1.4 Расчет напряженности магнитного поля и наведенной э.Д.С. С использованием соотношений для круговой рамки (магнитного диполя)

Круговая рамка с током. Длина рамки существенно меньше длины волны. Вывод соотношений для расчета напряженности магнитного поля приведен в (9).Рассмотрим круговую рамку с протекающим по ней током.

Рисунок 1.10 – Определение напряженности поля круговой рамки

Напряженность магнитного поля Н на расстоянии R вдоль оси рамки, создаваемая током I, протекающим по рамке радиусом а, определяется соотношением (9) (размерность Н-А/м):

(10)

Если на расстоянии R в точке А поместить другую рамку в плоскости, параллельной плоскости первой рамки, то во второй рамке наведется Э.Д.С. Е₂- Эту Э.Д.С. можно рассчитать, используя понятие действующей высоты антенны (10).

Если известна напряженность электрического поля в точке приема Е_A, то Э.Д.С, наведенная на приемной антенне, будет определяться произведением

(11)

где H_АНТ - действующая высота антенны.

Действующую высоту рамочной антенны, имеющей W - витков и площадь S_P, м² , можно рассчитать по формуле (10):

(12)

Здесь λ. - длина волны, излучаемой рамкой с током.

Напряженность электрического поля Е_А в точке А может быть рассчитана по известной напряженности магнитного поля по формуле (12) (в дальней зоне):

Е_А = 120π·Н (13)

Рассмотрим пример. Пусть имеются две круговые рамки радиусом 1 м, имеющие по одному витку, расположенные в параллельных плоскостях на расстоянии10м. По первой рамке протекает гармонический ток с частотой 1 кГц и амплитудой 1 мА.

В плоскости второй рамки будет создано магнитное поле с амплитудой напряженности 6,28-10^-6 А/м.

Действующая высота второй рамки с учетом того, что длина волны на частоте 1 кГц равна 3·10⁵ м, составляет 6,5-10^-5 м.

Величина наведенной Э.Д.С. с учетом (13) составляет: Е_А=1,55-10^-7 В.

Приведенный пример иллюстрирует расчет наведенной Э.Д.С. в рамочной приемной антенне, расположенной в ближней зоне излучающей рамки (на расстоянии много меньше длины волны). Соотношение (13) в данном расчете определяет напряженность электрического поля, которая была бы в дальней зоне и соответствовала бы данному уровню напряженности магнитного поля, создаваемому рамкой в точке А (в рассматриваемом примере в ближней зоне).

Чтобы рассчитать Э.Д.С, наводимую в электрической антенне (в диполе Герца), необходимо рассчитать напряженность электрического поля в ближней зоне (в точке А), которую действительно создаст рамка с током.

Чтобы оценить возможность перехвата полученных уровней напряженности полей излучения проводника, необходимо рассмотреть и оценить параметры приемных антенн, с помощью которых осуществляется перехват.

1.6 Параметры приемных антенн

Приемные антенны можно разделить на два вида.

1. Приемные антенны, специально построенные и использующиеся для перехвата или приема радиосигналов.

2. Случайные антенны, на которые наводятся сигналы, излученные передающими антеннами.

Простейшими антеннами того и другого вида являются антенны типа электрического и магнитного диполей. В качестве электрического диполя выступают отрезки проводников. В качестве магнитных диполей — кольцевые контуры, образованные проводниками.

Различие специально созданных антенн и случайных состоит в количественных характеристиках их параметров. Специально созданные антенны оптимизируются по параметрам (могут иметь более сложную конструкцию) таким образом, чтобы обеспечивать наиболее высокое качество приема сигналов. Параметры случайных антенн случайны.

Определим пороговую чувствительность приемников, осуществляющих прием на антенны названных двух видов.