超低频磁场拖曳天线技术研究

摘要

通过在电极对拖曳天线电缆中附加磁场环天线可实现超低频（SLF）对潜通信的全向接收。与电极对天线相比，磁场天线的噪声种类更多，形式更复杂，电压更高。
　　 本文对SLF磁场拖曳天线中的各种噪声源进行了理论分析，得到了热噪声、运动感应噪声、磁致伸缩噪声和巴克豪森噪声的ENF表达式，随后讨论了电缆振动、电缆机械特性、电缆电气特性和地磁场等关键因素对这些噪声的影响，提出了减小噪声的途径。为降低热噪声ENF，必须引入高磁导率的铁磁材料作为铁芯；为最小化运动感应噪声，天线灵敏度曲线应选择抛物线；为降低磁致伸缩噪声，需要天线灵敏度曲线更加平滑，采用“零应变”铁芯结构；为降低巴克豪森噪声，需要在接收机中采用退磁控制电路。降低这四种噪声ENF的要求存在矛盾，必须进行综合优化配置。天线线圈应采用铝线单层密绕，使用程控绕线装置改变匝密度以构成抛物线型天线灵敏度曲线，铁芯应使用4-79 坡莫合金薄带绕成“零应变”结构。根据已知电极对天线参数和浮力条件，得到了最佳的线圈/铁芯半径比，并可证明此时铁芯相对磁导率、相对密度等参数都是可以实现的，天线阻抗、电感、有效长度也都在合理范围内，因而此减小热噪声和运动感应噪声的综合设计方案是可行的，其噪声指标也符合设计要求。退磁控制电路可保证铁芯轴向偏磁通密度稳定在零状态，从而减小磁致伸缩噪声和巴克豪森噪声。本文对退磁控制电路的原理和结构进行了初步探讨。