Сферичні хвилі передавальної Лінійної Магнітною Антени (Частина I)

1. Введення

У даній роботі розглядається особливості роботи лінійних магнітних випромінювачів електромагнітної енергії типу магнітного диполя Герца (МГД) на частотах менше 100 КГц і створюване ними електромагнітне поле.

Надалі такі випромінювачі названі [1] передають «Лінійними магнітної антени», або скорочено, ЛМА.

Конструктивно ЛМА є подовжене тіло муздрамтеатру, наприклад, у вигляді циліндра (Патент РФ № 2428774 від 10 Сентября 2010 р .: "Передають Лінійні Магнітні Антени (ЛМА)") [1], або, наприклад, у вигляді набору циліндрів (US Patent 4458248 Jul. 3, 1984: "Parametric Antenna") [2], навколо якого в центральній його частині знаходиться соленоїд, по обмотці якого протікає, створює в тілі муздрамтеатру магнітний потік несучої частоти f [Гц], змінний (періоду Т [сек] ) електричний струм I [Ампер].

Зазвичай муздрамтеатр виконаний з феритового матеріалу, з використанням подовжених феритових стрижнів, або подовжені ферритові стрижні виконані набором закріплених впритул один до одного, що серійно випускаються промисловістю феритових чашок, наприклад, типу P, або PM [Каталог фірми EPCOS].

Для створення однорідного магнітного потоку в муздрамтеатрі ЛМА довжина lc [м] соленоїда ЛМА повинна бути на порядок більше його діаметра dc [м], а для збільшеного ефективного значення відносної величини магнітної проникності довжина муздрамтеатру lm [м] повинна бути в 20 - 30 разів вище розміру його діаметра dm [м]. При цьому для отримання максимально можливого ефективного значення відносної величини μ eff магнітної проникності довжина соленоїда lc не повинна перевищувати 1/3 - 1/2 довжини lm муздрамтеатру ЛМА.

При виборі співвідношення dc / dm необхідно взяти до уваги, що μ eff обернено пропорційно значенню цього співвідношення. Необхідна від ЛМА потужність і використовувана частота f електромагнітного випромінювання визначає величину необхідного значення діаметра муздрамтеатру dm.

1.1 Рівняння Максвелла [3], записуються в наступному вигляді:


- вектор напруженості електричної складової електромагнітного поля з одиницею виміру, [Вольт / м] - вектор напруженості електричної складової електромагнітного поля з одиницею виміру, [Вольт / м].

- вектор напруженості магнітної складової електромагнітного поля з одиницею виміру, [Ампер / м] - вектор напруженості магнітної складової електромагнітного поля з одиницею виміру, [Ампер / м].

- вектор індукції електричної складової електромагнітного поля з одиницею виміру, [Кулон / м 2] - вектор індукції електричної складової електромагнітного поля з одиницею виміру, [Кулон / м 2].

- вектор індукції магнітного складової електромагнітного поля з одиницею виміру, [Тесла], або [Вольт сек / м 2], або [Вебер / м 2] - вектор індукції магнітного складової електромагнітного поля з одиницею виміру, [Тесла], або [Вольт сек / м 2], або [Вебер / м 2].

- вектор щільності електричного струму, [Ампер / м 2] - вектор щільності електричного струму, [Ампер / м 2].

- вектор щільності «магнітного струму», [Вольт / м 2] - вектор щільності «магнітного струму», [Вольт / м 2].

ε 0 - коефіцієнт діелектричної проникності в вакуумі, [Ампер сек / Вольт м],

або [Фарад / м], де чисельно:

ε0= 1 / 36π109

(1.1 - 13)

ε r - відносна величина діелектричної проникності середовища,

μ 0 - коефіцієнт магнітної проникності в вакуумі, [Вольт сек / Ампер м],

або [Генрі / м], де чисельно:

μ r - відносна величина магнітної проникності середовища,

σ e - коефіцієнт провідності електричного струму одиничного об'єму середовища, [1 | Ом м],

σ m - коефіцієнт провідності «магнітного струму» одиничного об'єму середовища, [Ом / м].

1.2. В даний час все більше викликає в технічних і бізнес колах інтерес освоєння дна океанів, особливо, покритих товстим шаром льоду. Для здійснення цифрової електромагнітної зв'язку між рухомими об'єктами, особливо з підводними, або підлідної об'єктами, наприклад, з метою дистанційного керування ними, - передають ЛМА в діапазоні (ELF, VF, VLF, LF) частот менше 60 КГц (довжина хвилі в повітряному просторі більш 5 км) придатні для таких цілей. Відомо, що проводилися в морських надрах випробування електромагнітної зв'язку на частоті 3 КГц на глибині до 45 м з використанням моделі «подібних LMA» Антенн [5].

1.3. Електромагнітні хвилі нижче 13 КГц при дистанціях

Dr = (1/2) λ0/ 2π

(1.3 - 1)

від ЛМА до поверхні моря проникають на досить велику глибину Hm:

Hm << (1/2) λm/ 2π

(1.3 - 2)

де

f - частота несучої, яку випромінює ЛМА в Гц.

ε meff - ефективне значення відносної величини діелектричної проникності морської води,

μ meff - ефективне значення відносної величини магнітної проникності морської води,

Слід мати на увазі, що звичайні «електричні» антени для роботи на частотах менше 60 КГц (наприклад, наземні станції навігаційної системи «Омега» для частот 10 - 15 КГц) - це величезні складні інженерні споруди, що займають площу не менше 1 км в окрузі . Такі антени в «ближній зоні» при дистанціях Dr ≤ (1/2) λ0 / 2π володіють потужною (радіальної і «азимутальной») електричної складової електромагнітного поля. Якщо було б можливо розміщення такої антени на близькій відстані над рівнем моря, то її випромінювання будуть поглинена тонким шаром морської води. Тим більше не можливо звичайну антену розмістити в морській глибині в зв'язку з неможливістю існування «струму зміщення» в провідній морській воді, яка є джерелом електромагнітного випромінювання.

У морському середовищі можлива електромагнітна зв'язок за рахунок присутності у ЛМА радіальної і «азимутальной» магнітної складової електромагнітного поля, як це буде показано нижче.

2. Величина напруженості магнітного поля в тілі ЛМА.

На фотографії (З. 2.1) представлений вид моделі ЛМА і складових частин її антенного контуру: резонансних конденсаторів, трансформатора і пристрою, що дозволяє зчитувати значення амплітуди контурного струму і амплітуди вхідної напруги.


Ізо.2.1. Вид Моделі ЛМА №5.

Основні її геометричні розміри:

Довжина муздрамтеатру lm = 198 см, Магнитопровод є циліндричний ферритовое тіло з центральним осьовим отвором. Зовнішній діаметр муздрамтеатру dm = 3 см. У центральній частині муздрамтеатру розташований зовнішній соленоїд, одношарова обмотка якого виконана плоским двожильним електричним кабелем з числом витків N1,2 = 126, кожна жила якого є мідним дротом, що має власну ізоляційною оболонкою. Середній діаметр обмотки соленоїда dc = 5.56 см, а його довжина lc = 108 см.

Дана модель розрахована на роботу на одній з частот в діапазоні 25 - 52 КГц для передачі символів ASCII зі швидкістю 2 Кбіт / сек при використанні QPSK (цифровий чотирьох фазової модуляції частоти несучої) в смузі менше 2 КГц.

Скористаємося малюнком З. 2.2 для відшукання амплітудного значення напруженості магнітного поля Hm в тілі ЛМА. Амплітуда напруженості магнітного поля в довільній точці, що лежить на осі соленоїда, обчислюється за формулою:

Im - Амплітуда струму [Ампер], протікає по обмотці соленоїда ЛМА,

li= (lc/ 2) + z

(2 - 4)

z - відстань обраної на центральній осі точки відліку Hm від центральної її точки «о», z> 0 при розташуванні точки відліку праворуч від точки «о», z <0 при її розташуванні зліва від точки «о».

z - відстань обраної на центральній осі точки відліку Hm від центральної її точки «о», z> 0 при розташуванні точки відліку праворуч від точки «о», z <0 при її розташуванні зліва від точки «о»

Ізо.2.2. Для розрахунку амплітуди напруженості магнітного поля H m.

Для геометричних параметрів ЛМА описаних вище, значення напруженості магнітного поля поздовжньої осі практично не змінюється. Надалі для розрахунку амплітудного значення H m буде використано вираз:

ξ - поправочний коефіцієнт, який може приймати значення в межах 0,5 - 1,5 залежно від геометричних параметрів антенного контуру ЛМА і уточнюється в результаті тесту конкретної моделі ЛМА.

3. Основні складові електромагнітного поля ЛМА у відкритому просторі.

У зв'язку з тим, що довжина муздрамтеатру ЛМА завжди багато менше довжини хвилі в діапазоні частот її застосування, і при співвідношенні геометричних параметрів, обумовлених в самому визначенні ЛМА, як Лінійного магнітного диполя (ЛМД), можна уявити картину орієнтації електричної (E φ) і магнітних (H ρ і H Θ) складових електромагнітного поля у відкритому просторі, як це представлено на З. 3.1

1

З. 3.1. Зображення передається ЛМА (типу МГД) в право орієнтованої системі ортогональних векторів.

Звертаючись до вище наведеного зображенню, автор складову Звертаючись до вище наведеного зображенню, автор складову   умовно називає «тангенсальная», або «меридіанній», складову   - «азимутальной», а складову   - «радіальної» умовно називає «тангенсальная», або «меридіанній», складову - «азимутальной», а складову - «радіальної». Як бачимо, МГД має одну тангенсальная електричної компонентою напруженості і двома магнітними компонентами напруженості електромагнітного поля.

3.1. для відстаней 3 амплітудне значення магнітних (H ρ і H Θ) складових електромагнітного поля у відкритому просторі, наслідуючи авторам R.Ploncey and RECollin книги «Principles and applications of electromagnetic fields» (page 241-242) [6], і адаптуючи їх формули до даного конкретного нагоди, можемо записати:


μeff

- ефективне значення відносної величини магнітної проникності муздрамтеатру ЛМА (величина якого менше, ніж величина відносної проникності μ матеріалу муздрамтеатру, вимірюваної на зразках із замкнутим магнітопроводом),

M m - амплітудне значення «магнітного моменту» муздрамтеатру ЛМА, [Ампер м 2]:

M m= πdc2NImlm/ 4lc

(3.1 - 3)

Ці складові з'явилися б (відповідно до закону Фарадея) навіть у разі, коли по обмотці зовнішнього соленоїда ЛМА протікав би постійний в часі струм, рівний l m, і в муздрамтеатрі і навколо нього в просторі існувало б постійне магнітне поле.

3.2. Про напруженості електричного поля 3 сферичної хвилі електромагнітного випромінювання ЛМА в «вільному просторі» (вакуумі)

Передбачається, що в просторі поза тілом ЛМА відсутні електричні і «магнітні» заряди (ρe = 0; ρm = 0), відсутні електричні і «магнітні» струми ( Передбачається, що в просторі поза тілом ЛМА відсутні електричні і «магнітні» заряди (ρe = 0; ρm = 0), відсутні електричні і «магнітні» струми (   = 0;   = 0), з рівнянь Максвелла розділу 1 = 0; = 0), з рівнянь Максвелла розділу 1.1 слід:

Релевантні для цього випадку залишилися рівняння Максвелла:


Феромагнітна тіло ЛМА на З. 3.1 представлено в прямокутної [X, Y, Z] і сферичної [φ, Θ, ρ] системах координат у вигляді малого суцільного феромагнітного циліндра, геометричний центр якого розміщений на початку відліку цієї координатної системи, а його центральна поздовжня вісь збігається з віссю Z.

Припускаємо [2], що змінний електричний струм, що протікає по обмотці соленоїда, створює по всій довжині рівномірно розподілене змінне магнітне поле. Тому можемо вважати, що з даного циліндра протікає «магнітний» ток

F - абсолютне значення поперечного перерізу тіла ЛМА,

вектори вектори   ,   - спрямовані по осі Z і збігаються з її напрямком , - спрямовані по осі Z і збігаються з її напрямком.

В даному випадку вважаємо, що мають місце співвідношення:

Релевантна система рівнянь Максвелла:

Релевантна система рівнянь Максвелла:

Вважаємо, що

Вважаємо, що

Так як

а а   і, отже,   , тому і, отже, , тому

застосовуючи, оператор rot до правої і лівої частин векторного рівняння (3.2 - 15), отримаємо векторне рівняння Лапласа:

Рівняння (3.2 - 18) з урахуванням (3.2 - 14) і (3.2 - 5) має наступний фізичний сенс:

Протікає по обмотці соленоїда ЛМА змінний в часі електричний струм створює в її муздрамтеатрі змінний в часі магнітний потік, що характеризується величиною індукції магнітного поля

Вихідний з одного кінця тіла ЛМА магнітний потік у вигляді силових магнітних ліній, симетрично до поздовжньої осі тіла ЛМА (вісь Z) пронизують «вільний простір», повертаючись в інший кінець тіла ЛМА. У правій частині рівняння (3.2 - 18) циркуляція вектора індукції магнітного потоку і відображає цей процес замкнутості магнітних ліній через «вільний простір».

Зміна в часі циркулюючого вектора індукції, отже, і напруженості магнітного поля є джерелом порушення в «відкритому просторі електромагнітних хвиль. Це випливає з існування правій частині в рівнянні (3.2 - 19) для вектора напруженості електричного поля рівняння Лапласа. Так що ЛМА ні тільки створює у відкритому просторі магнітне поле (в англомовній літературі, зване «Фарадеевскім»), але і є джерелом електромагнітних хвиль в просторі її навколишньому.

3.3. Основні складові електромагнітного поля ЛМА у вільному просторі

На малюнку З. 3.1 передавальний магнітний диполь [2] представлений у вигляді циліндра довжини l m, і поперечного перерізу F m, виконаного з феромагнітного матеріалу з μ r >> 1, однорідного по всьому його об'єму, по якому протікає магнітний струм Jm:

- одиничний вектор (орт) поздовжньої осі магнітного диполя - одиничний вектор (орт) поздовжньої осі магнітного диполя.

На З. 3.1 відзначена точка A (x a, y a, z a) на відстані ρ від геометричного центру диполя, що збігається з центром координатної системи 0. У цій довільній точці А відшукуємо основні електричні та магнітні компоненти електромагнітного поля.

У припущенні відсутності в «навколишньому просторі» електричних зарядів і струмів провідності, іншими словами, за умови (3.2 - 7) має місце основне вираз для елемента з протікає по ньому струмом:


Іншими словами, вектор напруженості електричного поля магнітного диполя Іншими словами, вектор напруженості електричного поля магнітного диполя   з щільністю «магнітного струму»   лежить на окружності радіуса R = ρcosΘ в площині перпендикулярній його осі і збігається з дотичною в даній точці з щільністю «магнітного струму» лежить на окружності радіуса R = ρcosΘ в площині перпендикулярній його осі і збігається з дотичною в даній точці.

Дотримуючись Айзенбергу Г.З автору монографії «Антени ультракоротких хвиль» (стор.126 -135) [3] можемо записати вирази амплітудних складових електромагнітного поля в сферичної системі координат для ЛМА:

126 -135) [3] можемо записати вирази амплітудних складових електромагнітного поля в сферичної системі координат для ЛМА:

W0 - хвильовий опір «відкритого простору», [Ом],

після перетворень вираз (3.3 - 11) приймає вид схожий з отриманим вище виразом (3.3 - 10) для після перетворень вираз (3

В "Ближній зоні", коли В Ближній зоні, коли   для електричної складової електромагнітного поля можна спростити вище наведене вираз і записати в наступному вигляді: для електричної складової електромагнітного поля можна спростити вище наведене вираз і записати в наступному вигляді:

Для магнітних складових електромагнітного поля можна записати:

3.4. Для "Дальньої зони", коли 3 рівняння (3.3 - 15,16,17) істотно спрощуються, залишаються лише дві ортогональні компоненти розповсюджується «плоскою» електромагнітної хвилі в «відкритому просторі», амплітудні значення яких можна представити у вигляді:

ставлення

W0 - хвильовий опір «відкритого простору», [Ом],

приблизно W0 = 377 Ом (3.4 - 4).

Середні (для гармонійних функцій) значення нормальної складової вектора S "Умова-Пойнтінга" в даному випадку дорівнює:

так як має місце співвідношення:

З фізичної точки зору вектор (S) Умова - Пойнтінга є щільністю секундного витрати енергії електромагнітного потоку в [Ватт / сек]

3.5 Потужність електромагнітного випромінювання в «відкритий простір» визначається за допомогою співвідношення:

Підставляючи з (3.4 - 27) середнє значення нормальної складової вектора Умова-Пойнтінга отримаємо наступне співвідношення в Згідно з класичною теорією Елементарного магнітного диполя:

3.6 Висновок вираження відшукання амплітудного значення «магнітного струму» J m

Дотримуючись Айзенбергу Г.З. автору монографії «Антени ультракоротких хвиль» (стр.17,133,134) [3] можемо записати амплітудне значення «магнітного струму» J m,


З урахуванням (3.3 - 1), отримаємо: З урахуванням (3

Якщо скористатися (3.3 - 11) Якщо скористатися (3

виходячи з малюнка З. 3.1, можна бачити, що при граничних умовах

θ = 0, ρ = d c отримаємо:

E φm = E 0 m (3.6 - 5) і

при цьому можемо записати, що при цьому можемо записати, що   де U am - амплітудне значення напруги на обмотці соленоїда ЛМА в [В], обумовлене протіканням по ній змінного струму I a (t) = I am Sinωt (3 де U am - амплітудне значення напруги на обмотці соленоїда ЛМА в [В], обумовлене протіканням по ній змінного струму I a (t) = I am Sinωt (3.6 - 8), де ω = 2πf (3.6 - 9), f - несуча частота в [Гц], I am - амплітудне значення струму в [А].

Так як U am = X La I am (3.6 - 9) і X La = iωL a (3.6 - 10), де L a - індуктивність обмотки соленоїда ЛМА в [Гн]. При цьому L a = μ eff L 0 (3.6 - 11), де μ eff - ефективне значення ферритового матеріалу муздрамтеатру ЛМА, L 0 - індуктивність соленоїда ЛМА у відсутності муздрамтеатру.

Таким чином Таким чином   (3 (3.6 - 12), де N - число витків обмотки соленоїда ЛМА.

З урахуванням (3.6 - 5, 6, 12) для кожного конкретного випадку може бути визначено значення J m.

Як вправа розглянемо Приклад №1, де дана модель ЛМА №21 має параметри: d m = 0,36 м, d c = 0.042 м, N = 42, l c = 0.28 м, l m = 0.56 м, μ eff = 53, L 0 = 10.2 мкГн. При цьому вважаємо, що амплітудне значення струму I m = 0.62 А (саме таке значення використано було геофізики компанії "Радіонда". В процесі випробування зазвичай автор проводив випробування при значеннях I m від 1 до 7 А), протекаемого по обмотці соленоїда, що створює поздовжнє змінне магнітне поле з амплітудним значенням напруженості магнітного струму | H m | = 93 А / м. Розраховане з використанням формули: Як вправа розглянемо Приклад №1, де дана модель ЛМА №21 має параметри: d m = 0,36 м, d c = 0 (2 - 5) при а ξ = 1. З огляду на, що W 0 = 377 Ом, а λ 0 = 10152.3 м для f = 29550 КГц. Вид моделі ЛМА№21 представлений на передньому плані З. 3.2, за нею вид конденсатора, що використовується в якості ємності в схемі послідовного коливального резонансного контуру харчування струмом I am обмотки соленоїда ЛМА від низько вольтного Підсилювача потужності.


З. 3.2

Автор скористався програмою "MathCAD MathSoft, Inc." для відшукання вираження:

Тому амплітудне значення напруги на обмотці U am = i 62.34 В, Амплітудне значення напруженості поля навколо тіла ЛМА№21 E 0m = i 472.51 В / м (3.6 - 13).

Обчислення виразу: Обчислення виразу:

дало значення (25.263 - i 5.525) м -1 (3.6 - 15). Тому Jm = 18.704 В. (3.6 - 15)

Отже, абсолютне значення амплітудного значення | J m | = 18.7 B.

Знаючи значення J m можна розрахувати за формулами (3.3 - 15, 16, 17) всі три компоненти напруженостей поля Eφ, Hρ, Hθ, зображені на малюнку З. 1. в точці вільного простору на видаленні від ЛМА, наприклад, на 14 м при θ = 0:

Результат, отриманий за допомогою програми "MathCAD MathSoft, Inc." :

Eφ (ρ = 14 м, θ = 0) = (3.091 10 -5 + i 4.252 10 -3) В / м (3.6 - 16) | Eφ (ρ = 14 м, θ = 0) | = 4.253 мВ / м

Hρ (ρ = 14 м, θ = 0) = 0

Hθ (ρ = 14 м, θ = 0) = (8.18 10 -3 - i 5.944 10 -5) А / м (3.6 - 17) | Hθ (ρ = 14 м, θ = 0) | = 8.18 мА / м

На фотографии З. 3.3 в лабораторії автора представлені дві прийомні антени (для вимірювання рівня сигналу на відстані 14 м від моделі ЛМА №21): Приймальня Рамкова Антена ЛА №1, квадратної форми зі стороною 0.5 м і Приймальня Феритова Антеною МА№2 в герметичному корпусі довжиною 0.56 м і діаметром 0.05 м (в герметичному корпусі модель ЛМА№21 має той же розмір і вид).

Для розрахунку Н еф в [м] "Дієвої Висоти" приймальний Рамкових Антенн існує формула Для розрахунку Н еф в [м] Дієвої Висоти приймальний Рамкових Антенн існує формула   (3 (3.6 - 18), де Аефф - площа рамки. Тому для частоти f = 29550 Гц при N = 100 і А еф = 0.25 кв.м для ЛА№1 обчислення дали наступний результат Нефф = 0.0155 м. (3.6 - 19)

Якщо ЛМА№21 розмістити горизонтально так, що її центральна вісь спрямована площині Рамкової антени на рівні її центр, то ЛА№1 зареєструє сигнал цієї частоти f

Якщо ЛМА№21 розмістити горизонтально так, що її центральна вісь спрямована площині Рамкової антени на рівні її центр, то ЛА№1 зареєструє сигнал цієї частоти f

З. 3.3.

рівний (розрахункове значення): U ЛА №1 = Н еф W 0 | H θ (ρ = 14 м, θ = 0) | = 47.7 мВ. (3.6 - 20), якщо їх центри "тяжкості" віртуально лежать на одній прямій з добавкою U ЛА№1 = Н еф | E φ (ρ = 14 м, θ) = 65.92 мкВ, викликаної впливом одночасно електричної складової E φ напруженості електромагнітного поля.

Можна переконатися (на основі даних обчислень Прімера №1), в "Ближній зоні" сигнал в тому ж місці при реєстрації Магнітною складової H θ напруженості електромагнітного поля Приймальної Рамкової або феритових антеною на багато більший, ніж можливе значення Є.Д.С. на виході такого типу антен при реєстрації ними Електричної складової E φ.

На фото Ізо.3.3 - на штативі представлений вид АКИП -4200/3 (точність вимірювання 3% для частот до 3 МГц) портативного вимірювача частотного спектра. Представляючи собою селективний вимірювач електричної або магнітної напруженості електромагнітного поля, що використовується автором для контролю показань, отриманих за допомогою прийомних антен, ЕРС яких реєструвалася за допомогою віртуального двох канального цифрового осцилографа - Pico ADC - 216 (16 біт А / К перетворення сигналів частотою до 250 КГц ) представлений (на задньому плані) на фото З. 3.2.

4. Про «штучному» синтезі Вектора Умова-Пойнтінга в тілі ЛМА

Штучний синтез Вектора Умова-Пойнтінга в основному відбувається в просторі між внутрішньою поверхнею каркаса зовнішнього соленоїда і бічною поверхнею муздрамтеатру ЛМА виникає внаслідок того факту, що відбувається циркуляція напруженості електричного поля

лежить в площині, перпендикулярній осі ЛМА, навколо бічної поверхні тіла муздрамтеатру ЛМА в межах радіусу R (див. З. 3.4): лежить в площині, перпендикулярній осі ЛМА, навколо бічної поверхні тіла муздрамтеатру ЛМА в межах радіусу R (див (4 - 2) і вона ортогонально перетинається з напруженістю магнітного поля H, (4 - 3) створеним соленоидом, по якому протікає струм I: I (ωt) = Im sinωt (4 - 4), то в цьому просторі «штучно синтезується» вектор SmУмова-Пойнтінга:


З.3.4.

Він лежить в площині, перпендикулярний осі тіла муздрамтеатру ЛМА, і спрямований радіально назовні через бічну поверхню ЛМА.

Трійка ортогональних векторів (E, H, S) передає ЛМА (випромінювача типу МГД) - є право орієнтованої трійкою ортогональних векторів.

Усереднене значення нормальної складова величини «синтезованого вектора Умова-Пойнтінга» відшукуємо за допомогою формули:

(4 - 6), де ε eff - діелектричної проникності каркаса (див (4 - 6), де ε eff - діелектричної проникності каркаса (див. Ізо.2). так як

так як

У точці перетину напруженості електричного і напруженості магнітного полів Вектор Умова-Пойнтінга У точці перетину напруженості електричного і напруженості магнітного полів Вектор Умова-Пойнтінга   спрямований радіально назовні тіла ЛМА ортогонально площині, в якій згадані вектори розміщені спрямований радіально назовні тіла ЛМА ортогонально площині, в якій згадані вектори розміщені.

5. "Історична" довідка:

Вперше "Штучний синтез Вектора Умова-Пойнтінга" в передавальної антени типу Електричного диполя Герца (The crossed field antennas, SFA) застосували англійці в US Patent № 5,495,259 [4]. Втілення їх ідеї здійснив в US Patent № 5,155,495 1996 р Gennady Lyasko (Ляско Геннадій Борисович - в даний час проживає в США) [5]. Він в1995 р ознайомив автора цієї роботи з Описом цього US Patent № 5,495,259.

У 1980 р в Ізраїлі на прохання Ph.D. Richard Markoll - президента Американської компанії була створена автором "Теорія роботи та інженерний методом розрахунку передає Лінійної Магнітною Антени" для діапазону частот менше 100 КГц. Автором власноруч в 1982 році на прохання Ph.D. Richard Markoll була виготовлена ​​перша модель ЛМА в герметичному корпусі (діаметр менше 10 см, довжина 80 см). Магнитопровод циліндричної форми її містив 7 феритових стрижнів, зібраних з чашок "Р типу" фірми Сіменс.

Улітку 1982 р автор був запрошений Ph.D. Richard Markoll приїхати в м Мюнхен для передачі своєї моделі ЛМА спеціально створеної для її випробування Комісії американських і німецьких фахівців.

Однак, як колишнього офіцера запасу і наукового співробітника СРСР відповідно до існуючого там в ті роки порядком не могли допустити до місця проведення випробувань і до участі в засіданнях цієї комісії.

Його моделлю і результатами випробувань "запрошують" залишилися дуже задоволені. Там автору була вручена копія Документу, що підтверджує прийняття в 1982 р Патентним Бюро США Заявки на Винахід, і що він є її автором. Йому так само там вручили копію тексту Описи цієї Заявки на "US Patent 4458248 Jul. 3, 1984:" Parametric Antenna "" [2].

Автор в 2006 р вирішив відтворити такого роду модель в Росії, але дещо в зміненому вигляді (з метою втілити в ній ідею англійських винахідників "штучного створення в тілі ЛМА синтезу вектора Умова - Пойнтінга", викладену в Описі US Patent № 5,495,2590 [ 4] з метою використання такого роду виробів для передачі цифрової інформації в поглинаючих середовищах. в "аматорської" домашньої лабораторію автор в 2008 році приступив до реалізації поставленої мети.

Видача ФИПС РФ Патенту № 2428774 від 10 Сентября 2010 р .: «Передають Лінійні Магнітні Антени (ЛМА) [1]" - переконала його в доцільності продовження досліджень в даному напрямку.

6. Релевантна довідка на 2000 рік

з джерела http://www.pacificsites.com/~broke/FA.shtm1 : Прийнята в США така класифікація поддиапазонов в нижній частині електромагнітних хвиль:

а) ULF - це поддиапазон довжин хвиль у вільному просторі від 100000 км до 10000 км

(Від 3 Герц до 30 Герц відповідно) при цьому вказані «офіційні користувачі» наведених нижче частот:

7 Герц - «Schumann fundamental»;

13 Герц - «Schumann second harmonic»;

16 2/3 Герц - «Mains Power Grid».

б) ELF - це поддиапазон довжин хвиль у вільному просторі від 10000 км до 1000 км

(Від 30 Герц до 300 Герц відповідно) при цьому вказані «офіційні користувачі» наведених нижче частот:

45 Герц - «Sub coms»;

50 Герц і 60 Герц - «Main Power Grid»;

76 Герц - «SANGUINE - Project ELF».

в) VF - це поддиапазон довжин хвиль у вільному просторі від 1000 км до 100 км

(Від 300 Герц до 3 000 Герц відповідно)

г) VLF - це поддиапазон довжин хвиль в зведеному просторі від 100 км до 10 км

(Від 3 000 герц до 30 000 Герц) при цьому вказані «офіційні користувачі» наведених нижче частот:

1) від 10 000 Герц до 15 000 Герц - «Earth Whistlers»,

2) від 11 900 Герц до 21 000 герц - «Coms SW RTTY» .3в) 11 904,7761 Герц; 12 648,809 Герц; 14 880,952 Герц - «RSDN-20» - це глобальна морська навігаційна система «Омега»;

4) 21 400 Герц - «NNS - another NNS page off the air»;

5) від 14 000 Герц до 30 000 Герц - «Navy sub coms».

д) LF - це поддиапазон довжин хвиль у вільному просторі від 10 км до 1 км
(Від 30 000 Герц до 300 000 герц відповідно) при цьому вказані «офіційні іспользователі» наведених нижче частот:

від 30 000 Герц до 60 000 Герц - «Navy sub coms»;

60 000 герц - «WWVB Time» ....

7. Висновок.

З Января 2016 г. Модель передавальної антени ЛМА №21 і модель приймальні магнітної антени МА№2 передані компанією "Л.Р.Е.Т." ( www.lret.ru ) Для проходження випробувань геофізикам компанії "РАДІОНДА" в використовуваної ними апаратурі зондування надр землі замість застосовуваних ними електричних антен, що відносяться до типу збудників електромагнітного поля типу електричний диполь Герца (ЕГД). Результатами порівняльних випробувань в лютому 2016 свердловинах Полігону МГУ керівництво компанії геофізиків "РАДІОНДА" залишилося досить і відзначило отримані переваги побудованих їм моделей. Цей факт пояснив причину достатку Американо - Німецької Комісії в Мюнхені, які зазнали в 1982 р першу модель автора передати лінійної магнітної антени.

Література.

  1. А.Б. Ляско. Опис Винаходи, Патент РФ № 2428774 від 10 Сентября 2010 р .: "Передають Лінійні Магнітні Антени (ЛМА)").

  2. Arie Lyasko. "Теоретичне додаток і інженерний метод розрахунку" US Patent 4458248 Jul. 3, 1984: "Parametric Antenna".

  3. Г.З. Айзенбергу. монографія «Антени ультракоротких хвиль» (стор.126 -135). Зв'язок Издат.

  4. US Patent № 5,495,259

  5. Gennady Lyasko US Patent № 5,155,495 1996 р

  6. R. Ploncey and RE Collin книга «Principles and applications of electromagnetic fields» (page 241-242)

  7. Програма "MathCAD MathSoft, Inc."