Розрахунок вертикальної чвертьхвильової антени. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени КВ

 Коментарі до статті

Одним з основних способів зниження перешкод телевізійному прийому з боку аматорських передавачів є застосування передаючих антен із вертикальною поляризацією. Найбільш поширена серед короткохвильовиків чвертьхвильова вертикальна антена ("Ground plane"). Ця антена складається з вертикального штиря, довжина якого зазвичай трохи менше чверті довжини робочої хвилі, що випромінюється передавачем, і противаги. Він виконується з декількох горизонтально розташованих чвертьхвильових променів, з'єднаних з оболонкою коаксіального кабелю, яким від передавача подається високочастотна енергія.

Опір випромінювання такої чвертьхвильової антени дорівнює 28-32 ом (залежно від зовнішнього діаметра металевих трубок, з яких вона побудована). Тому з'єднання антени з 50 або 75-омним коаксіальним кабелем призведе до появи в ньому стоячих хвиль і до втрати енергії. Для узгодження вертикального штиря з кабелем потрібно використовувати додаткові елементи - котушки індуктивності, конденсатори або відрізки кабелю з певними параметрами.

Нижче описується спрощений метод розрахунку антени "Ground plane" з горизонтальною противагою та узгоджуючим відрізком кабелю. Антени, побудовані за цим розрахунком, добре працюють на одному аматорському діапазоні (наприклад, 14 МГц) і, разом з тим, цілком задовільно випромінюють і двох сусідніх діапазонах (21 і 7 МГц).

Розрахунок наводимо на числовому прикладі для діапазону 14 МГц. З'єднання штиря з кабелем, що його живить, і узгоджуючим відрізком кабелю і позначення їх розмірів показані на рис. 1.

Ріс.1

Для розрахунку необхідно знати діаметр металевих трубок або дроту, з яких будуть виконані штир антени та промені противаги. Припустимо, що ми збираємося застосувати для виготовлення антени трубки із зовнішнім діаметром 30 мм,

а противагу робитимемо з дроту діаметром 2 мм. Визначаємо коефіцієнт М, що характеризує відношення довжини віддаленого від землі напівхвильового диполя до діаметра антени. Застосовуємо формулу:

M=150000/(f_(МГц)D_(Мм))

Тут: f - середня частота діапазону,

D – діаметр трубок. При f=14,2 МГц та D=30 мм отримуємо:

M=150000/(14,2*30)=352

За коефіцієнтом М визначаємо, користуючись графіком (рис. 2), опір випромінювання чвертьхвильової антени Rізл (для резонансної частоти): Rізл = 30,8 ом.

Ріс.2

Тепер слід обчислити справжній опір випромінювання Ry укороченої антени, яку ми будуватимемо; воно через вплив землі та противаги відрізняється від Rізл і одно:

Ry=Rізл-Z/4Rізл

Тут Z - хвильовий опір коаксіального кабелю, з якого виконаний фідер. У нашому прикладі візьмемо його рівним 75 ом. Тоді:

Ry=30,8-75/4*30,8=30,2 Ом.

Для обчислення довжини вертикального штиря L необхідно за графіком рис. 3 визначити ще два допоміжні коефіцієнти: Кс, що характеризує зміну опору антени при зміні її довжини, і Кз, що враховує вплив противаги та земної поверхні. Отримуємо: Kc = 535, Kз = 0,97.

Ріс.3

Графік визначення коефіцієнта До може бути використаний лише за зміни довжини антени лише на 10%. Якщо антена довша резонансної, її повний опір носить індуктивний характер, якщо коротше - ємнісний.

Довжина штиря (в мм) визначається за такою формулою:

У нас;

Для визначення довжини променів противаги Lnp, виконаних з дроту діаметром 2 мм, обчислюємо М:

M=150000/14,2*2=5280 і за графіком рис. 3 знаходимо Ky = 0,978. Тоді

Укорочена антена має, крім активного, також реактивний опір ємнісного характеру. Для його компенсації паралельно антені приєднаний закорочений на кінці відрізок кабелю; довжина його вибирається такою, щоб його реактивний опір мало індуктивний характер необхідної величини. Визначаємо цей індуктивний опір:

Xc=Z/S=75/1,22=61,5 Ом

Користуючись логарифмічною лінійкою або таблицею тангенсів, знаходимо кут а, тангенс якого чисельно дорівнює відношенню отриманого значення Xc до опір опору Zc кабелю, з якого буде виконаний узгоджувальний відрізок. При Zc=75 ом:

Xc/Z=61,5/75=0,82 та a=39,4°

Довжина закороченого відрізка дорівнює:

Lc=(833ab)/f, мм

У цій формулі b - коефіцієнт, що характеризує швидкість розповсюдження енергії кабелем. Для поширених кабелів із суцільним наповненням (РК-1, РК-3) b=0,67.

Отже,

Lc=(833*38,4*0,67)/114,2=154,9 мм

Описаний вище розрахунок враховує, що промені противаги розташовані горизонтально; однак і при похилому їх розташуванні (під кутом 30-40 ° до землі) неузгодженість буває незначною.

Коефіцієнт стоячої хвилі (КСВ) у фідер можна виміряти, зібравши нескладний покажчик КСВ мостового типу, схема якого показана на рис. 4. Тут опори R1, R2, R3 та опір випромінювання антени утворюють міст. В одну з його діагоналей подається енергія високої частоти передавача (роз'єм Пер). У другій діагоналі включено діод Д1 типу Д2Е.

Ріс.4

Опір R4 служить зменшення вихідного опору джерела енергії (передавача). Дросель (Др1) замикає ланцюг постійної складової випрямленого струму; він необхідний у разі, якщо ланцюг антени немає гальванічної провідності.

При балансі моста стрілка не відхиляється. Розузгодження антени та кабелю викликає появу стоячих волі, що відзначається відхиленням стрілки. Порядок виміру КСВ наступний:

1. Налаштовують передавач з антеною при повній потужності, що випромінюється.

2. Зменшують потужність до нуля, замикаючи, наприклад, одну з ламп попередніх каскадів негативним зміщенням і від'єднують антену.

3. З'єднують відрізком кабелю вхід передавача та роз'єм Пер. на покажчику ксв.

4. Поступово, дуже плавно, щоб не спалити опір R4, збільшують потужність енергії, що подається в покажчик ксв, доти, доки стрілка приладу не відхилиться до кінця шкали.

5. Для перевірки балансу моста тимчасово приєднують до роз'єму Ант опір 75 ом; стрілка міліамперметра повинна стати на нуль.

6. Увімкнувши Ант. коаксіальний кабель, що живить антену, відзначають за шкалою струм і визначають ксв по кривій, зображеної на рис. 5.

Ріс.5

Якщо фідер антени не вносить суттєвих втрат, наприклад, він виконаний з кабелю РК-1 або РК-3 і має довжину не більше 15-20 м, то ксв 2 і навіть 2,5 цілком допустимо. Загальні втрати (сума втрат у фідері та втрат за рахунок неузгодженості) у цьому випадку не перевищать 0,5 дБ. Таке зменшення потужності на приймальні станції на слух не буде відзначено. Помітне падіння гучності прийому (на 1-2 бали) може спостерігатися лише за ксв порядку 5-8.

У тому випадку, якщо побудована антена має надмірний ксв або її розміри обрані більшими або меншими, ніж слід, необхідно, користуючись покажчиком ксв, налаштувати антену досвідченим шляхом. Антена більшої, ніж потрібно, довжини може бути електрично укорочена конденсатором, послідовно включеним з вертикальною частиною (рис. 6,а). Занадто коротку антену можна електрично подовжити, додавши до неї індуктивність (рис. 6, б). І тут налаштування антени ведуть поперемінно, підбираючи положення обох щипків на котушці. Тут частина котушки між щипками 1 і 2 використовується для подовження вертикальної частини антени, а нижня частина (2-3) замінює укорочені, що узгоджує, відрізок кабелю (рис. 1).

Ріс.6

На закінчення відзначимо, що на антені описаного типу накопичуються заряди статичної електрики, особливо при близькій грозі. Тому рекомендується застосовувати антени із закороченими відрізками кабелю (рис. 1) або шунтуючої кабель індуктивністю (рис. 6 б) і надійно заземлювати оболонку кабелю.

Автор: Ю. Прозоровський (UA3AW); Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Антени КВ.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

У світі сучасної технології звуку виробники прагнуть не тільки бездоганної якості звучання, але й поєднання функціональності з естетикою. Одним із останніх інноваційних кроків у цьому напрямку є нова бездротова акустична система Samsung Music Frame HW-LS60D, представлена ​​на заході 2024 World of Samsung. Samsung HW-LS60D – це не просто акустична система, це мистецтво звуку у стилі рамки. Поєднання 6-динамічної системи з підтримкою Dolby Atmos та стильного дизайну у формі фоторамки робить цей продукт ідеальним доповненням до будь-якого інтер'єру. Нова колонка Samsung Music Frame оснащена сучасними технологіями, включаючи функцію адаптивного звуку, яка забезпечує чіткий діалог на будь-якому рівні гучності, а також автоматичну оптимізацію приміщення для насиченого звукового відтворення. За допомогою з'єднань Spotify, Tidal Hi-Fi і Bluetooth 5.2, а також інтеграцією з розумними помічниками, ця колонка готова задовольнити ...>>

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Випадкова новина з Архіву Смартфон Blackphone із захистом даних 14.01.2014 На тлі нової хвилі даних про те, що державні служби (в даному випадку АНБ) усіма правдами і неправдами шпигуть за людьми і позбавляють їх можливості мати хоч якусь конфіденційну інформацію, дуже вдало виглядає анонс нового смартфона, відмінною особливістю якого має стати повна безпека даних користувача. Смартфон створюється компаніями Silent Circle та GeeksPhone і носитиме ім'я Blackphone. Зважаючи на все, перша компанія займалася якраз усім, що стосується програмного забезпечення та захисту даних, бо це її основне поле діяльності, тоді як на GeeksPhone відповідальна безпосередньо за технічну реалізацію. Працюватиме новинка під управлінням спеціальної системи PrivatOS, яка заснована на Android. Розробники обіцяють повний захист ваших даних, починаючи з телефонних розмов та SMS та закінчуючи передачею даних та відеотелефонією. З технічного погляду апарат буде, знову ж таки, за обіцянками виробника, на рівні найкращих сучасних смартфонів.

Інші цікаві новини:

▪ Модулі живлення типу SPM

▪ Дотик робота в 100 разів чутливіший за людський

▪ Intel Core Duo 2

▪ Розумний автомобільний відеопроцесор GEO GW5

▪ Індикатор морської хвороби

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Радіоуправління. Добірка статей

▪ стаття Що ж це у вас, чого не схопишся, нічого немає! Крилатий вислів

▪ стаття Як слід поводитися при вимірі кров'яного тиску? Детальна відповідь

▪ стаття Вулкан Фудзіяма. Диво природи

▪ стаття Дерево. Прості рецепти та поради

▪ стаття Простий імпульсний блок живлення, 220/15 вольт 1 ампер. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024