Bucla receptoare electric mica incarcata cu o singura sarcina

BUCLA RECEPTOARE ELECTRIC MICA INCARCATA CU O SINGURA SARCINA

Daca se particularizeaza rezultatul obtinut pentru o bucla electric mica () incarcata in punctul cu impedanta , curentul in bucla, conform relatiei (4.110), devine:

(4.128)

in care este valoarea campului electric incident in centrul buclei, iar u(f) si v(f), date de (4.125) si (4.127), au expresiile:

(4.129)

Pentru f f , ecuatia (4.128) devine:

(4.130)

din care, prin reducerea termenilor asemenea, se determina curentul in impedanta de sarcina , situata in punctul f f

(4.131)

Intrucat 

(4.132)

unde Y si Z sunt admitanta, respectiv impedanta buclei, curentul I(f ) poate fi exprimat astfel:

(4.133)

Pentru , se obtine curentul in scurtcircuit al buclei:

(4.134)

In cea ce priveste dependenta de orientarea vectorului camp magnetic, H, acest curent este maxim atunci cand .

Astfel, se obtine curentul in scurtcircuit maxim in raport cu orientarea lui H (raspunsul maxim la camp magnetic) de forma:

(4.135)

Daca, in plus, , se asigura si raspuns maxim la camp electric.

(4.136)

Pentru sau se obtine tensiunea in gol:

(4.137)

Tensiunea in gol este maxima cand (raspunsul maxim la camp magnetic).

(4.138)

Daca, in plus, se asigura si raspuns maxim la camp electric.

(4.139)

unde, conform cu (4.52) .

Configuratia buclei receptoare cu o singura impedanta de sarcina, () aflata in camp electromagnetic ( si ), precum si schema electrica echivalenta, sunt date in fig. 4.14. a), respectiv b), in care:

U₀, I₀ si R₀, L₀ sunt elementele "modului zero" (modului dipol magnetic).

U₁, I₁ si R₁, C₁ sunt elementele "modului unu" (modului dipol electric).

Impedanta antenei bucla (Z₀ in paralel cu Z₁), precum si elementele ei R₀, L₀, R₁, C₁, au fost calculate si sunt date de relatiile (4.102)

Valorile tensiunilor U₀ si U₁, determinate de la curentul de scurtcircuit dat de relatia (4.135), sunt:

(4.140)

(4.141)

Astfel, in fig 4.14.b s-au pus in evidenta contributiile campului magnetic (prin U₀) si ale campului electric (prin U₁) la raspunsul senzorului (tensiunea, U, de pe sarcina ).

Observatii asupra utilizarii buclei cu o singura sarcina ca senzor de camp magnetic:

1a) Daca , bucla este electric foarte mica si este sensibila numai la camp magnetic.

Tensiunea de iesire in gol este:

(4.142)

Tinand cont de faptul ca:

(mediul de propagare este aerul);

(unda plana),

Tensiunea de iesire in gol devine:

(4.143)

S-a obtinut astfel binecunoscuta relatie

, (4.144)

in care F este fluxul magnetic, sau relatia (4.15).

1b) Daca conditia de bucla electric foarte mica nu este indeplinita, bucla este sensibila si la camp electric.

2) Sensibilitatea la camp electric a buclei depinde de diferenta dintre unghiul de incidenta al campului electric si unghiul de plasare a sarcinii .

O metoda simpla pentru a elimina sensibilitatea la camp electric este urmatoarea:

Se roteste bucla pana cand detectorul indica valoarea maxima (), apoi se roteste bucla doar in jurul axei sale (se modifica ).

Daca indicatia detectorului ( de exemplu, voltmetrul de la iesirea senzorului) nu se schimba la modificarea lui (), inseamna ca bucla nu este sensibila la camp electric.

Daca indicatia detectorului se schimba, bucla este sensibila si la camp electric.

La indicatie maxima, inseamna ca () = 0. Dupa ce s-a determinat aceasta pozitie, se roteste bucla cu (in orice sens), iar indicatia data de detector este datorata numai prezentei lui H.

In cele de mai sus s-a considerat campul electromagnetic incident (Eⁱ, Hⁱ) polarizat liniar in planul buclei.

In cazul cand Eⁱ este polarizat eliptic in planul buclei, nu se poate elimina efectul sensibilitatii la camp electric.

- Cand bucla se afla in scurtcircuit, este posibil (teoretic) de a elimina total efectul sensibilitatii parazite la camp electric.

Plecand de la relatia (4.135), considerand situatia = si inlocuind pe k, si Y₀, se obtine:

(4.145)

Se observa ca bucla se comporta ca un senzor de camp magnetic ce functioneaza pe portiunea de proportionalitate cu campul.

Comparand I_sc(f ) cu expresia generala a lui I data in fig. 4.1:

,

se obtine lungimea echivalenta a senzorului de camp magnetic .

Conform relatiei (4.2), aria echivalenta a senzorului de camp magnetic este:

A_{ech h} p b².

- Cand bucla se afla in gol, eliminarea modului dipol al buclei este mai complicata.

Chiar daca valoarea generatorului U₁ se reduce la zero (prin rotirea buclei in jurul axei sale pana ce ), ramane impedanta Z₁, care ar putea influenta raspunsul senzorului. Influenta impedantei Z₁ a modului dipol electric asupra raspunsului senzorului de camp magnetic poate fi sesizata:

calitativ - din fig 4.14. b), prin aceea ca modul dipol magnetic, chiar daca Z_L tinde la infinit (bucla in gol), este incarcat cu impedanta Z₁;

cantitativ - in expresia tensiunii la gol (4.138), chiar daca si ramane doar termenul corespunzator raspunsului la camp magnetic , acest termen se inmulteste cu factorul .

3) O metoda sigura de eliminare a sensibilitatii parazite la camp electric este de a utiliza bucle electric foarte mici (), dar acestea au dezavantajul sensibilitatii mici.

Se poate trasa graficul erorii maxime e_e, data de sensibilitatea parazita la camp electric functie de ():

(4.146)

unde S_t - este sensibilitatea totala (la camp magnetic si electric);

S_h - este sensibilitatea la camp magnetic.

Pentru bucla in scurtcircuit eroarea maxima este:

(4.147)

Reprezentarea grafica a erorii este data in fig. 4.15.

Pentru bucla in gol rezulta in mod similar:

(4.149)

(4.150)

Reprezentarea grafica a lui e_{e gol} este data in fig. 4.16.

Se observa ca si ca ambele erori tind la zero pentru k b tinzand la zero (cazul buclei electric foarte mici).