
·
а= · -=---.- = 0,01" \ N
Л0
, 7700
~ 1160· поо. 1.10по Р·ИС.
105,
=У60Л 0 а =
= 68:
2
Re:.(ЛZ/.R.}:,) = .ер( а;
3.8
1
N) = 100 дБ; логарифм эюго числа - 5; число -
вНоi;и,м.ое юо,п·ротивление
R.3 = R.}:, 105 = 200
Ом.
Требуемая мощно1сть 1пере.датчш«а, •по;1:в·оди•мая к ,а.нтен.не,
Рпер =i~Ra =0,32 ·200=18 Вт.
Мощность nередатчика
j
может ·.быть ,вычнсл.ена ·С [ЮГрешн.остью, iКоторая в
1на.и•болЬ1Шей ~степени о:пр€Деляется 1велич.и.ной а, вх·одящей в вы1ра·ж·енш~ !ILЛЯ
.и Re.(ЛZ/R.~
1N1
На .величину а влияют ~станки, трубы ~различных 1Коммун.ик1а.ций и
.
ст.альные коiктрукции в nоле пер·ед•а~ощей петли. Если деЙlствительно 1В1носю1ое
.в ~петлю .соп.ротивлен.ие :потерь .R.з .болыше 1ра·счетного, [Тр~И ог,р.а.ничен.ной мощ
яост.и !П·е·редатчик.а ~будет уменьшен ток .в лет ле 1а, 11ютребую1'ся IПрие.м•н,ики,
н·ор·мально р1аiбот.ающи·е 1При :vrе.ньшей 1нап,ряженност.и 1юля, т. е. ~более чув1сТ.1ЭИ
телыные и .более ~сложные. Поэтому .расчет должен ·предусматри:в.ать З·аl/1а1с ли1бо
~МОЩНОСТИ Переда1'ЧИ1Ю, ЛИ•бО ЧУ·ВСТВИТеЛЫЮСТИ ;пр.И€МН.И1Ка.
П р и м ер
буетtя
Расчет поля и
8.
мощности питания
вертикальных петель.
·оlбесшеч.и.ть 101ДIНJО1ато1ро1н1нюю 1и1щдуu<11И1В·Нiую ЮВЯ\ЗЬ ;на
каж~д•Оiм
этаже
Т.ре
т'jJех
этажного зда.ния 1с железобегон.ными mерекрытиями длиной а=200 м, · ши,рин·ой
Ь=40 м·. и .высот.ой h= ilБ м 1с ,:vr·ногочкслен1ны:11 ст.ан·оч.ным 01бо.рудова1нием. Чу,в
ст·вит·ель.ность .прием.нико.в 1средне.й ·слож1но:ст.и - 0,25 •мА/м . Коэфф.ицие:нт зату
х1ания 1в·е1рти.кальной 1со1ста:вляющей поля горизант.альн1ой :петли Л=5 iZLБ/м. Ча
стот.а
- 39;0
а<;Гu.
iПо
.ф-ле
Ho=0,01321·10-o,osл(o,sь-s).
= 12,ЗБ •мкА/,м, чт·о в
11·00
i (,2 .б)
При
раз
в
,цен.т,ре
Т·ОIКе
l =l
этажа
А
~1три
!Гор.изонт.альной
петле
Ho=0"011<3·2.f· r lO-o,os.5(0,5.~0 - 5) =
меныuе зада.н1ной :на:пряже.нн•ости. Связь rоризо.н
тальн.ой :петлей •ОIК•азывается :не0>сущест:вимой та·к:же из-за 1 большаго 1СО1Против.Ле
'ния ~потерь Rз,
Тlа.льную а111юн.ну
В•Н·О>снмо.го ,железобетон.ныУ!
Ra ~IR.з= 'R}:,
Re(ЛZ/R}:,
mе.ре~крыти·ем
в летл·евую
гор.изон
) , 1а у.величен,ие активной ~составляющей
со1пр·отивле.ния .на1стр·оен1ной · :го.ризонт,альной петли .н,ад ,:данным а·р.У!и
роо.а.нным 1пере:крытием !Выходит д.алеко за сr~,р·еделы rра~фиков рис. 3.8.
Рассмотрим , что в этом случае даст при м енение вертикальных петель. Из
.в.хо.:zщ.аг.о
ф-Jf
(3 . 9)-(3 .Ы)
:следует, Что для
вертик.альн·о.го
ма.г11иmюго диполя
-
эк:ви.ва
лента rоризо1нт:альной nетл.и - К=.!; О= 1, а для ·ло,р.из о.нт.аJJьно,г.о :матнитно·го
диm·оля - :жвивалент.а ве.рти1шль:ной лет ли - К =0;5;
о = N2,
в
1связ.и с чем
аморфная ~с.ред.а, 1к.акой я1Вляет·ся Э·еУ!ля, ·вносит в вертикальную nетJJе:вую .а•н.тен
ну в 2 раза меньшее сопротивление потерь. Однако железобетонные междуэтаж
ные 1пе~реп<рытия не я•вляюгся .а.У!ор~фньвш . Они .с,одерж.ат :l'Ор.изонталь·ные с.в.ар
ные .се11ки из 1сталь:ных :прутьев ,и tдля вертик1алыных :магюп.ных ~с.иловых ли:н.ий
·б,11}fзко.р1аоположенной 1Лоризо.нт.аль:ной петли .представляют ·оО'бой хороткозам!К
i!lутые nетли, .:в юоторых воэ1буждают.ся ·сильные вих·ревые токи. Для гор.изан'
'J\аЛЬ'НЫх ж~ .силовЬJ!Х л·и.ний .вертикальной 1петл.и, з.амык.ающиХJся 1rю воздуху и
лерекрытию,
!j:И1'О1Цроводо·М
~сварные
Г·Ор:изо·нт альные
1пани1женноrо
1сетк,и
·сопр·оти!Вле:.ния,
армату']Jы
s
кото р·ом
1дол·жны
1с.иль·ные
слу1жить
1ма.г
::вихревые
то·ки
не возбуждаются, почему кривые затухания поля при удалении от вертикальной
петли .над желеэо1бет·ан1 о•м ·(120 J«Г •стали на •М 2 ) 1по· измереюiя:м м:ало отлич1аются
по .р.ис. 6.7а, б от 1к.р,швых, ра 1 осчита·н,ных 1без учета вJJияния железабетон1а.
Исi!юльзуеУ! для связи :вертикальные летли 200 ·ilб ,м 2 ·на двух продольных
tс;тен•ах зда:ния. То·к в петле
здан,ия ,в
I =0,5
А . :По .р~И·с.
6.8 •н,а лродольн·ой 01си симм·етр.ии
от :плоскостей :петель •напряже.н.ность поля от ~ажд.ой из двух
петель н.а ,разных •эт.ажах 1будет 1Н 1а 26- 29 1д,Б меньше, чем :в центре iПло.скости
Q:Q
м
петл•и, •где 1по ~ф-лам 1(1
6.6) - {6.7) Но=21/лk От JI,Byx П1€'/"МЬ •На оси симм·етрии
затухан.ие •бу.дет 1на 6 tд1Б :менЬ'ше, т. е. составит '.20- ,23 д.В. Сшщов.ательно, на
ра1ОС1'оянии
1'8'0
~
21
2·0,5
20 м от петель ~поле Н2а= л h !О- 1 = 3 , 14 . 15 Ю- 1 =2 :мАfм, т. е. в
·
S
р.аз ·больше з.а,ща·н•н.ой ,н.ап•ряже:н,но•сти
0,25 мА/м. О,бщий ток питания nр.и п.а
·1 А. Приемник iDи.nн.алов " Б·ертик.аль
р.аллелынам :вклю чении двух nетель ;ра.вей
;юй петли 1Неснюлько •сложнее, чем для 1с111rн.ало;в .горизо1нт.алын·ой [J•етли, 1ню раз
i!l•ица 1Б .стоим·ост.и ,н.е:вели1К.а.
•Сопротивш~ише излучения в .сво;бодном .простра1НС'!)Бе
RJ:. = 320л4 -
S2
30002
.
= 320·97 - - = 8· 1077004
Лб
f
а=
ну
- - = - -- - - = 0,0121 >.
Л0
7700
на
1К·оличе•стJJ·о'У1
45 · 20
Ом·
'
4.3,14.7,5
4лh
по· измерениям
ш111м
5
промышленном
,стали
.в.шсж:ило
в
объекте
армированное сооружение с
.петле:вую
:н.а,стро·енную
40
м 2 •со вхо.дным .соп,р·от.ивлени·ем •на
кГ:ц
.верт.ика.льную
боль•
.а1нтен
Б Ом 1сОt11р•отивле·ние [JОтерь
к.ак ·среда ·С 1пр•оводим·остью сr=б .:1.0 - 2 iСм/1м. Ввиду .от:сут.ствия друп~х 1П1а1нных
пр.имем указа11шое эначе.ние для ук.аэа1н1ню:110 :случая. Т·о•да IN 1=V60Лосr=
=f60 ·7700 ·6·J0- 2 = ·15 0. Экст,р.аполир уя P·llIC. 3;8, для а=О,'01.2 и INl=l50
опре.д·N1яем Re1 (ЛZ/:RJ:.) = '1,20 .д.В, что 1ооот.в·ежт.вует лоnа·р.ифму 6 и ч.и·с.лу 106,
QТКуда Ra = Rз=Rт. ·II0 6 = 8·:.10- 5 · 10 6 =80 О.м для iГОр.изонт.а.л1>ной п·етли и 40 Ом
1
для 1верт.ик1альной. !При 1\аком 1входн·ом •Со1противлен:и.и .ц.ля п.ита:н.ия каждой JJер
ТИIК·а.льной п·етли треiбуе11ся ·мощн.о~сть Рпер =1 2 aRa =О,1 5 2 ·•10=110 Вт, .а для двух
l!!·етель - · 20 Вт. О.д:н.ако ,ста1н·очное ·оборудо.в•аяие, если его мно1го, .может ·изме
!Нять 1мИ1к1рО1структу.ру :IJоля: его интен.сИJ31Н·ость и 1п.оля·ризащию . Поэтому пере
датчИIК nр·омышлен·н-ого 1вьшуска ·С т.щювой ·Мощностью 126- 60 Вт и ·с р·ег.ул.и1ро·в.к·ой мощности •будет :п.одходящим _ :п,ля дiан.ного оiбъе:кта .
Так как ;щи.н.а к:ажд·ОЙ :IJетли •(.200 ·1м) во много :р.аз ,меньше дли1ны нолны
·м), то до1пу1стимо 1с·о·единить обе !Петли 11юслед1овательно, если эт·о ·облег
.(7700
<Jит согласование выходного каскада передатчика с нагрузкой .
П р и м е р 9. Вычисление напряжения сигналов на входе карманного прием
.пика. Выч1шсJDи1м 1н.а1п1ряжеtн1ие ;на ~вх·оде 1Каrр1м.а:НН·О·r.о 1цр1иеМ1н1И1Ка iIJiprи 1RаJ!J!РяокеНJН•О1С'11И
м.а111Н,И1'НОГО 'поля Нс = О,'1!5 мА/,м. По ф-.ле .(2!!) Ивx.пp = Hµ'µoSwffiQэ. У фер1ри
'ГС!В·ОГО
·стержiНя
·С
!Н·а'Ч·алын•ой
м.а.11ниruюй
iП•р•о,нш.1;а€.мостью
µ"=600
п:р•и
дл:~ше
стержня .l = 1100 ,\fм; д.и.ам·е1'ре ·d = 8 •мм 1
IJ:o .измере·ню(м от1н·о.сительная 1м1аnнитная
.проницаемость
µ'=28. µo=0,4:rt· 10- 6 Г/м. Площадь сечения стержня S=
=0,5 · IO-• м 2 , число витков и индуктивность можно определить по табл. 4 из [55];
W=300; L=4 мГ; добротность антенного контура Qк=l00-;-120. Для настройки
.антенного контура на частоту 39 кГц требуется емкость
Срез
25"3
0,0392 . 4
2.5,3
= f 2L
= 4150
Допуrстимая эквивалент.н•ая д:аброт,~юстъ
пФ.
Q3 =
fo
U-t =
0,7
д·обр·О1'ности от
100
до
тр.~tнз.и.стора :и делю·еля
.
5
39
-
8
у.м еньше.н.ия
:1юпользуем .включения 111ара.ллельн·о антен:не sх-од•Н•ОГо
R1IR2 < (•с м.
:р ис.
3.16) .
По ф-ле
ffiL
(2.9) Q3 = 5 = - - - - (ffi L) 2
Rк+ --
Rвх
Акти1в1ное •СОiГ!р·от.и:в.ление •с.а м·ого .ант·е.нн аго коrнтур.а
(!) L
Rк = Qк =
.RвУ. =
(2.rlO)
6,28· 39.103 • 4.10-з
100
Q3 (ffiL)
~
По ф-ле
~ ·5. Для
_
ffiL-QэRк
для р,и.с.
2_ _
кОм .
3.116
IJ В да1И!Н·ОМ ~случае <Беличи1на
(!!•ад землей, т. е.
= :9,8 Ом. Из ф-лы (12.9) mр и 11= 1
_5_
· 9_8_0
=5,14
980 --5 ·9,8
2
11.Sfl2= 7,5
:м.
h р·авн.а ~середине ~высоты ,в€Jртикальн·ой . П€ r ли
181
.
Rвх
= ----------1
1
1
-+-+-R1
R2
Rвх Т 1
rде Rвх тt -'Входное ·С·О:П.р·отивление тра.нзтт:стQра;
R1 и R2 -1Плеч.и 1дел.ителя,
;1юторые д·о.лж·ны удовлет.ворять :ра.ве.нс11ву (2JO) 1>. Из .выр.а.жения ;(2"1):
Uвх.пр = 0,25· 10-3 ·28· О,4л· 10-6 ·О,5· 1О-4 • 300·2л- 39.1оз.5=0,16 мВ.
На 1бо.лее .вы1соких ча·ст·от.ах 1При той же ,н1апря1жен:но·сти iIЮля, если не изм·енять
ч•wсла ·витко,в фер:р.и'!'о.вой ;Э.НТ·е.нны, 1Г1рюшмаемый .стт:г1нал может ~быть больше,
так к.а'К он 1Про:rюрдио.нален ча•с'!'оте 1и :цоiброт.нО1ст.и.
Пр им ер
10.
Расчет напряжен.иц сигналов
карманного
передатчика НА вы
ходе приемной петля над землей. ВыlЧ!ИJD.'!JИ<М 1на1пря,жен1ие аи:г.налоrв, 1ПJр•ин1и1мае1мых
от l!(;СJ!р1ма1н1нО1J10 'Пеjр(Ща11Ч1и~ка шет.левой а1нтеН11юй •Ндiд зем~ей. Ча,с'Тота - 39,0 ~к:Г!Ц.
ТОIК rв .а.нтен1ном ко.нту;ре :передщтчшка 1 =0,:1 А; ЧИiСЛО и 1Площаiд,ь 1В•итков 1юр
пу•с.н·ой .антен.ны w=.300 .и S=77 .с,м 2 . Р.азме.ры пр.ием1ной пет.ли: длина а= 150 м;
ширин.а Ь = 60 м .
·
По ф-.ле (4.3) .а.бс·олют,ный УР·СУв·ень .напряжения 1на выходе i!1етли при пере
д.атчил{·е '.в.не 1nлощад.и, :о:юваче.нн ой :петлей .над зе.млей, .на :ра0 с·стоя•нии .от петли,
p .aRH·OM
NR
:поло:влне ее шар~и.ны,
=-69-ЛR+20Ig
+ О, 1•39 =
-
66, 7
0,1.300.77
lwS
250 +o.lfo=-69-0,7·30+20!g
250
+
дБ,
что ~еоот.вет·сrnует .наi!1ряжению 1на .выхме ненагруженной 1Петл.и
(см. ;р.азд.
4. ! )
E=0,775·100,0SNR =0,775 ·10-О,ОS·бб,? =360 мкВ.
~бсолют.ный ур·о:вень н1а1Г1ряжения 1н:а sых.оде ~петли щш пе,редатЧ.ике, .на.х·о•
дящем1ся .в,нутр.и пл·ощади, охs.ачен~1ой петлей 1над з емлей, 1на •равном ра·с.стоя.н.ии
от :ЦЛИ1НШЫХ •CT01
p ·OIH лет.ли ,будет на б дБ IВЫШе .в ~соотве'J'IСТВ.ИИ :с ф-л·ой (4.2):
N0
Х
что
=-63-0,5д Ь
0
= - 63- 0,5·0,7·60 + 201g
Х
·0 ,1.300.77
-25-0- - + 0,1 · 39 =60,7 дБ,
•соотве'Dст,вует
x ;J.o-o.os ·
+ 201g lwS
250 +О, 1/
·Н.а
:выхоiде
н.ена1гру1жен1нюй
mет,ш
з.н.ачению
Е=О,776Х
во,1 =7'2Сf- ,м1к1В.
Р.а1с.с,м.отрим, .н,а•сколь'Ко можно увеличить ши.р.и1ну ~петли, ·если .иапольз·овать
i!1:риемни.к •С лучшей чувст.вит·ельно-стью .по ,входу (E= 1IOO.м:](IB или Nо=-78дБ) .
0,1.зоо.77
Из
ур-ния
(4.3) -78 = -63-О,7Ь/2+20 Ig
+О,! -.39 следует, что
250
Ь/2=54,5 м, тогда b=l\·09 1м. У.велwчение ширины 1Петли мо,ж,но ,было опр·еделить.
иначе, учитыв ая, что •ювыш€1Ние чув•стsительности 1на 78~0,7 =•17,3 11.Б rв·МИ-
17. 3
чил·о ~величину Ь/:2 ,н•а Л
=
17,3
О, 7 =24,5
м, 1а Ширину петли на
49
м, т. е. от
ДQ 109 м.
При ·соед.И•Н·ении п,рием·н,ой пет.ли •С iП•рием:ником на.пряже.ние •Н·а выходе пет
ли Ивх.пр=ЕQэ, где •Qэ -iд обро1'но1сть 'Петли с учетом дей1ствия IВХ·од·ной це:п.н
60
П·рИ€М1НИl](а.
Пр им ер 11. Расчет напряжения сигнадов карманного передатчика на вы
ходе приемной петли над железобето.ном. ;Пр:и 11юэффищиен.11е за11)'.ха11nия IГl·ОЛЯ'
Jiaiд .жел<:зо1 бетоном Л=:.5 .iд:Б/,м 1юа•р.ма;н.ный 11Iеред.атч ик мощностью, rв 100 р.а3
1> Пр.и ;необходимо:сти .м·ож1но изменить ;коэф фициент .в~!{лючения п или под
ключить ~о<бавоч.ное ·СОiПротивдеиие Rвх тt·
182
·,
.меньшей ,!>ющно1сти ;стацио.н1ар:н•ог.о :перед.атчик.а, несмотря
н.а
эффек'I'ИS•Н<СJ>сть
m:рием,ной i11€TJLИ, •н:а 3-4 1Порядк.а ·большую, чем у малогя1барит,ной 1ан.те:н.ны IК~р
м.ан·ного 1ПередатчИ1Ка, :О1бе1сnечивае'Г ,связь лишь в узкой .зоне. Для при-мер.а :вы
ч.ИJсли.м в·озм.ож.ную ШИ/р-ину •горизОiНтальной пр.ием~Ной петли iПри пере.датчике,
·р .асположе.нно:м
;ключенного
/ 0
= 1148,4
к
.в
ее
це.нl'ре.
приемной
Чу•вствителыно-сть
петле,
примем
1стащюн.арн·о:го. 11Iрием1ник1а,
равной
-72
дБ
(250
под
мкВ). Частота
1кJГ.ц. Число и площадь витко'В .а•нтен1ного к-онтура [!€:редатчик.а соо11Вет
-ст,вен.н.о 1'60 и
Ло ф-ле
180
1см 2 . Т·ок :в контуре
1= 011 А.
1(4.4)
1 (
-N0 1900
0,5
/wS
)
1 (
. 0,1-160·80
+
- 60,5 + 201g -,- +О, lf0 = - 5 72-'- 60 ,5 + 20\g
1900
1900 .
2,
fwS
N0 = -60,5-0,5Лb+20\g - +0.1f 0 , откуда Ь =-л
-
+
О,1· 148,4) ~ 10 м,
'ЧТО недостаточно для практики . Повышение чувствительности стационарного
.приемника ограничивается уровнем помех, который в местных· условиях может
сдел.ать чув•ствиrелын~сть 1Нереальн.ой.
Оценим целосообр-азно-сть [!р;име.не.ния вертиюалыных лрием.ных петель. Над
землей их аспользов.а.ние, к.ак :пра~вяло, нецелесообраз.но, т.ак ка:к лри их ~»а1боте
коэффициен'Г затуха.ния nоля :над земл-ей Л = 11 "J-;-!,5 :ЦБ/,м, Т·Q'Гд,а ка~к п.ри ~.а
-боте горизо.нт.алЬ'Н·ОЙ пе'Гли Л= ·О,7 д.Б/м. Одн.а~~о н•ад желез-обетоном з1атуха1ние
поля 1П.ри иооол•ьэов.а.нии вертикальных сrн~тель .меi1Ь1Ше !5 д•Б/м .и ~близко iК ука-
за•н-ны:-.1 э.наче.ния•м ;l"1- l i5 JJJБ/.м.
·
Sез у чет.а влиян:ия железобетона :по ф-ле (4·"1) ЭДС ~в ,центре не.н.аrруокен
.ной 11риемной 1П·етли длин·ой а=200 м и вьюо'!'оЙ h=115 1М IliPИ пер~атчиiКе .в
-ПЛО•СКОСТИ петли
2/µS'
W(I)
V
1
1
112 +Ь2'
п
.rде дробь перед ко:рJJем -сост.а:влена .из данsых ка:рм•а1н~Ного леред1атч.11к.а, .а
под
.!юр-и.ем указаны ,р.аз.меры лр•ием1ной :петл-и "
то,гда µ=µ'µо= l ·{),4n·1l0- 6 ;
2. о, 1. О,4л - 10-6 . 30.10-4 -160· б ,28. 148 ,4. 1оз
Е=
х
3,-14
1/
r
1
2002
+
1
1
~
'
152 = 6 • 3 мв."
При удале.нии лередатчИJка от i!Шоскост.и nетли 1н.а .р:а1остоя:ние
эт.ажа•х,
чт-о
R
отвеч.ае'Г дв.и.жению .по перnенднкуля;ру и ;цен1)ру ~петли
:на р.аз,ных
яли 1К сере
.1Zщне ее горизо•Н1'-ал1>ной •СТ•О:р -оны а, ЭДС у,ме.ньшае11ся crJO од:ной из кр.ивых .со-ответ.стве~няо С ИЛ•И С' ри.с. ~б . 8. :Вер'Гю~альн.ая :1Iетля может быть rсм-о,нти.ро:ва,на и.а ·Од·Н•ОЙ 11I1р-од·оль.н·ой -стене или, предl!!·очти-ге.Jiьнее, .fi.a 1двух п.род:ол-ьных
.стенах. Во 1вторю1 1случ1ае .н.а оси пр·од12,льной 1сим.метрии зд.а1ния 1н.апряженн-ость
.~юля .б удет ,на 6 дБ ·бол~,ше, 5ем :при 1р.а1боте ОДl!'J:ОЙ лет.ли. Т1ак, [l'р,и ширJ11Н·е
зд.ання b=2R=40 :м и .вер-т.икаJiьных :петлях 1на о·беих IП:родо·льных ic'J'eH-ax поле
к.аждой из летел·ь sa :о ои 1пр·од•оль.н·ой 1оимметрии mo рис . -6..8 l!Ipи удалении от
пл001шсти neтлl!I на 20 ,м буде'!' о,сл·а1бл·ено н·а 26-З,2 дБ, а ·су:м,м.а;р1нюе лол·е д~вух
петель
-
1ыа
20--26
дБ, т . е . .до О,1&З--.О,Зll мВ. Напряже.н.и-е •Н·а :вых-оде ·щше.м
t~ ой а нтенны, соединенной с приемником, Ивх . n р= ЕQэ . Из рассмотренного при
мера -сл едует, ч то , :в -отличие -от ,г о·р изонта J1ьной !Пе'Гл и, в·е.ртикальные [Jетли в
.ц а•н но·м •случае ·обослечива ю т -более 1надеж.н.ую -связь.
П р им ер 12 . .Выбор параметров системы избирательного вызова. Е1сл;и ЧJИ-с
ло IКО•ма:щ~ 1изrб,и.р.а'!'еЛЬ1НОIГО IВЫGrОВД 1не ~ба.лее '8--<1 О, °'ажщую IКIQ,М-ан1ду i№O•Ж•HIQ ОСУ-.
щес 11в1ить П€!р€tдачей ОlЦ•НОЙ iМОiдJУЛИJр1ующей ча1с·юты. Црш ;большом 11ы11сле iк0tмaJ!lд,
183
·
·чт.оrбы IВЬШJЮJ]НIИТЬ IJJ\PIИ€1MНIИIIOИ с IУfСЮЙIЧIИПЮЙ rво 1В\р€>М€1НIИ IНЗIС11!JОЙ11ЮЙ, rкаждую ко
t!IJB:YX
м1а;нд1у оостаrв'7!яют 1нз
rpar3ЛJ!lrчJHЫX 1мrмулщр1ующих !Ча\Стот, передаrваемых
90 rкома;111д
Ат n = А 2 10 = '10 · 9 =90.
rнrа за JiiPIY'Г.OЙ rв 1выqра1111нюй 1по:следователъ·нок:11И1. Н.ацрr№ме;р, lд~ЛЯ
.и1с1юльзовать
од
rr.южrн0 0
·1О ча•ст·ОТ, 111·ер€.даваемых i!IO две:
~Пр.и ;выборе .вызыв1ных rм одул•ирующих чаrстот, чтобы rне .иапользоrв.ать :rюл·о
·СУ ч•а1стот, ш и.ре 1\ребуемой '1\ЛЯ :перед•ач.и .реч.и .верх,нюю .чаrстоту 0:граничивают
rвмичиrной
в ~ .3000 -7-3400 /Гц. [1ри sыборе низ.шей rчастоты .уч.итывают, что с
rпанижением ча,стоты ,р.а.стут р.азмеры и •маюса на·строен1ноr.о .н а нее фильтр.а, что
утяrжеляет .и ухудшает мrал·оrаlба:рит.ный rп.р.и·ем.ник . К•р.оме того, ч.а·сто·ты Н•ИЖе,
лр.имер.н.о, 1000-13·00 1 Гц •мо,rут tбыть ·:и.нтен~с1tв 0ным.и 1В rс:пектр·е .речи, у:величи.в.ая
·0:па•сн.о.сть л ож1но.го 1ораrбатыв1а.ния .изrб.ирательноr·о 'ВЫЗО·В •а. 1Поэ'!'ому желательн·о
f
f н ~ · 1000-711300
пр.име.нять
По ф-ле
=
1Г,ц;
f в~ 3000 -;-.З400
fк+1
Лf
+ 1-;;- =
В = Т = 1
(9.2)
Гц.
1 +а =
п-_1 1 -
п-_1 1 --
v f вlf н,
V(lp/1) 2-
-у fвNн- 1; П·О ф -ле (9.4) ~оброт11юс1ъ Qэфф =
2а
011куда а =
1
Сопаrви.м ,для
выбранного диапазона вызывных частот таблицу значений возможной относи
тельной расстройки этих частот а и добротности элемента селекции Q., необхо
димой для нормальной работы вызова при указанных значениях расстройки
ослаблении смежных вызывных частот элементом селекции на 20 дБ.
10
п
0,10
а
О, 145
50
Q~
7
9
1
34
о , 10
о
50
31
16
и
5
0 ,22
0,23 0,36
23
22
14
1
. 72
90
Ат
п
42
20
1
В.предь до и:с:польз·ав.а,н.ия кера.мическ.и.х 1Пьезо.рез·она1'Ор·о:в для элементов се
лекnми m1рИХ•Од.и1'СЯ лrриме·нять мало;г.аrбар.и11ные rLС-ко.нту,ры. Их 1собст.вен1н.ая
доrбротность •На ч.аrстот.ах .JI000-\3400 1Гц :не лр·ееышает r5 -20, ,н·о в rсх.еме умн.о
житмя д0:бр.011ности •М·о.жет rбьгrь rподJнята . д•о ·100 и ~более. Ст аоб.илыность доб
р·атrност.и и Ч•а•стоты у.м.!ЮЖИ'J'е.ЛЯ добр•О11Н•О·СТ.И .в н·аибол.ьшей .степенн зав.иrси т от
111•а.р.аметро·в LС -uюнту1р.а. Для этой 1ста1билын.01стл ж·ел.а.телын00, чтобы доrб.р-ат:ность
ум.н·о.жителя ~была iН·е rболее 30-'50. !Выберем для 111олучения 90 ко1маrн.ц ча.ст·оты:
f в =3'500
Гц ,и
f н = 1600
1
Гц
-
для уме.ньше.ния .га;б~.р·И'J'ОВ фильтра.
· п-1
=
-j/ 3:500/,13<00--,J = 10,11115; т.р.ебувм.ая дJ01бротно1сть QэФФ =
-vw=-т
0.223
V
в
цепи 11юлл·еrктор,а fко = О,6· 11 0- 3 А;
(0,1 + О,3)Ек
0,1·5
_
= 110·:2=20 кОм; Rэ =
fко ,
.
= О, 5 .
R1 =
R2 [ 1
+~мни
Рмин (Ек -
Рмин=20;
10 _3
ление транзистора в схеме Rвх т в.сх=РRэ=20·
а=
1
1· 103 =20
иб . эо) - Rэfко
+ R2) fко -
1
+~минR
!'МИН
(lко
R
2-
R2 =
(.см. рис.
9. 1)..
(r5 -7- 15)Rвx 1'=
= 1 кОм; входное сопротив-
]
--~-~~~----------
(Rэ
184
-
= 44 •5
.Выб.ир.аем :паrраме'J)рЫ rсхвмы ;в 1р·езультате 1пробны.х sы•шсл·ений
Теж 111окоя
т.оrд1а
(/р//) 2
2а
иб . эо)
кОм;
~
20· 103 [
~~
1·103· 0,5· 10-З]
(5- 0,2) -
-------=-------------=---- =
(1+20)103.0,5.10-з -~(0,5.10-3 .20.103_ 0,2)
'
67 ,3 кОм.
21
Выб.и.р.аем .rю ~ГОСТ ;р·ези·стюр 1оолроти.влением 66 1кОм. Здеоь Ек - нап.ря1жение
шп.аи.ия; И б.эо - 1н2п.ряжение ·смещен·ия . .Вх•одное ·С<Оi!Iрmи:вление тр.анз.истор~ного
каск.ада
Rвх.к
= _ 1_ _ _
1 _ __1_
1
-+-+Rз
R1
1
~
1
10
кОм.
66+20+20
~ Rз
На ,низшей ча.стоте С =1 10 5 [!Ф;
25,3
L = 12с =
25,3
1,32.10-6.105 = 150 мr =о, 15 Г;
p=б,28f!L=6,28 · 1300·0,,lб=.l,'2:2
,кОм.
тивн.ое ·СОJП'])От.ивлен,ие кон тура Rк
= 6,1
Rf*.:двх.к
'
=
Rрез+Rвх.к
R'
Q
э
=~=~ 3,8
р
. · 1,22
=
=
= QK
IКОм;
Rрез
ДО1бро11н·ость
р
6,1·10
:1юиrу0р.а
1,22.1оз
5
= 1,02
сопротивлением до
2-3
Qзфф
44 ,5 '
' .
= - - = ·- 1 = 14,4. Соо·р~отивленне в
Qэ
3,
J(R~з
кОм. Для регулировки берем резистор с переменным
·.
кОм.
. ;..
» гэ; 1 кОм > Гэ; Ri » Rэ = 66 » 1.
~=(j)( (j)o.c
Ri )=(j)(.00.) = 20 .(см. рис. 9.2),
1
Rэ
с
,
1
» ~С
;
.
Ro.c = . 4(1(-1)
Пр{>верим вьmолне~ие требо:ва1иий:
R0
.ак-
=3 1
' .
цепи полоЖительной обратной связи [см . .ф-лу (9.7)]
4(14,4-1)
откуда
103 = 3,8 кОм;
6,1+10
..
Tpeбyeu'lloe умн·ожение JJ.О'бро11ноС1'И !(
14,4·3,8· 103
Qк=б,
245 Ом; Rреэ= 1,2:2·103 ·5=
(2 -;-3) · 103
. (J)H
>
..
1
.
~
.
."
_7
6,28 · 1 , 3 • 10 3 • 10
= 1,23 кОм .•
Нз .высшей з:в1у1Jю1вой ч.а1с11оте С=З· l!О~ .пФ;
25,3
.
25,3
· .
= 69
L =- =
f 2C 3,52.JO-6·3·104
р
=
2л
мГ
=0,069
tL = 6 ,28·3 ,5· 103 • О ,069 = 1 ,5
,
кОм;
Rpeз=PQк=l,5·10=15 кОм; Rрез=
·
= 6
кОм;
Г;
RрезRвх. к
.
Rрез + Rвх. к
15· 10
----103=
15+ 10
R~ез
6
Q3 = - - = - = 4;
. р
1,5
'1'85
требуемое умножение
Q3фф
44,5
К= --=-Qз
6
=7,4;
R0
·
с
1\R~ез
-~~4(К-1)
=
7 ,4·6
10:1=1.73
4(7 ,4-1)
кОм .
Выб.и1раем ·резИJсто~р rс·ооротквле.н.ием
1
1
rовС =5 ,23 . 3 , 5.1оз.3 . 10- 8
= 1 ,52 кОм, Ro.c
>
1
С
(J)B , .
.
~ля з•ащиты 1Приема от .1юж1но·ю 1сра'6.атыв.а.н.ия м·огут б ыть :выбt]Jа.н ы, .нап·1J·11:мер, ч1едующие 100011НОiШеяия. Пу.сть ~В ызов н·орм,ал1:>Н·О 0ср.а1батыв:ает пр.и н1а
пр·яжен•ии .вызыlвrной ча~еготы Ио. При р.а.острой1ке .пр·ием.н1и.к•а 011н.с~сителыно но.ми
•Нал.а .пр.ием.н1ик еще •ор·а·батыв.ает пр.и уменьшения напряж•ен,ия до О18Ио . Смеж
.ная вызыв.н.ая ча:стот.а ПtРИ О'ГСу'J)ст.вии •УJХ·ода ча1с'!'о.ты 01сл.а;бляе'J)СЯ еле менто М"
селекции в
10
раз, но при уходе на Лf'
ничиТ>еЛь , .в1<люче.н1ный
1ZIO
-
только до О,25Ио. Амплитудный оrра
эле.мент.а сел€:Кu,и.и, ,можrно ;в ы1пол нить п:ропуюкающи•м•
,н.апря.жен ие, rне ~большее, ,нап ример, Ио. Поет.ому л 01сле огра·ни ч.ите.ля и эле мента·
rселеюции 1нап.ря1жение .смещен.ной ,н.а .Лf' .оме)!{jной .в ызывн,ой "1а1стоты .мо.ж ет до·с
ТИ1Г.ать :в елич1ины ! ,'О· ·Q,125=0,25Ио. [11ри т.а1ком 1н1аnряжен ии .вызов rн·е до лже1н
сра~батыв.ать. IПор~аг 1срабаты1В.а1ния О, 8Ио 111ревышает .o:rJ1a 1 cнoe наi!тряже ние сме
щенrной 'СМ€.)!{jН·ОЙ ·вызывrн·ой ч.а•стоты О,25Ио более че:11 ~В 3 р·аз.а. Р.аюсчитаем
м.ак>еи•м.альное .щб.с·олют.н.ое дооустимо~ ~смещение с:11е.ж.ной вызывной ча1с'!'оты Лf'.
Пр11 1но.минальI11ом З•начении ча•стот смеж•н.а.я 'Ча•С'l'От.а осл.а1блш~:гея .в ! р/ ! = 10 ·р1аа "
·при •у~к.аза~н.ню.м ух·о,це на·строiliки прие:мни,ка .или 1оме.жной 'Ча•стоты ·- .в ! р/ /' =
=8 :!J'аз . Эт·о 1с·о·от.в·е'J)ствует умен.ьшен,ному з.н.ачению от.н.осите:льной ·р.а·остройкн,
1 ,/
а' =2Q
r
1
,/-
.
(/р//')2-1=2 - 44,5,32_1 =0 , 08~.
Максимальное допусти мое смещение настройки
Лf' =fк(~~
-
а') = fк(О,1115-0,089) ='=fкО,0225 ..
Так, н.а . fн = 1300 Лц M'=O,Q~'25·J30'0 = 29 •Гц, а на ч.а-стоте fв = ЗбОО 1r.ц
=0,0225 - ~§00·= 79 !Гц. ТЗК·ОЙ уход ч~~етоты [!р.И из.менен:ии -rем.перату1ры ~На
л f'
29
1
соответствует
нестабильности
частоты
на · 1° С :
- - = 30"'· - 100
fн
1 v
С
= 2, 2.10-3
и Л fвf'
=
~ -!О1-0С
3500
= 2,25· 10-3 •
tlf'=
1о·с
111Jботке
П"'и
1щательн·ой 1разр
,..
·
LС-iГенер.а.торы :выпоJDни•мы ·С ук.аз.а,н.н<>й не-с'!'аrбильнQ.стью.
СИJСтемы, ОП·реде.пи·мrвtе вызывrные ч.асrоты: /н1 =1 (1 !+а) :f1<;
:Выб,р•ав [!ар.аметры
f2 = 111H5.\f·300=.1450
1620; 1810; 2020; 2250; 2500; 2800; 31'30; '3500.
Заключение
Приведенные в книге основы теории, результаты
измере
ний и методика расчета позволяют учесть все факторы, существен
но влияющие на прием сигналов. Анализ потерь, вносимых в ста-.
ционарные антенны железобетонной поверхностью, над (под) ко
торой осуществляется связь, привел в 1967- 1970 гг. к разработке
вертикальны:х; передающих
и всенаправленных
малогабаритных
приемных
магнитныfС антенн,
а действия
помех - к созданию
rюмехозащищенных стационарных
приемных
антенн.
В 19711974 гг. установлен способ определения практически ограничиваю
щего зону связи сопротивления потерь, вносимого землей в · пере
дающую петлевую антенну, установлен необходимый минимальный~
J'86
'Территориальный разнос передающих антенн, работающих в общем
частотном канале, и возможность повьrшения устойчивости индук
тивной связи приемом всех трех составляющих переменного маг
нитного поля.
Оперативная беспроводная индуктивная связь для телефонных
переговоров с передвигающимися работниками, телесигнализации
и телеуправления движущимися механизмами внутри предприятия
сокращает потери рабочего времени и дает поэтому при определен
ных условиях значительный экономический эффект. Действуя в за~
данных
территориальных
границах
предприятия
или
цеха,
такая
связь позволяет многократно использовать одни и те же частотные
каналы в соседних сетях. Это исключает нехватку частот при ши
роком распространении индуктивной связи и делает
тивной.
ее перспек-
.
Применение односторонней индуктивной связи для беспровод
ного поиска лиц на предприятиях, в больницах и в других органи
зациях расширяется с каждым годом . Успешно проведены опыты
по использованию индуктивной связи
на городском
и железно
дорожном транспорте. Испытанные в работе карманн~rе, автомо
бильные и электровозные передатчики открыли перспективу при
менения двусторонней индуктивной связи в промышленности. На
очереди доработка и промышленный выпуск
оборудования
этой
связи с учетом особых производственных условий отдельных от
раслей народного хо.Зяйства.
Новый вид внутренней беспроводной связи будет применяться
для оперативного управления целыми нредприятиями, большими
цехами
и
отдельными
технологическими
производственном транспорте,
процессами,
на
внутри
а также в различных организациях.
Индуктивн'ая связь помогает предупреждать возникновение за
держек в
производственных
процессах,
устранять эти задержки
и
позволяет частично высвобождать рабочую . силу. Эrот вид связи
нужен не только уже действующим предприятиям: он будет необ
ходим
и
на
вновь
создаваемых
автоматизированных
предприя
тиях с малочисленным персоналом, для эффективн.ой работы кото
рого потребуется карманная аппаратура внутренней беспроводной
связи.
.
:-
ПРИЛОЖЕНИЕ
1
Напряженность ближнего электромаrиитиоrо поля
петл-евой аитениы
UЗы;р.а.ж.е.ние {2.6) хар.ак'rеризует электриче.скую ~составляющую электрюм:аiГ·
~ИТ>Н•ОiГ'О поля петле.в·ой .ан.тен.ны 1кол·ьца р.адиуоа а, .р.аооол·о.же.н•!fоrо 111.а высо
те h на~д землей пrрю,во.дящИJм полУJП;ростр.а1н1с11вом . Начало координат н.а
поверхности земли, положительное направление оси Z - от земли вверх . Ток в
;ко.;~.ьце 1изме.няетlся :rю •Гармо,ничоохому з.акО1ну:
т.р!!iНJIМ.Э.ется П·ОСТОЯJНIН·ОЙ i!l;Д:О.ЛЬ ilIOHTy,p:a :кюльщ:а.
/(t) =10 е-1 00 1;
:амi!!л.итуд.а
ток.а
}-87
· Поле пеrгле.вой анте1ы(ы-хольца с тохом в однородном пространстве. При,н,н
. м.а·ем 'Кольцо" ю<Ус1'оящим из 1М1Н·оже:ств·а элементо,в дли.ной dl - элемента:р,ных
__.
-+
элеl!illричеоких дИJПолей момента d = l odl. Цилинl
дрические коарД1инаты точки , где находиl'ся д1::
rn
r, т,Z
паль:
r=a ;
ср=а;
z=h.
Составляющие вектора
d:
d" =-lasiп ada; dy=lacos ada. Координаты точ.·
ки наблюд·ен,ия: r; ер; z ('р;ис. П!.1).
Во в·сем пространс11Ве, кроме точк1И располо~
жения диполя, поля п одчиняюl'Ся ура1вн ениям :
у
Р.нс.
iTTl.11.
К определению электр.ической сосl'ав
ляющей электромагнитного ;поля петлевой
антен
н ы -кольца
rotH(d) = - i we0 E(d); (ПI .1) div E(d) =О;
(ПI
.3)
rot E(d) = i wµ 0 'if<d>; (ПI .2) div 'if<d> =О .
(ПI
.4}
(ПI
.5)
(ПI
.6)
Введем векторный потенциал
...
A(dJ,
положив
н<d) = rot Д<d).
Из
([11.2)
1
<:ледует, что
-+
rot EfdJ=i
wµo rot A(dJ
в<d> = i wµ 0 A<d>
ми
+ grad и.
s:де И - фун:к.ция, .юмеющая омысл 'сжаляр1но.го потенциала.
Подстанав.~ш . (Пl.5) и · (IПl.б) 1В · (iГlil.l) дает зн.ачение
rot rot Л<d)
= w2e0µ0 А< d) -
i (J)go grad И.
(Пl . 7)
Им~тьзуя фор·мулу ве:кт.ори:ого а1наяиза rot.rot A<dJ=grad divA<d)_ЛA<d>, ще Л-
~ep.afup Лапл.а!Са, n·олуч.аем
.
-
grad div A(d) -
-
·
-+(
Л A(d) = kf А d) -
i й:~е0 grad И.
(Пl .8)
Здесь k1=W У еоµо.
:К:а'К нз:ве:с11но, .ве.ктор1ный и 1акаля0рный п.оте.нциалы М·оЖа!о свЯз·ать кал.и!бро1В6чiнЫм услоJЭ1нем. Бс.л:и
di~ A(d)
то мя
"
A(c!J
= -
i roe0 И,
(ПI .9)
1арих.одим 1К ур,аане:н1Ию
. ЛА(d)+ k~ A.<d> =о.
Связь полей
ie
(Пl
аюте:нu:имом ,согла.сно 1 (1П11.5), 1(iПl.6)
in
. 10)
(Пl.9) 11Lает.ся ,соот
нюшения.ми·:
fi<d) =rotA<d>; 'E<d> =iroµ 0 A(d) +-i graddivA(d).
roe0
~ \:Шение· ур-ния (П 1.1О), учитывающее поведение поля вблизи источника,
КJа~К ·н:авостно, н.меет ,в,!i\!1;.
Л<d)
-+
== ..!!._
eik,R
4л: -т
~18;8
:ИЛIИ ,выражен~ое через ооста.вляющ'н~ :
/а sin а d а
dx eik,R
- · --R- = 4n
A<dl
х
--
eik,R
·1
R '
4n·
(Пl
A(d)
и
/а
dy eik,R
__ - -4n
R -
cos а d
4n
а
.12)
eik,R
--
R
где Я= yь 2+1 (z--h) 2 -· ра1сстояю1е от ди п оля до 'I'оч1к.и н.аблюде.ния;
ь2
= r2
+а
2 -
2ra cos
(ер
а)
-
.
-+
!
Поте.н.ци.ал кольца А(О) ;получае11ся 1с у~1.:v~ирован.и·ем вь~раж·е.ния
в•сех эле:.100-nа.р'l!ых дююлей:
2:n:
" R
л<х0 1 ::о= '1
A(d) =-!.!!:... Ssina ~ da· А(О)
/,.,J х
4n
R
' У
{Пl.:12)
для
~ A(d)
=
l.J
У
=
о
!а
= 4n
2S:n:
иeik,R
cosa -
-da
R
(Пl
.
.13)
о
Оказыв.ается удобным для tЦальнейш ег о ~n ;:~еобразо.вать в ы р~ жение
п11ше.м ·ннтег,р.ал Зоммерфель.д;а
eik,R s"" Л
R=
ле-Л., \ z-h\
о
(Il 1.13) . За
!u('Ab)dЛ, rдеЛ1=Vл2 -k;.
1
Используя теорему сложения для фун.кций Бесселя
00
Jе (ЛЬ) = J0 ('А. r)J 0 (Л а)
+ 2 \-.
.._ J n (Л. r) J n. (Л. а) cos п (ер n=I
nол у q.а.ем
. el;,R.=
j ";. ~
e-i., I z-h\
1 ('А
J0
r) J 0
а.),
'
('А а)+ 2
О
t
ln
(Л r)Jn (Л а) Х
n= I
(Пl
xcosn (<p-a.)}da..
.14)
Подпа.влм (iПl,14) в 1(crll.1 .З) :
А~0 > =
2n ао
.
~ SJsin а.!:__ е-л., lz- h\
~
о
о
~
1
J0
(Л r)/ 0 (Л а)+
.
+ 2 ~/n (Л r) Jn (Л а) cos п (<р- а)}~ а. d Л;
А~О)
s
ia 2nS"'
= 4n
о
о
cos а
л
1
.
"i; е-Л, 1z-hl ~ J о (Л r) Jo (";..а) +
.
189
+ 2 ~/"" (/.. r) Jn (/..а) cos п (ер- а)
Выч.осление IННТ№рало.в :по а в
1а
d
(Пl
d /...
.15)
(:Пl "1 5) -довольно прост~. Отл:ИЧiНЫЙ от нуля
.illКJla\11. в эн·ачеыие ,и~нтегр.алоо дают 1'олыю члены сум м ы с
n= J.
После ИJIТ€.Г.р:И
.р.о:ван.ия
1; s/..~ е-л,
00
AiO) = -
sintp
12-hl !1 (/.. r) !1
(/..а) df..;
о
.в.ли
(Пl
.16)
1
...
.в .цилин1д1риче·е:ких к·оорди,натах ·:В€1КТО·ра А
00
А (О)
q>
=
f
_!!!:_
~ е-л, 12 - hl J 1 (/.. r)
2,/..1
J
1
(/..а) d /..·' r
л< 0 >
=
л<z0 >=о·
о
(Пl
.17)
Элект1рическ{)е .и ·М·а:rниТ1ное ;поля .выражаются чер€3 п.отенu.и.ал . .соотношен1иям•и,
01НЭJIОГИЧ•НЫМ·И (П) !li!):
н<0> = rot1<0> ; 1<0> =iffiµ. 0-:4<0>
Из
(\111.17),
+ - '-· -graddivA<0>
(Пl ,
18)
(J) Во
о.д1на:1ю, следует, чт.о
di~1< 0> --
1 дА~О)
-
о.
-- -
r
-
д<р
(Пl . 19)
Поэтому для :элект.риче~с11юго !!ЮЛЯ в 0 >=i
-
ffiµA< 0> HJIH
(Пl . 20а)
Для
·OlllpeiZJ.eлeн.ия м.а['.ННТ11юг.о поля :восюользуем~ся ур.а.В:Неннем Ма~а·:
Н(О)
1
.......
=--rotE<0>
i
(J)
ОТIКуд.а
/1о
н<О> = - -
1
д Е(О)
-
__
Q>_
) Wfto
r
дz
•
'
1
i ffi µ 0
1
д
r
дr
н<о> = --- -(гЕ< 0 >);
2
q>
'
Н
ер
"
= 0.
(Пl
Иаходя tlЗ ВЬ!dJ·а,жеаня
.206)
(ПI "2Qa) для ·н•а1111рЯЖ€!НiНоiст.н эле~к·т11шче.ак.оrю лоля ,к,ощща
с '!'ОКОМ 11 <J.дйюроадной .среде, ,най,u"ем электро.м·а.гни'l'Н·Ое •rюле ;в среде с · Г·Ор.нзон·
Т<iльной r.р.а1тщей .
Поле петлевой антеliliы-кольца над земной поверхностью, Для злек11рОМ•аr
;ИJИТ.НQОО i!ЮЛЯ
·
l9t
.......
S
-+
:В·ОЗД)'Хе
.......
в= в<0 > +во>
;
.......
.......
н = н< 0>
+-н(I) ,
(Пl .21)
...
r.де Е< 0 >,
в.ае.мые
щие
-+
E<Z),
Н< 0 > -электрич&'Кое lI .ма•rн.итнюе iПОЛЯ .в
соот;ношоонЯJмrи
.влияние земли.
(П.1 .20а)
~В
...
обла·сти
и
.
z<,0
О'l'Су'l'ствие rр.а;1шцы fо'писы-
~
(Пil .~Юб) ];
Е< 1 >,
-+ .
нщ
.н.аiП,ряж.енность
-
.д•о•баm11ш,
11юля
уЧ'Иты:в:аю
обозJмчим
через
Н<ZJ.
-+
.Велич•и.ны Е< 1 > rи Н< 1 > подчи.няю11ся ур.а<11нениям:
rof -+
н<О
=-
i (!)Во -E(I)
(Пl .22а)
H(I)
(Пl .22б)
rot E(I) · = i ffi µ 0
div-E(l) = div-+
н<t) =О.
У;рав!Нmия ~ля !Полей
-
E<Z>
(ПI .22в)
...
и Н<Z>:
rof н< 2 ) =(а - i со в) 1<2 )
(Пl . 2За)
rot 1<2 ) = i (!) µ I02 )
(ПI
div1<2 ) = div
7i(2)
= О.
. 236)
(Пl .2Зв)
На 1r.р .а.н.ице (z = О) долж•н•о выпоJLнятыся уrсло.вие .неттрерыв.~юсти а<•асател.ьных
оаст.авляющих 11юля. Из ю.севой .си.мметр.ии за.д•ачи ~следует, что, так же к.а~к н
.в ·р~аоомотренном вы!Ше 1случ.ае од.нород,ной среды, НФ =Er=O. Поэ'!'ом.у ~ранич
ные
у.с.по.вия имеют
.вид
Е~) +в~> = Е~';
н;0 )
+ н; 1 ) =
...
н;2 ).
(Пl
Н< 1 >
Ч'l'о:бы mолучить ур<~.мение для Е< 1 >, ~1·сключим
Взw.в -сmе,рац,ию rot от ур•ния ; (~П! .22б), 11юлучаем
из
си.стемы.
.24)
(rП!.22).
-+
-+ 1) · =iffiµ (- iffie )E(I)
2-+
rofrotE<O
= iffiµ 0 rotн<
= k1E<O.
0
0
...
~
Т.а~н как rot rot Е< 1 >) =grad
(Пll.22в)], ro оконч·аrель.но
- -
Л в<О
+ ki E(I)
div Е< 1 >-ЛЕ< 1 >=-ЛЕ< 1 > [та.к каrК div Е< 0 >=0
=О.
.11
си.11у
(Пl .25)
...
(ЛЕЩ)1р = ЛЕ{l) q>
1 (
- Е I)
. ,2
q>
•
получаем 11иес1'0
(Ш . 25)
(Пl
.26)
(Пl
.27}
Ана.лосич.но из с~ктемы ' (:Пil .23) ~ледует ура&нен.ие для
Л в<lj)2 ) -
-
1
,2
в<lj)2 )
2 в< 2 ) - О
+ k2
q>-·
rде ~ля земли kz=fiffiµcr.+ffi 2 µe::::::;fiffiµcr, так как то.кн ·смещения т;раздо
.менL1Ше Т()!!{;ОВ
пров·оди.м•ости.
По .а,н.ал•оr.ии <с rвыр.а.жением (П 1.20) для ~поля Е~о J в од,нюродной среде бу
дем l!Ююать решен1ия у.р,ний : (IПl.26) :И . (~П!.27) .в виде
(ПI .28)
191
ао
E~2 )=i(J)µ ~ SF2 (Л, z)J 1 (Лr)J1 (Лa)dЛ .
(Пl
.29)
о
Маr.нитное п·оле олре.деляется ·соо11н ош ен.ия·м.и:
но)
'
1
д в О>
i (J) µ 0
дz
1
1
z
i (J) µ 0
r
н<2>
= _ 1_ _
1
= - - - _QJ_; но> = - - дЕ (2)
н<2) = _ _l_ __QJ_
г
i U?µ
дz
;
z
i (J) µ
д
-- (г в<I));
дr
QJ
]
(Пl
~ (г в<2>);
дr
r
-,
.30)
QJ
1
2> - о
<I) )
- -н<Q
HQ
)-.
}
Фу1нюци.и F11(Л, z) .и Fа(Л, z) .подлежат ·определению.
ПО.д!ст.ав.им (П 1.2:8) в (П 1.26). Опер атор Лап.nа·са Л .в цилиндрических 1шор-
.
д!Ыlа1'ах
Л
= -
(r - а ) +
1 а
r дr
дг
-
1
,2
-
а2
дг2
а2
+ -- ,
дz2
поэтому
ао
Л E~l)
= i (J) µ 0
!а
4;
j' {F
1
(Л,
1
d [
z)-;- dr
г
d / 1 (Л г) ]
dr
+
о
+
d 2 F1 (Л., z)
dz 2
}
J 1 (Лr) J 1 (Ла)dЛ.
Воспо:Льзовавшись уравнением Бесселя для функции
_I_ _!!_ [г d 11 (Л. г)]
rdr
. dr .
+ (л.2 -
! 1(Лг)
\
_!_2 ) . J 1 (Л г) =О, получаем
r
(Пl
.31)
т.аки·м .сJ1~аз·ом, 1из • (Пl.28), (Пl.31) ·и · (ПJ.216) получ.аем
ао
1
i(J)µ 0
~~ S{F1 (Л., z)(ki-Л2 )+ d2 F~~~·
z)
}J1 (Лr)J1 (Л.a)dЛ=0,
о
откуд1а
(Пl
.32)
Из (tП!.27)1 и (П'l.29) ТЗiКНМ же еiбраз·О.М вьnв•одит1ся ур.а.В1нение для F2 (Л, z):
d2 F2 (Л. • z)
dz2
-
2
.
Л 2 F2 (Л, z) = О,
где Л2 =
V Л2- k~.
(Пl
.33)
Общее ,•решение ур -,н.ия (П!.32) .имеет вид F1(Л, z) =С1 e -л,z+D1 ел,z. Из Y•CJIO·
вня ос,р~а1ничен1н.с~сти фу.нищии F1 (Л, z) 1в обл.а·сти ·O:;:;;z< оо 1СJ1едует, что D1 = 0,
r. е. F1{Л, z) =С1 е-л,z. Общее решение ур-ния (П!.33)
192
(Пl
.34)
Из условия &ра1ниченно.с11и :решения 1в обл.а.сти -oo<z~O ·следует, что С2=О
И ПОЭ'l'СJ.:.1У
F 2 (Л, z) =D2 e'J..,z.
(Пl.35)
Для .нахождения хоэфф.и.ц.иентов С1 и
D2
О1брат.и:111ся ~К .r.ранич1ным усл~0вия1м
\Пl.24). Из р.а.венств·а Е~0 >+Е~1 >=Е~2 >л1р:и z=O и ф-л (Пl.20), (Пl.28) и
')..
-')..' h
(Пl.29) ·следует, что Л~е
t-
1
+F 1 (Л, 0)=;:; F2(:Л, О) или с учетом (Пl .34),
{Пl.35)
-л, •h
')..
-е
'
+ С =µ- D
1
h1
Используя
р.а.вен·ств·о
(ПI
2.
µо
Hr< 0 \+Hr(l)=Hr(2)
IПрiИ
,и ф-лы
z=O
(iПl.20),
.36)
(Пl.30),
получае.:;r Ы'О1Р·Ое у:ра.в1н·е.ние
dF1 (Л, z) 1
dF2 (Л, z) 1
=
.
dz
z=O
dz
z=O
з.н.аченмя F, •и F2 из 1(:Пl.З4), ·(Пll.35), имеем
Ле
Лодпавив
-'J..h
1
+
Ле-'J..,h_Л 1 С1 ='Л 2 D 2 •
Ур.а:в.нения
(Пl .36)
.к.оэффициенто1в С1,
с1 -_
и 1 (П:1.37)
D2.
(Пl.37)
111редст.авляют .собой 1алrебр.а:ическую 1с.и•ст~му для
Решая ее, на.х·одим:
µ Л1 - µо Л2 ~ е-Л,h.
'
µ Л1 µ, Ла Л1
2').
D2 =
+
µ Л1
µо
+ µо Л2
-'J.. h
е
•
.
т.аким ·Обр~азом,
F1 (Л, z) = µЛ1-µ0Ла
µЛ1 +µо Л2
'Н •На ОСНОВЗН!ИИ • (П 1..28)
С1О
E(I)
q>
!а
=i(J)µo-.
~
2
о
,<\нал0~rич1Ны.м :путем М•ОЖН•о :получ.ить •выражение для Е ~.
Ма.r.нпт.н•ая лрон.иц,ае.м·О1сть земли
f ')., -+ ').,
µи
воздух.а µо 1Jа.в.ны. Поэтому
Л
Л1
.h
e-'J.., ( +z) J (Л. r) J ('}.,а) dЛ
.
С1О
E(l) =
q>
Ja
i (J) µ . о 2 .
1
Л1
2
Л2
-
i
i
.
.
(Пl
.38)
о
Ei
0> [ф-ла (П!.28)] и
.Полное ~поле в первой ~среде ·СJКЛадывает.ся 1из ·поля
.sто р.ич1Н•Оf\О поля E~l)' ВОЗЯ1И1Кающе.rо из-за ~наличия i!l]J.aiыщы. о~онч-ательно
.и:>н~ем
s{').
00
Е
q>
=Е(О).
q>
+ E(I)
=
q>
j(J) µ -/а
02
-
о
').,
e-'J.., lz-hl
+
1
193
Приведение выражения (2.6) к виду, удобному для числеНliого интегриро
вания на ЭВМ. !Пред;положим, что 111еремен.ная Иi!lтегриро:ва,н1ия Л ;в :(2.6) может
п:р.wнимать любые ком111,1ек.сные 3,н.ачения, JI . :и1сследуем
1свойс1'ва
ПОtZtы.нтегр.аль
н·ой фуJ!.КiЦИИ для К·ОМ!ПЛеJЮНЫХ "'·
·
В.оопол·юоs,авшИ'Сь 1с.о.01'ноше1;шем
.
J1 (z)
лер·епишем
=
нр> (z) - нf~> (z)
н12 > (z)
2
= нр>
е 1 nz'
(П! .39)
(2.6) :в .в.иде [30]
Е!/>
+оо
=i30 nk1 a
S{e-л,•z-hl +
.J
-оо
(Пl.40}
!По.дынтеграл.ыная фуf!IК!ЦИЯ з.авG:нжт .от радик.ало.в Л 1 = УЛ. 2 -k 2 1 1И Л.2= УЛ2-k 2 2,
для которых ·юч;ш Л=k1 и Л.= k2 11вляю1'ея '!'очками 1Вет.мения. Следо:в.ателЬJ10,
подьLНтегр.альная фу:1шщия (!Пl.40) имеет д;ве о,собые точ1Ки: Л=k1 JI ·Л =k2. Кро
ме 'l'Oil'O, Т•Очк,а Л.=0 'ТhЗIК.Же Я!ВЛЯ•е11Ся 'Осоiбой Т·ОЧ:КОЙ, !ПОСК·ОЛЬКУ зн ачет.ие Z= о
точка :ветвления фунюции Х.а.нкеля
-
H1< 1).(z).
Путь :иН1'еГР·ИtlJ·О!В•а•ния в (IПI .40) i11:ро.ход1ит в.д<>ль веществе.нJl·ОЙ о.еи ,н о.боз
н.ачен 1н.а р:и~е. П! .2 через Со. 1В >О'бл.а.стн Л.<0 этот mуть mрох·одит 11ю верх.нем у
бер:еrу •разрез·а С2 , ()lбес.печн.в.ающему ·О.д•Н·оз.начность .ф у.н~К ций Х.аНJКеля .
у
"
При О!бхо~ае оокруr точек :ветвления k1 и kz радикалы
,r-2 1
r i..2-k
и
,r-r Л2~k~:.-
ме.няют Зi!IЭ.IК .и ·поэт<>му .rrодЬliнте:грал.ьн.ая фу,ню.~,ия -не я.вляется од,н<>злачнои.
Для юго чюбы "цдел.аrrь ее од11юзн.ач.н·ой, •над·о 1Про.вестл /ИЗ точек 1Ве11Влен.ия
Л=k 1 н Л=k 2 рэ.зрезы, лр1ичем -сдел.ать это мож,но ,р.азлиЧRыми оrюсооэ.•ми. У:ч
rем, wщ.а·ко,
ч1'о выражение i(.2.6) ;получено s 1Пред1Iюложен.ии RеЛ1;:;:::.О,
Re л.2 ;:;:::.о, ко·ю1юе ;Ц:одж.но 1Вьnпол1няться и при i!ЮМIПЛеNСН·ых Л (чwбы обе<с11Jе
"!ИТЬ .сходИмо1сть н.нтеrр.ал.а). Найдем ура.вненля .разрезов, обес:печнвающие этл·
.
. По;южим Л=х+i у, k1=a+i1b, тогда
усд@ВНЯ
Л~= Jfx2-y2-a2+ь2+i(2xy-2ab) .
Обозн·ач.им
х2
-
у2
-
а2
+ ь2 =А;
2ху
-
2аЬ = В,
"
(П!.41 )(П!
.42}
(П!
.43)
тоr,да
Л1= YA+iB.
Для ;веществ€i111Н,GЙ ча~ти Л .из (П 1.43)
194
Р.авен.ст:во
Re Л1 = 0
(Пl
.44)
(Пl
.45)
в·оз.моJЮно толI>Ко при ·у~СJJовмях В =0, А ~Q, откуд,а
аЬ
у =- ;
lxJ~a.
х
У р.а:в•нение 1 (iП1!..4б) «m1исывает д.ве ,вет.в.и ;гиш~р:бол . Т,а .из них, К·О'l'Ор.ая .леж.ит .в
.верJСней 11юлуmлос;1юс1ш 1П€jременной, обозн.ачен.а на :ри·с. iП•l .2 через ГJ (лОlе~кол•ь
•·
ку Im k1 ~О, ТО р.азрез г 1 1ар·ед1Ставляет rсоrбой ГJl'Пер:бо.лу, ВЫР·ОдН1В1Шуюся в IZl;Be
прямые).
Анало:rлч:но, осл.и kz = c,+ i d, ·ю у.р.ав.н·ен.ия.ми разрез.а, обеооеч.ивающеrо· у~с
ло'Вие Re Л2 = 0, tбудут rсоотн.ошен.ия:
у
cd
=-
х
;
1х
! ~ с.
(Пl
.46)
Со о тве-т.с тв ующий раз.рез обозначен й!·а .ри:с . rП! .2 через Г2.
В·о.спользуем.ся теО1ремой ;Коши, 1согJ1Jа•ан·о кото:рой IП•УТЬ ИJнтег1р.и.р·ов.а.иия .в
(:Пi! .40) можно дефор.м.и,ро,вать iПроизsолыным абр.азом , лишь •бы он не illepec e:кaл ,р.азрез·о.в . Деформи.руем .путь 1и1нтег.ри,ро:Ва.ния Со :в 1Путь СJ -С2-СЗ-С4-С5- Сб. Интеграл по бесконечным дугам Cl и Сб равен нулю, так как на
этих учапк.ах рrа~.на :нулю IП·ОдЫ!н.тег,р.альная фун.к,ц.ия. В ;результ.ате элек111ш
ческое поле .выр.а.ж.ает·ся че·рез л,нте.грал П·О дву•м :р.азреза.м: Г 1 .и Г2. Обозна-
чим ·ооотве'!'ст.в ующие :вкл.ады в 31начен1ие поля через
E(I)
и Е~2 ) .
Преобразуем интеграл по :р.азрезу Г1 '(.величину Е~)). На р.азрезе Г1 ;ве.л.и
ч11н·а ·Л1
- 'Ч:ис·ю .мним.а я, i!!ричем на левом :бере.гу С2 1р•аз.рез,а Im Л1 ~О, 111а пр.а
Im /,1;:;;.о. ~В.ведем :новую iПеремен.ную И·нте,r-.рир·о.в.ания t:
вом· (Сз)
Л1 = it; Л = iVt2 - ki;Лd'Л = -tdt; Л2 = V-n+~.:_~ ,
(П!
На
леuюм rбepe,r-y -=<.t~O; •н.а i!!p"1.BQM O~t<oo.
.47)
Jllод6аrмяя ;~П1 :47)
в
.(IП! .40) , после несло.ж!Ны.х n.рео:браз·О.ОО!Н.ИЙ получаем
Е~> =i30л/ kai
""
S{
2cos(z -
it+;., · .
h)
}.,:е'
+ i t'
t!
+
i t - Л2
и +л2
х нр) ( i r
е-
v
i t
/2 -
.
1.<z+h>+
..
<z+h>} Х
ki) J 1 ( i а
v/
2-
kn dt
'(П!.48)
В сил у соотн ошений (П!.30)
2
нp>(iz)= - -K(z);
л
"
·г де К
(ПI
J 1 (iz)=il1 (z),
.49)
(z) и 11 (z) - м од ифицированные функции Бесселя, перепишем {П! . 48) в
еиде
Е~1 > =
i 60
л I k1 а
S"" {
2 cos
t (z.-
h)
=
+ :: ~:
ei
1
<z+h) +
о
(Пl
.50)
·195
Прее>бр,азуем ,Иlwrerpaл 1по р,а:зр€Зу Г2 (велдчи·ну Е~2 )). На ,раз:р€Зе Г2 ч.и.с
Im Л2~О. на пут.и Cs,
Im Л2;;..о . ,д;н,ало.г.ичн•о. · (ПН..47) положим Л 2 =i t; Л=i Yt 2-k22; ivdЛ=-tdt;
rо 1МН;ИМОЙ ;вели<Ш~НОЙ 5tBJ!Яe'J',CЯ В€.ЛНЧИН·3 Л2. На пут,и с~
Л1
Vt + k~ -
Под1ста,вляя
(Пl.5il) ;В
(Пl .51)
ki .
2
=
(П 1.50), []'Олучаем
f
СХ)
Е< 2 >
QJ
= i 30 л I k
1
4
i
t2 е-л, <z+h>
k2 - k2 .
а
2
ХН 11) (i r
Vt
В осп qльзов1а'8Jшись 1 (1Пl
2-
k~) J 1
.49),
имеем
(
а
i
х
о
1
Vt
k~)
2 -
s
dt.
(ПI
.52}
(ПI
.53}
(Пl
.54}
СХ)
Е<QJ2 > =
i 60 л I k
1
а
4
k2k2
2- 1
/2 е-л,
(z+.~) Х
о
Оконч.ателыю вьuр.аж~ие .для .наiПряжен.н.о·сти электрическо1го поля
где At = у-t2.+k 2 г-k2 1; Л2= у -t2 +k2 1 - k2 2. в нмпе.д,а<НСН·ОМ пряближе.ння чле
:ном E1;J> ~юж11ю п.р€i!1ебречь н, кро.ме того, положить Л2= Y - k 22=-i kz .
.Для ВЫЧ!Н•СJЮ!Иtя СО'СТ.а1Вляющнх маг,нит,ного по.1я П·роще осе.го к выр1аже}!JИю·
(Пl .53} nр:и.м€i!IМ'rь фQрмулы:
l
Н,=- il20л:k1
:в
,резуJiьтаrе
чего
д ЕФ
д
1
az;
Hz=il20лk1 дг('ЕФ),
(Пl.55}
получ.аем:
Hr= /а
2~
"
s{
""
i
i
t + Л2
t l2siпt(z-h)-i--- е
i t - Л.2
о
+" i t~ tt -+ Л2
Л2
e-it(z+h>] К (г
t
i
t
<z+h)
.
+
Vt2 - k2) I (а Vt2 1
i
k2)
1
+
00
,f
Н2 =- ~: {1f t -kI[2coot(z-h)+ ::~~:
о
1!16
2
ell(z+li>+
(Пl
.57)
На асжован.ии выр.аже.н.ий l (IПl .4'8) , ' (Пl .'5.6) и (iПl.57) •были р.а•осч;и ·щшы н.а
ЭВМ з•н.ач·ения •rюля, иапол•ьзов.а1н1ные для 11юстроен.ия кр.и.вых :ри1с. 2 .ба-е, 7.'l:
.и 7.3.
Инrегрирооо•ние 1П1р.аиз.вод·ило~сь :в 111ре.делах, iПри коТ<орых 1Нел.ьзя <было пре1Небречь зяачения.м.и п10.п,ынтвгр.альных фун11щий, отлич.нымм от 1Нуля .
ПРИЛОЖЕНИЕ
R
2:
вьmоду уравиеиия диаграммы иаправлениости
скрещеииой петлевой аитеииы
Оцреде.лим су.мму з.н.акоперемен.ноrо ряд.а
анrе1шы .рис. 5.6:
s = co.s а - cos (а+ Ь)
т.ак ха:к
.cos а=
l
2 (el
<'OS (а+ Ь)
+ cos (а+ 2Ь) -
для
.схемы
cos (а+
четыре~сещион.но1)
ЗЬ).
а+е-1 а)' то
=-
1
[ е! (а+ь)
2
cos (а+ 2Ь) = -
1
+ е- 1 <а+Ь>j;
[ ei (а+2Ь)
2
cos (а+ ЗЬ) = _1_ r ei (а+ЗЬ)
2
+ е- 1 <а+2Ь) j;
+ e- i (а+ЗЬ)].
С.Лмоs.а тельно,
s =_l_ [ ei а (I _ ei ь + ei 2ь_ ei ЗЬ) + е- 1 а (l _ е- i ь + е- i 2ь _
2
- 1 ЗЬ)] -
-
-е
S1 е
la+
. 2 Sz
· е
-ia
.
rВ .круrлых ~скобк!Э.х --сум.мы .ч.1еН·ОiВ 1ге.ометр.иче·аких :про.г·рессий
нателя~m
el
s1
= 1 - ei ь + е' 211 1
+ е' ь _
1-
Аналоr.и<Ы10
со
з.наме-
ь и е.-1 ь . Эти ~еум.мы .рав,ны:
е- 1 ь
_
.
е1 зь
=
(1
+ ei Ь) (1 _
+ ei 2ь +ei зь _
. 1 + et ь
е' 2ь
ei ь
1
+ ei 2ь _
.
+ е' ь
e-i зь _ ei
ei ЗЬ)
=
4Ь
е- ! 4Ь
s2 = - - - - I
+ е-1 ь
197
Но
е-12ь
.
ь
-{..!!_
е
2
1-
е
1 -3•
2
ei
ь
2
2ь
_
_
ei
+е
2ь
1 ..!!_
2
е-12ь
i2
=-Je
1l:.
е
2
-i.E_
+е
2
2
Та,к .ка.к -i =·е
ei 2ь
1~ л
i ~ Ь
1 ~ (Ь+л)
1'О -ie 2 = е 2
-е-12ь
1
sh i 2Ь
-i- = - - i- = - i sh i
2
2
.
ь
1-
е
2
,
.
s1 =е
.
2
ь
=соsт.
(Ь+л) sin 2Ь
;
cos Ь/2'
-i
s2
ь
=ch1 2
i
= sin 2Ь
ь
-1-
+е
2
Поэ'l'ому
2Ь
.аналогично
sin 2Ь
=е
cos Ь/2
S1 el а+ Sz e-i а
S=
sin 2Ь е
2
sin2Ь
cos
ь
[а +
cos2
cos Ь/2
+(Ь + п)J·
В общем виде при числе секций,
равном
п,
сумма
знакопеременного
ряда
1J •а1ВН·З
sin(~+
2
S=
cosb/
nn)
22
cos[a+
п
2 1
(Ь'+~)].
•
.
JП.оотому для дJВ)'IХ1Се:кJЦИОН1Н•О'Й rЭIH'!'eHil!bl
.~ =
sin Ь
Ь
[
cos а
+ 21
(Ь
+ п) ]
.
cos2
В случае прихода радиоволн с направления, показанного на рис. 5.7, сумма
:з.н~~uюпереме.ннО1Го :ряд.а для ч·етырехс€1\.1щ.он1ной .а,нте.нны s = ·cos a--cos (а-Ь)
+1cos(a-'-'2b) ~cos(a-Зb). т.ак ка~~
cosa = -1- ( е 1
2
198
а+ e- la);
+
cos (а -
Ь)
(а+ь) + е- i (а-Ь>];
= _1_ [ el
2
cos (а - 2Ь)
=
_1_ [
2
+ е- 1 (а-2Ь>];
ei
(а-2Ь)
ei
(а-ЗЬ) + е- i (а-ЗЬ) ],
cos (а - ЗЬ) = _1_ [
2
ТО
s = _l_ [ е' а (l _ е- i ь + е- i 2ь _ С i ЗЬ) +
2
+ е- i а(!_ ei ь + ei zь _
ei ЗЬ)J.
Пр.и и'апольз{J1Ва,н.ии :пр.иве.денных вьJJШе о:боз·н.ач<>ни й
S=
s2 ei а+ S1 е- i а
2
'
. 3
sin 2Ь
1
cos Ь/2
е
i
[а -
cos Ь / 2
Поэто~1у
s
S=
ei а+
е- i а
s
2
1
sin 2Ь
---
2
е
sin 2Ь
у<ь+n>
S1 =
+
(b+n>
J+ е-
1
[а - } (Ь + п)]
2
ь
cos2
sin 2Ь
3
]
= b-cos [ а-2(Ь+п).
cos2
.В
общем ;виде ТJ.р.и
ч.и>еле ~секций, 'РЗВ•Н·О·М п, •сумм.а з.н~ькоnерем ен но го ряда
ра .вн.а
_s
=
sin (п Ь/2
+ n п/2)
cos Ь/ 2
. [ .
cos
а
п-
1
2
.а в ч.ас11но·~1 •слуqае для двух,сек.цион1ной .;ыпен,ны
s
=
sinb
cos Ь/2
соs[а--1-(Ь+п)].
2
]
- - - (f + л) ,
ПРИЛОЖЕНИЕ
3
Напряженности поля в зоне помех
ТАБЛИЦА
ПЗ . 1
Напряженность вертикальной составляющей 1 Н, 1 . дБ, по отношению
к IH,1=2,5 мкА/м на расстояниях
радиуса а=30 м на волнах "л=7500,
r=120+180+300
3000, 2000 м. Ток
Проводимость
iВысота подвеса
передающей
петли h, м
cr,
мот центра круглой петли
в пет.~е 1 А
Ом/м
1
l · I0- 2
1· 10- 3
1
47,5;
40,2;
37,1;
46,9;
39 ,4;
36, 1;
10
5
29,9;
22,7;
19,6;
29,3;
21 ,8;
18,6;
7,7
0,6
-2,35
7,1
- 0,4
-3,3
29.9;
22,9;
21,3;
28,3;
21,6;
18,9;
27,7;
18,9;
15,6;
46,4; 28,8; 6,6
38,6; 21,0; - 1,1
35,О; 17 ,5; 4,4
о
Т А Б Л И Ц А
3.10- 2
1
12,0; -9,9
6,0; -16,0
4,1; -18,4
10,8; - 11,4
4,1; - 18,2
1,3; - 20,7
9,1; - 14,0
1,3; -20,7
- 1 .9; - 23,9
22,6;
17,4;
15,3;
20,4;
14,3;
11,8;
17 ,2;
9,9;
7,7;
5, 1; -17,1
- 0,4; -22,0
- 1,9; -28,0
2,7; -19,7
-3,3; - 25,7
- 5,7; - 28,0
-0,4; - 22,4
-8,0; -29,9
- 11,0; -34,0
П3.2
Напряжен.ность радиаль.ной сост~вляющей IHтl, дБ, по отношению
JH,I
.к
=2,5 мкА/м на расстояниях
радиуса а=30 м на волнах "л=7500,
r = 120+180+300
3000, 2000 м. Ток
м от центра круглой петли
в петле 1 А
Проводимость а, См/м
'Высота подвеса
передающей
петли
h,
м
1· 10- 3 .
1-10- 2
1
10
5
о
200
44,4; 30,3; 12,6
41,5; 27,2; 9,8
39,8; 26,0; 9,2
43,9; 29,8; 12,1
40,3; 26,3; 9,0
38,8; 25,0; 8,2
43,4; 29,3 11,6
39,4; 25,Б 8,0
37 ,8; 24,0 7,1
3.10- 2
1
36,6; 22,4; 4,7
34,3; 20 ,8; 2,9
33,4; 19,7; 1,6
35 , О; 21,0; 3,2
32,0; 18,О; 0,6
30,9; 17 ,О; 0,3
33,3; 19,3; 1 ,6
29,4; 15,5; -1,9
27,8; 14,0; - 3,0
33,8; 19,7; 1,9
32,0; 18,1; 0,6
31,6; 17 ,6; о
31,З; 17,1; -0,4
29,0; 15,0; -2,4
28, 1; 14,3; - 3,0
28,5; 14,3; -3 ,3
24,7; 10,6; -7,1
22,9; 9,2; - 8,0
•
Т А Б Л И Ц А
П3.3
Напряж_енность вертикальной составляющей \Н, \ , дБ, магнитного поля петли
по отношению к \Н,\ = 2,5 мкА/мв зависимости от расстояния 'R
до провода круглой петли для петель радиусов а=ЗО; 45 и 75 м
при проводимости земли ·а= J . 10- 2 См/дt и высоте подвеса петли
h=5
•.)
м
(R=r-a).
Длина ! Радиус
волны
Л, м
7500
3000
2000
Ток в петле
1
А
Расстояние R. м
1
петли
а, м
30
45
75
30
45
75
30
45
75
Т А Б Л И Ц А
90
\
28,3
-
135 \
150
17,61
10 ,8
-
-
21,6
-
-
-
-
-
-
4,7
-
-
8,3
1,3
-
-
-9,2
- 5,0
-
4.1
-
-
\
270
- 11,4
о
-6,4
-2,4
11,0
18,9
-
\ 225
-
-18,2
-20,7
-
\
·
4 05
375
-
-
- 13,1
-
-
-
-19,7
-
-
-
21,0
-
-
-41,
-
- 31,О
-22,0
675
-
-42, о
П3.4
Повышение результирующей напряже.пности магнитного поля
на
\Hr\- \H, \, дБ 1 >, в зависимости от использования его радиальной
составляющей. Высота подвеса передающей петли h=5 м. Расстояния от центр(//
петли r= 120..:,...J80..:,...300 м. Ток в петле 1 А. Радиус петли а=ЗО .м.
За О дБ принята \ Н\ =2,5 АtкА/м
а, см/м
'Л,, м
1·1 о
-3
'
Лср\Нr\
3.10- 2
) . ) 0-2
1
1
0,17
43,9; 29,8; 12,1
Нт-Нz -3,0;
1,0; 5,0
н,
46,9; 29,.З; 7,1
Лер \Н,\ 0,22
0,17
35,0; 21,0; 3,2
6,7; 10,0; 14,6
28 ,3; 10,8; - 11,4
0,22
3000
Лср \ Нr\ 0;17
40,3; 26,3;
9,0
Hr
9,0
Hr-Hz 0,9; 4,0;
н,
39,4; 21,8; -0,4
Лср\Н,\ 0,22
О, 17
32,0; 18,0; 0,6
10,4; 14,0; 18,8
21,6; 4,1; -18,2
0,22
0,17
29,0; 15,0; -2,4
14 ,7; 18,0; 23,3
14,3; - 3,3; -25,7
0,22
2000
0,17
38,8; .Z5,0;
8,2
Hr-Hz 2,7; 6,0; 11 ,5
н,
36,1; 18,6; -.З,9
Лср\Н ,j 0,22
О, 17
30,9; 17,0; 0,3
12,0; 16 ,0; 21,0
18,9; 1,3; -20,7
0,22
О, 17
28, 1; 14,3; -3,О
16 ,3; 20,О ; 25,0
11 ,8; -5,7; -28,0
0,22
7500
.. Hr
Нт
1)
Лср\Нr\
0, 17
31,3; 17,1; -0',4
10,9; 14,3; 19,З
20,4; 2,7; -19,7
0,22
При раздельном приеме составляющих и .последующем сложении.
201
Список литературы
i.
Материалы
X:XV
~ъез;да :КПСС. М., ПюЛJит.изщат,
J;9176.
~5'6 с.
"2. Frank · Freeman. Radio for Communication Mechanical handling. London, 1969,
v. 56, N 6, р . 67-70.
3. Сысоев А., Шварц Б. А. Опе.ратИ1в1н.ая 1В1Н1у>тр,иr11р{)IИ1З11юдс11ве.нная связь. «ВОС11НIИIК IСIВЯ(31И·», 11!917.S, No 1
3, С. 29-30.
-4. Koch Н . Drahtlose personen Rufanlage. - «Radio Mentor», 1962, N 5, S. 752757.
.S. Koch Н. Grundlagen der induktiven Nachrichten - Obertragung. - ~Funktech
nik», 1964, N 19, S. 695-696; No 20, S. 733- 7,34.
'6. Koch Н. Die Nachrichtenйbertragung mit dinduktions schleifen. - «Funkschau»,
1966, N 4, S. 101-103.
7. С. R. Induktiver Verkehrs - Warnfunk. - «Radio Mentor», 1965, Bd. 31, N 11,
899-900, 902-904.
.
8. Griese Н. J., Burchard D. Drahtlose dolmetscher - und regie -Anlagen. - «Radio Mentor», il,960, N 5, S. 368-375.
9. Zaboklicki Е. Metoda projektowania petli indukcyjnych ВРО. - «Prace instytu'LU tele i radiotechniczwego». 1965, Rok IX, Zeszyt I (30).
1О. Шварц Б. А. А~н11е1111ны ,д,ля []'рiиема С1И1n1r.ало1В 1н1<юИJМ«)[Ю- 1ПЕ\Реда'ГЧ1И1ка ищщук11И1Вной !СВЯЗИ. - «Т1р1ущы 1учебньпх IИIНJС11ИТ!УООВ IСIВЯЗIИ».
Л.,
1968, IВЬЫJ.. 37,
с. 9.0-95.
s.
И. Трифонов П. М., Небольсин А. И. Р.а;д,иоiСIВязь IВ•н,у:nр;и :эда,НJИ'Я. Д()l!шады ХХП
В1сесоюз1ной 1н·а~утч;ной 1сес~аи1и НТОРЭС 'ИIМ. А. С. ПО1Пова. Сеnщия jра:оrщюст.ра
,нен~ия 1рад!ИОIВЮЛIН:. м., J-966, с . 43-44.
12. Щукин А. Н. РаfаП1р«)lс11р.а1нен:ие 1ра1д1и1О1ВQЛ1Н . М., СIВЯJзыизщат, 1940. 399 с..
13. Шварц Б. А. Ос.новы дуurлек1с.ной ИJн,д1у~кт,И1Вi!ЮЙ СJВЯ'З·И в:ну11рiИ цред!Пр~ият;ий,
ч . I. Раrсчет 1С1Вяз1и с 1К·а1р1ма1ншЬ11м '11JР1И€1МIНIИ1К-СJ1М . ДQIКлащы IX НооОО№бИ\р!DКюй
областной научно-технической конференции НТОРЭС им. А. С . Попоиа. Ceк
I.\ll!Я ,р.аддюrrе.хlНJИIЧе/а!ШЯ. !НОIВОIС.Н'бiИ:JЖЖ, .1:966, iC. 42--49.
М. Шварц
Б.
А. Бela!l/PIOO.WJJHЫЙ
теJЛефОIН iд>JJЯ 1пuюмы:IJ.L11€JH,H'OIГO J11Ред!Щ>1Ия11ия .
-
«Р,3\дсr-Ю», ·1968, ~о 6, с . 64-66.
:\.5. Калантаре.в П. Л., Цейтл·нн Л. А. РаС/Чет 1И1н.;1;у~к11И1В1н,ас.тей, Gп\р.а1Воч1Ная 1\JН!И
та . М.-Л., Гооэн~р1ГЮ'ИIЗ!дат, 191~5. 6:6'8 ic..
lб . Герценwтейн Б. Я., С111ВИна Н. А. Qан,ОIВЫ rreQp;J1Jи 1и ~расчет ЛiИ1!Ы!-Й ПIJJOIВ'o;дJI.oco
1Веаца•н'Ия . IМ., Gвявынмат, :1'956. BrJQ 1с.
17. Vogler L. Е., NоЫе J. L. Curves of input impedance change due to ground for
dipole antennas. Washington, U. S. Gov. Print off., 1964, р. 47.
.\8. Шварц Б. А. iК ()IП1ределен.ию IВЛJИЯ!НiИЯ земл;и IНа а1К'11И1ВIНl)'Ю ,::~таlВЛЯЮЩJУЮ
1ВXl()ЩIH«:J1r;o
1и1М1Пед·аiН1С.а
1петлеm.ыос
<З'НТГ€11!1Н. - «РаЩJИЮтехJJ1И1Ка»,
1:9712, No 11,
с. 9:2 -93.
19. ГОС Н И И МИIНIИ'С11е!рiС11В а IOB ЯЗIИ. 1B;petM€1HIНIOe [р'у.IЮВО.ZЮС.Т1ВО IПО Щр00<'!1!11)JОО а1Н.ИЮ :И
IВIНе\ЩрбНIИIЮ 11P=IPOIГJP·a;M,MIHЫX 1JN!lдJИ·О11р,а111iс.ЛЯ\ЦИО1НIНЫХ к:е<rей. м . , .196.3.
2.0. Никольский В . В. ТеСJ!р!ИЯ эле~кТIJJ,СХМk!ГJJ1И'!11юго [ЮЛЯ. ,i\1., ·«ВЬ~С1Шая шкюла»,
1961,. 371 с.
21. Gмолянски~ М. Л. Таблицы неопределенных интегралов. М . , Физматиздат,
1961. 111 с.
2·2. Пнстолькорс А. А. i.АJнтеНiны. IМ., iСIВязни13!Пiат, 11:947. 4.79 1:.
2.З. Шварц Б. А. К [р:аJОчету 1юнщ,уюпН1В11J1QЙ К:SЯ\З'И ·с 1мал•О1Га1бщр1и1111ы;м 1ноа111мы;м пе-
tре'J!iа'ГЧ1и:1юм.
с. 80-8б.
-
«ТfР!УtдЫ
уqебны.х
'ИiНК:.Т1!111УТ·ОllВ
IСIВЯ:ЗЮ>.
л.,
1968,
IВЬ!IП.
38,
24. Шварц Б. А. «Труд·ы учебных и.нститутов ~связи», Л., 1969, вып. 44, с. 56.
25. Санитарные 1Н·0Jр1мы 1и п1ра;в,ила 1П1р1и 1pa6orre ;е м1с11очНJИ1Ка1м1и элек11ромаnн1и11ных
·ПОЛеЙ :ВЫСОК.ИХ, уvП>1)рЭ1ВЬ~СОIКИIХ И СIВе!рХIВЫСQl{·ИХ частот. М" «СвЯ'ЗЬ», 197.2.
35 с .
26. Шварц Б .. А. Двусторонняя б еспроводная индуктивная связь внутри пред·
;ЦрtИЯ11ИЯ. (OiCIHIOiВЫ tра\очета). М" ·~СIВЯ'ЗЬ», ,\.97.1. ,1159 с.
27. Шварц Б. А. Вер11н~ка.льные 1петле1Вые .антен1ны, 1ракш!!!!iРЯЮШJНе оХJВ•ат 1ы11ду,к11и1Внюй /QВЯIЗЬЮ ·а/JJIМ!Иjрю1ва1ншых 1плоаца<д;ей 1В П\Р'ОIМЫШЛ€1!11НЫХ здаr1ш1ях. - «Эле~к
т1рi01ОВЯЗЬ», 19fi'il; No 7, rc. 70- 715.
202
28. Султанович А. И. rИ \Дlр. Ра<счет 1И 1кюlН1С'11Р'УfИ!РОВЗ1Н1Ие IJ!\СIКIРЮбезопщаной a1rnпa,pa11J'!j}Ы. ~М., "°'Э~р.11ИЯ», 1\l9;7il, i\715 IC.
29. Каляхман с. r., Левин я. м . .Qс;н.ОIВы T001JJIИ1H 1Н IРЗОЧета 1Р1ЗДIИОВ·ещательных:
!J!j}HeM<НIНllIOB !НЭ. l!llOЛl)'IП:pOOOД/HIНllIOBЫX lfl!piИ160jpax. М" 1<q0вЯЗЬ:.>, 1969. 479 С.
30. Шварц Б. А., Каганский А. М. Бл~нж.не·е пюле П€'1'•1евы:х .а1IFГен1н 1И1Н!д.у~к11111ВGJОЙ>
а~яЗ<Н 1и 'Ijребуе~мый 1Р•аз1нос
ле. - «Раtд;иотехJНIИJКа», , \З.74,
aJHIJ'eнн, lj)Зlботающи·х 1В
1с. 38--4Б.
·оiбщем ~ч.а1сrо11нам
каi!!а
i.No 15,
31 . Долуханов М. П . .Ра~ацр•О1СТ1Ра·не1Н1ие 1р•адн.ов.ол1н. М" ~«ОВЯIЗЬ», J,965. 400 с.
32. Табаровский · Л. А. Пос11рюен1ие 1инте11рдл.ыных 1у:ра1В1ненмй для за~а'Ч д,ифра.к
!!JИ'И 1метющом 1В1Опом<Q1Гателы1ых 1иt110Ч1ни11юв. СО АН СССР. Но1Воаибщр1с~к, 1971.
48 'С.
З.3. Гельфанд И . . С. Пt'jремеНJное п·оле 'ГОIРIИ.З.ОIIFГалыной 1ра•м1кш в ~алои1сюй 1С1р~е
Геоф:иt3iН<Ч€1СJКИЙ 1сбV1РIRИ1К . .Ов€iр~ЛО1В1С1К . А1Н .СССР. У1Ра111ьюк.ий фи.11иал. .N'o· 2"
1957, ie. '7i2- 83.
34.
3'5.
Градштейн Т. С., РыЖ!И.К И. М. Табл~и;цы 1н0нwг~ралов, ;с,у~мм, iP~OiB 1И i!l\ронз
вещен•ий. М" «Нщу~ка», 1!Эf7'1l. 108 с.
Тетельбаум С. И., Высоцкий Б. Ф. 1Спо/Оо:б ,по1Вышffi11ня .а 1р'Г'И1КУЛЯ1!.1JИIИ 1В 1Ка1На
ле IСIВЯ:З'И с 1юмеха1м~н. М" ИЭСТ,
36 .
Тетельбаум
С.
И.,
Воллернер
Н.
1!;937, i.No •9, с. 9-:14; .19;38, .N'o J, с" 11·7 -21.
Ф.
Повышение
артикуляционных
качест&
•ка:налОJВ овязн 111р,и ~помощи апе~u:иа111ынь~х ча1ст.011ных ха;р0актер1И1стшк. М" ИЭСТ,
1938, No 11·1, IC. 43- 5{).
С!
37. Licklider J. Effects of amplitude distortion upon the intelligibllity of speech. «JASA», 1946, v. 18, N 2, р. 429- 434.
38. Ш·варц Б. А. .Сж1и1ма-rе.ль щ1юнам1и·чес~к1оrо .~щаiПазо.на [1р.амnюс11И !РечiИ. А. С
№ 70735 (ОССР). Оrцу~бJ!iИ1КО1Ва;но
1В
10юлл. ~и.зю1qрет. л ·ювщр:ных эН1а:1юв.
1948 r. № 5, с. 23.
39. Быков Ю. С. ТеО1~э1ия 1РЗЗ.бqрrч1Н1В•О1СТJ1 1реч1и •И mooьmлffillиe эффек'!1иrв1rюс11и 1Ра-·
дJИ•отелефоюной ICJВЯiЗIH. М.-Л" Гас.э~н€jр1Го.и::щат, •195'9. 36 1 с.
.
40. Гречинский Д. А" РыrаJtии В . Г. Ма11юиrои•Н\д1УJК11И1В1ные у1ет.а1нюrвюи опе;ра
т.Иlвной IОВЯЗiИ. М" ·«0вЯЗЬ», ·191
70. 7i2 IC.
411•. Сапожков М. А. :Рече!Вой 1C1l'l'I1нaл 1В iКIИ1б€1р1не11и<ке и •С1Вязл. М" СвЯ1Зь:иЗ1дат .
1963. 4бi2 'С.
42. Знаменс.кий А. Е" Лоткова Е. Д. 1Вы10о;.~О1ИзбИ1ратель:ные филь11ры с 11р·а1нзи
к;т;ор,а1м.и . М" <~Овязь», 11967. 716 с.
43. Фр.ид Е. А., Азарх С. Х. Пьез•О1К(j])ЭJМ1ич€1сiюие фи1ЛьТ1рЫ. М" «Эн€jр!!'ИЯ», ,[967 ..
40 с.
44. Цыкина А. В. 1Цроек11и1рю1Ва1н:ие Т1ра1не.И1ст0~р1ных !)'IС:Ил.ителе·й •НliI:зJюй ча1с.'1'оты "
М" •<40ВЯЗЬ>>, 1967. 1&4 с.
4.5. Лу r вин В. Г. Эле;менты .ООВIР-еtмен;ной 1Н1изпюча~с11011ной электUJ•о1п.и~к1и. М.-Л"
«Энер1гия», ·19164. 88 1с.
46. Использование UJЭiдlИ0>drieiк11p•a. Перев·Оlд с .а1Н1Гл. М., «<Овя~зь», 1969. 272 с.
47. Общесоюзные •НО!р•мы JI;О!ПуQ( аемых 1и1н1ду~с1'р1иальшых 1ра.щию:пю•:vrех. (НОi]J•МЬГ
1.-72-9.712) 1у11в. 1;2/V•I 1197:2 ir. М" 1«Озязь», 1973. 73 с .
48. МККР. Реко1ме~нща•uJИ1и 3:29. !Побочное .изЛ1учеН1ие · (1рад.ию:из.Л\)mн~1н1ие). Доку ~
.менты Х ПленЗ1р.ной а~с:а•мблеи ( юм !) . Же1не1Б•а, 1'96G. М" «Свя.зь», •1004.
360 с.
49. Куликовский А. А . Ча1с1гот:ная ,м•ОЩl)'ЛЯl!.IJИ Я в 1р ад:.ио1Веща.r11и,и 'И :ра1дио1Uвязи "
М. -Л" .Г•О1сэtнер 111О11ищат, '1947. 1'64 с .
.50. Орлов В. А. МаiЛоiГ.а~б щрiJ!.т,ные 111iс:т•аЧ1НiИ1КИ тО1ка . М" Б·оеш•н,ое м.з.дат·е.~ьстrв о"
! 965. 1g,2 iC.
5.1. Бабенко А. А., Раби но.вич Р. Г. Те.Х:Н!ИIКЭ .С:И'Н.Х/рОIНl!'!ЮiГ<О iП<еtрелюща :речи. м "
<40вЯЗЬ» , •IЭ64 . ;200 IC.
52. Шварц Б. А. Ашп:а1р•а1Jу~ра Т)рех1к анал ын·ой беопр•О1В•од1нюй р еж1111ссерсuюй 'С1ВЯ
з1н. - «Те•ХJН'ИIК а П~ИIНО 1И ТМ·еtВ:МЕШJИЯ», ·1'964, No 6, :с. '59--<66 .
.53. Поляков Г. А . П1р1rnм.ененше 111ром11юrО1ВОiIJ1ителей J-1 телефо11юв . М" ~энер.г.ия».
1973. 72 с.
.
54. Иофе В. К . Эл1е1К"J',р.оа~к1уk:Т1111Ка . М " Овя1зшnэ~д ат, 1954. l.S4 с.
55. Игнатов А. Н. Нек«Э·l'<Jiрые .вюJЭМJОЖ1н•о~ет.и 1п1р.и.менен1Ня 1и1нт.егралыных схем 11ш ·
:пю.1евых т1 p.aGiз•н!C'NJJP·2X 1В Т€ХН1Иа<е ювяЗIИ. Обз.СJ1ры 11110 элек.троНJн.ой теХIНIИIКе,
No Н (165). ЦНИИ. <~Эле1КТJР·ОiНIИ1Ка». НО1Ве1:аи•бИJр1Ск, >197i3. 53 t .
203
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие
В.ведение
1.
3
6
Расчет индуктивной связи между петлевой антенной стационарноrо пе- ·
редатчика и малоrабаритной маrнитной антенной карманноrо приемника
без учета влияния земли
11>.1 . Из опыта использо1ва1н1ия индулпивной овязи
1.2. Напряженность переменного магни11ног.о поля
ной точке
·I .3.
свобОlд!НОГО
Напряженность
10
в п:роизволь-
1прос11ранС11Ва
м.агнитною
поля
13
гориз·о·нтальной
передаю-
щей а нн~н1ны-пе'ГЛИ по формулам для пос11оянною тока
11.4.
20
Электродвижущая сила , ·наJВодимая стационар.ной горизон
тальной .передающей а1нтенной-петлей .в малагаба·ритной п·ри-
емной антенне
2.
1О
26
Расчет индуктивной связи между петлевой антенной стационарноrо пе
редатчика и малоrабаритной маrнитной антенной карманноrо приемника
с учетом влияния земли и армированной поверхности
28
2.1.
О перво м методе ·расчета 'поля, уч1итывающем влмяние земли
.2.2.
Напряженность и коэффициент за1'ухан1ия по11Iя пацио1нар ной передающей горизон11альной петлевой антенны по экспе-
2.3.
Эмпи1)ичес'!ше фо·рмулы
и зданий
28
риментальным данным
30
для
расчета
напряженности
'стац;ионарн.ой гор1изонтальной передающей петли
2.4. Расчет 6лиж1Него rп.оля ·круглой петли rв зО1Не с.вяз1и
2.5. Влияние высоты подrвеса передающей петли на поле в
2.6.
поля
35
38
не1110-
ср.едс11венной ·близости :к 111етле
Напряжение 1на входе .пе.рещв1игающегося приемника
.З. Антенны канала индуктивной связи «стационарный
передатчик
-
43
44
носи-
мый приемник»
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
45
Индушrи.взость, емuюсть 1и пр-овощимость ~изоляции петлевых
ан1'енн
А~ТИIВ•Нlое сопротивление [!етле.вых антенн
. . .
Длина площадей, охJВатываемых индуктивной ооязью
Ширина площадей, охватываемых индуктивной с.вязью
К выбору передающей антенной системы
. .
Доnо:лнительные. ~сведения о р1аботе передающих петлооых
антенн
.
.
.
.
.
.
.
59
62
Расчет индуктивной связи между малогабаритной маrнитной антенной
карманноrо передатчика и петлевой антенной стационарноrо приемника
с учетом влияния земли и армированной поверхности
68
4.2.
.
57
63
65
4.1 .
.
47
51
Малога 1баритные а•нтенны карманных nриемнико·в
3.8.
4.
45
Режимы работы ~п етлевых антенн
Р.а{;чет ЭДС, возбуждаемой 1В стаци.она1рной приемной петле
мал.оrа~баритной передающей ант·енной-•рамкой
На.пряж·ение сиnналав, приНlимаемых от переддзиrающейся
передающей магни11ной антенны, на в ыходе стациона.рной
приемной петлевой антенны· i!IO данным измерений
68
69
5. Антенны канала индуктивной связи «носимый передатчик - стационарный приемник»
5.1 .
204
Малогабаритные
74
антенны
карманных
передатчикоаз
74
,,
/ '
Стр.
5.2. Общие пр·инu;wпы 'ВЫПОЛНед!;ИЯ .стационарных прИемных ' аtН~н
5.3. Способы усиления связи передю1гающегося пере~датч111Ка со
.стационарным приемнИJком
5.4. Приемные а111тенны, снижающие отоо.сительный уров·ень.
помех
5.5. А11тен1ная оиtтема 'совмещенного [Jр!ИеМо!Передатчика дуплексной с.вязи
6. Средства расшире11ия зоны индуктивной. связи в железобетонных зда
ниях
6J11.
6.2.
Сужение зоны овязи над железобетоном
.
.
.
Ум·еньшение затухания !!юля, ,вносимого же1Лезобетонной по
вер:>ано·стью при и,опользова.нии вертИ!Кальнюй передающей
82
88
91
92
На.п:р яженн ость ма!'НИТ'"dОIГО поля . вер11икальной петлевой ан-
.
тенны
6.4.
81
91
.
петли
6.3.
00
93
.
Облас11И применения и оообенНQСТИ вертикальной и
горизон-
101
тальной петель
105
6.5. А'нтеНIНЫ для приема 'оиnналов rв·ерти"<альной п€тли
107
6 ..6. Об использованни на,клонной петли
6.7. ЭДС, наводимая ст.ационарной вертикаль:ной антенной -пет
107
лей в мал.огабаритной приемной а,нтенне
6.8. Ис~qользование вертикальной []р;иемной петли и расчет ур-ов
ня
·СИ !'Н аJJ ов,
принимаемых
0ею
О1Г
перед1в·игающегося
мало
107
!'абаритного передатчика
7.
Требуемый пространственный разнос петлевых передающих антенн, ра-
ботающих
7.1 .
7.2.
7.3.
8.
в
общем
частотном
канале
109
ПроС'гран·С11Венный разнос антенн для
польз ов ания чаС'ют
О напряженнюс.11и полей 1В зоне помех
Г·ра•ницы зоны помех
М'ног.ократ·ног.о ис-
109
110
110
Техника повышения разборчивости речи при индуктивной связи в присутствии шумов на приеме
8.1.
8.2.
8.3.
Факторы, ·влияющие на 1разборч1ивость речи
N\.етоды •аспып\Н'ИЯ .сж,имателей д.напазона
.
.
Результаты арти;куляцио·НJных иоп ытаний радиоканала с различными
8.1.
речи
Оценка
сжимателямr.
дИ!намичес.кого
.
качества
з·вучан1ия
.
диапазона
.
речи по
.
.
у.ровней
.
пр.иго•д1ностн для
жебн ой 1Овязи при .и;апользовани111 различного сжатия
8.6.
9.
.
• 123
с·лу
дина-
мического диапазона уровней
.
.
О практическом 'Иооользовании сжа11ия динамического диа -
123
пазона
125
уров111ей
пр·и
речевой .передаче
Техника избирательного вызова
9;1.
Расч~т
основных
ВЫЗ01J<J
9:2.
9.3.
9.4.
10.
127
характеристик
ои;стемы
избирательного
i 27
.
Типы выз ы.аных устройств
Приемники избирательного ·вызова
Ген ераторы вызывных частот
Рекомендуемые
связи
118
118
120
параметры
передатчиков
и
приемников
131
132
139
индуктивной
142
10.1. Оообен-ности связм, :влияющие 'на шыбор параметров аппа ра туры
.
.
142
!l 0.:2. Несущие частоты индукт.и:вной связи
143
10.3. Виды модуляции 'и ·помехоза щищенность пр•и ема и11дукт.кв
ной овязи
146
205
Стр .
Мощ,нОСТIИ передатчиксm
10.4.
lI0.5.
149
.
Ч)"Вст.вительность, .избирательность
приемника
Выход
10.6.
11.
.
на
и
выходная
мощность
.154
.
.156
157
157
АТС
Примеры схемных решений апп~ратуры индуктивной связи
1i1 .'1.
1'1 :2.
Ы .3.
а 1.4.
Оборудов.а~rnе односторонней поисковой связи
Оборудаван-ие :д1вусторонней симплексной св язи
Пульты у.пра1Вления
.
158
158
161
Стациюнар1нь1е 1передаТЧ1ИКИ
165
Ы.5. Ка·рма1нные приемн.ики
Ji1 .6. Карманный передатчик
И . 7. Стащиона1рный приемник
,11.8. Не~ют()р1>1е схемные решения аппаратуры
169·
170
172
175
Примеры ·pacчerra
За•ключение
Приложение
1.
Приложение
2.
Приложение
3.
1н.ой петлевой а1нтенны
Список
186
Напряженно:сть ближяего электромагнитJJого поля петле1вой антенны
.
.
.
.
.
.· .
.
.
К ~выводу у~равнения диаг.раммы н.ап.равленности скрещен-
.
.
.
Напряженности поля в зоне помех
.штературы
. .
187
·' 197
200
. 202
ИБ .№
417
IБ о р и с А р о н о в и ч Ш в а р ц /
ОПЕРАТИВНАЯ БЕСПРОВОДНАЯ ИНДУКТИВНАЯ
СВЯЗЬ ВНУТРИ ПРЕДПРИЯТИЯ
(Основы теории и расчета)
ОтrвеrгстiВ енrный редактор Г. 3. Руб ин
Редактор В . А. Л .аз аре в а
Обл. художника А. Н. П а н ч е н к о
ТехничеС1~:.ий редактор К. Г. Мар к о ч
Художественный редактор А. И. М о и се е в
К:орректор И. М. Худ я к о в а
Сдано в набор 27/V 1977 г.
Подп. в печ. 15/Х 1977 r.
Т-16560 Формат 60Х90/" Бумага тип. № 2 Лит. rарн"
печать высокая
у сл. -печ. л . 14,75 уч.·изд. л. Тираж 9 500 экз. Изд. № 16869 Зак . № 130
Цена 75 коп.
Издательство «Связь~ . Москва 101000, Чисrопрудный бульвар, д. 2
13,0
Типография издательства «Связь» Госкомиздата СССР
Москва
101000,
ул. К:ирова, д.
40
УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ!
В издательстве «Связь» в
1978 г.
выйдет книга
Ш рае р Ф. И. Аппаратура учрежденческой и про
33 л. с ил.
изводственной связи.
В
справочнике
основные
приводятся
технические
и
сведения
по
систематизируются
аппаратуре
связи
и сигнализации, нашедшей широкое применение для
организации управления предприятиями, учреждения
ми,
строительством.
1974
Первое
издание
выпущено
в
г. Во второе издание включены данные по но
вейшей аппаратуре, введенной в эксплуатацию.
Справочник рассчитан на широкий
листов,
занимающихся
эксплуатацией,
круг
специа
монтажом
и
проектированием производственной связи.
'
1
1
75
IOJll.
ИЗil .-'ТЕЛЬСТВО
"'
«СВЯЗЬ»