|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Направлені приймальні антени низькочастотних діапазонів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени КВ Оператори низькочастотних діапазонів 160 та 80 метрів постійно прагнуть покращити прийом на своїх станціях. Проблема в тому, що ефективні під час передачі антени (наприклад, висока вертикальна щогла) збирають при прийомі занадто багато перешкод. Ефективність приймальної антени не має вирішального значення, оскільки рівень і сигналів, і перешкод на низькочастотних діапазонах дуже великий і до того ж не складає особливих труднощів застосувати малошумний транзисторний попередній підсилювач. Феритова магнітна антена не надто хороша в цьому відношенні, хоч і має деяку спрямованість, маючи два нулі у своїй діаграмі спрямованості (ДН) у формі лемніскати (схожої на "вісімку"). Феритову антену доводиться розташовувати всередині приміщення, де великий рівень перешкод. Винесена назовні рамкова антена в цьому відношенні дещо краща, але її ДН така сама, і в кращому випадку дозволяє лише послабити перешкоди від віддаленого локалізованого джерела, направивши на нього нуль ДН. По-справжньому спрямованою приймальною антеною низькочастотних діапазонів є антена хвилі, що біжить (АБВ) Бевереджа, що являє собою провід довжиною в кілька довжин хвиль, розташований низько над землею. Однак небагато радіоаматорів можуть дозволити собі розкіш спорудити кілька антен завдовжки півкілометра, протягнутих у різних напрямках! Питання створення антиперешкодових спрямованих приймальних антен СДВ та ДВ діапазонів обговорювалися ще у фундаментальній роботі [1]. Зокрема, було показано, що комбінація рамкової та "статичної" (вертикальної всеспрямованої) антен дає ДН у вигляді кардіоїди. Завдяки ослабленню прийому з деяких напрямків відзначалося значне зниження рівня перешкод. EWE-антена. У зв'язку зі сказаним величезний інтерес викликала публікація WA2WVL про антену під назвою EWE [2]. Маючи невеликі розміри і висоту, вона має дуже непогану ДН, близьку до кардіоїди. Протягом приблизно року антену EWE побудували багато короткохвильовиків, надійшли хороші відгуки, а WB2P запропонував використовувати чотири такі антени, поєднані в точці живлення, для перемикання ДН на різні напрямки. У наступній публікації [3] WA2WVL використав цю ідею, побудувавши антену, показану на рис. 1.
Приймач підключають до антени 50-омним коаксіальним кабелем через узгоджуючий трансформатор Т1 з коефіцієнтом трансформації 3, отже, вхідний опір фідера з боку антени підвищується в 9 разів, до 450 Ом. За допомогою чотирьох реле, нормально розімкнені контакти яких показано на малюнку, до трансформатора підключають одну з чотирьох антен, орієнтовану в потрібному напрямку. Кожна з антен є прямокутником висотою 3 і довжиною 15 м, до однієї з вертикальних сторін якого підключений трансформатор, а до іншої - резистор. Другі висновки трансформатора та резистора заземлені. Конструкція дуже нагадує зменшену копію антени Бевереджа з тією лише різницею, що розміри антени значно менші за довжину хвилі. Крім того, максимум прийому виявляється з боку трансформатора, а чи не резистора. Діаграма спрямованості антени, розрахована з урахуванням присутності трьох інших відключених антен, показано на рис. 2: а - у вертикальній площині; б - у горизонтальній. Ця ДН типова для всіх подібних антен, у тому числі описаних нижче. Максимального придушення прийому ззаду, з боку резистора, досягають його точної вибірки. Опір резистора може змінюватися від 400 Ом до кількох кілоом. Антена дуже широкосмугова, її ДН та вхідний опір зберігаються більш ніж у чотириразовій частотній смузі. На передачу антена працює погано через низький ККД.
В авторському варіанті антена була встановлена на п'яти дерев'яних стовпах, для заземлень служили металеві труби, забиті в землю приблизно на 1,2 м. Автор стверджує, що через високий імпеданс антени опору заземлень практично не впливають на її роботу. Трансформатор Т1 був намотаний на кільці діаметром близько 12,5 мм з фериту з магнітною проникністю 850. Обмотка містила 11 витків складеного втричі дроту. Три обмотки були з'єднані послідовно, як показано на рис. 1 і до першого з відводів був підключений коаксіальний роз'єм фідера XW1. Дещо пізніше автор побудував ще одну таку ж антенну систему приблизно в 60 метрах від першої і включав їх як антенну решітку, що фазується, отримавши ще більший коефіцієнт спрямованої дії (КНД) в діапазоні 160 метрів. Докладніше про це розказано у [3]. Рамки K9AY. Експериментуючи з спрямованими приймальними антенами низькочастотних аматорських діапазонів та моделюючи антени на комп'ютері, Gary Breed (K9AY) запропонував дуже компактну конструкцію з двох навантажених рамок, що піднімаються на одній щоглі [4]. За допомогою реле, встановлених біля основи щогли, вдається перемикати кардіоїдну ДН на чотири різні напрямки. Порівняльні розміри антени з чотирьох EWE з довжиною променів по 12 м і рамок K9AY показані на рис. 3. Самі рамки мають дельтаподібну форму, втім, як повідомляє автор, форма та розміри не надто критичні. В основі щогли рамки заземлені, що забезпечує грозозахист і зменшує рівень перешкод. Стрижень заземлювача з успіхом служить основою щогли, а саму її краще виконати з ізоляційного матеріалу.
Ескіз однієї рамки наведено на рис. 4, висота верхньої точки дорівнює 7,5 м, бічні сторони відтягнуті на 4,5 м, причому кути знаходяться на висоті 1,5 м. Можна, як показано на малюнку, обійтися і без щогли, підвісивши верхню точку антеної системи за гілку дерева, наприклад, за допомогою мотузки. У кутах рамки зручно використовувати ізолятори горішкові з отворами. Нижні кінці проводів рамок відтягнуті до заземлюючого стрижня також за допомогою горіхових ізоляторів, кінці проводів, що залишилися після прив'язки ізоляторів, направлені у водонепроникну коробку з реле і узгоджуючим трансформатором, подібним описаним вище. Пояснюючи принцип дії антени, автор наголошує на її схожості з спрямованими відгалужувачами, широко використовуваними у техніці ВЧ і НВЧ, зокрема, у вимірниках КСВ. Якщо EWE антена є напіврамкою, зворотним проводом якої служить земля, то петля K9AY є повною рамкою, але принцип дії їх дуже схожий. Антени реагують як на електричну Е, так і на магнітну Н компоненту електромагнітного поля, що приходить. Для електричної компоненти поля антени поводяться як короткі вертикальні, створюючи деяку напругу в точці фідера підключення. Як і слід очікувати від вертикальної антени, ДН по полю Е виходить всеспрямованою. Інакше справа з магнітною компонентою поля Н: перетинаючи площину антени, вона створює струм, що циркулює по периметру рамки. Цей струм, проходячи через навантажувальний резистор, також створює деяку напругу, яка складається з напругою від поля Е. Якщо хвиля приходить з боку точки підключення фідера, обидві напруги складаються. Якщо ж хвиля приходить з боку навантажувального резистора, напруги віднімаються, оскільки напрямок поля Н, що пронизує рамку, змінюється на зворотне. Змінюючи опір навантажувального резистора, вдається збалансувати обидві напруги так, щоб вони виявилися рівними. ДН у цьому випадку набуває форми кардіоїди з єдиним нулем. Послаблення сигналів, що приходять з боку резистора навантаження, може перевищувати 40 дБ, що становить більше 6 S-одиниць за шкалою сили сигналу! Нуль ДН не знаходиться в площині землі, а, як показує комп'ютерне моделювання, піднятий на кут від 20 до 55° залежно від конфігурації антени та властивостей ґрунту. Коротка та висока петля дає нуль ДН під кутом підвищення 30...40°. Це сприяє ослабленню QRM від місцевих станцій. Істотною та необхідною частиною антени K9AY є заземлення. Залежно від параметрів ґрунту може знадобитися невелике підстроювання, опору навантажувального резистора. Земля не обов'язково повинна мати втрати, як у випадку антени Бевереджа. Рамка має спрямованість навіть над землею, що ідеально проводить. Це означає, що антена працює за практично будь-яких параметрів грунту. У коментарях, що послідували за опублікуванням статті [3], W6FA повідомив, що прабатьком всіх навантажених петлевих антен слід вважати того ж Гарольда Бевереджа, який запатентував подібну антену в 1938 р., значно пізніше за свою знамениту "хвильову антену", або, як тепер називають, антени хвилі, що біжить. У патенті Бевереджа описана повна петльова антена, що не вимагає землі для своєї роботи і має резистор навантаження опором близько 700 Ом, розміщений в точці, протилежній точці живлення. Цю широкосмугову антену вже тоді передбачалося використовувати для телевізійного прийому Антени Flag, Pennant і т.д.. Інтенсивне моделювання антен радіоаматорами з використанням комп'ютерних програм призвело до появи ще ряду антен [5], подібних до описаної. Антени є трикутною, квадратною, прямокутною або ромбічною рамкою, розташованою у вертикальній площині. Можливі зміни цих рамкових антен показано на рис. 5. Світлий кружок позначає джерело (приймач), чорний кружок - навантажувальний резистор опором від 400 Ом і вище, зазвичай близько 900 Ом. Приблизно так само виходить і вхідний опір антени. Діаграма спрямованості – кардіоїда, напрямок прийому – з боку джерела.
Для роботи в діапазоні 160 метрів антени типу Flag (Прапор), обидва варіанти Pennant (Вимпел) і Diamond (Алмаз) мають розміри 4,3 заввишки і 8,8 м завдовжки. Антена Delta має висоту 5,2 і довжину 8,4 м. У порівнянні з EWE і петлею K9AY ці антени мають істотну відмінність - вони не вимагають заземлення, хоча розташовуються порівняно низько, на висоті близько 2 м над поверхнею землі. Зменшення висоти до 0,3 м мало позначається на характеристиках антен. Антени виготовлялися в різних версіях та з різними розмірами, наприклад, JF1DMQ зменшив розміри до 1 х5 м. Антени добре працюють також і в діапазонах 80 та 40 метрів. Особливо радіоаматорами відзначається низький рівень шуму цих антен. Як приклад, розглянемо трикутну дельту, використану FO0AAA для прийому в діапазоні 160 м [6]. Нижній горизонтальний провід мав довжину 8,54 м-коду і розташовувався на висоті 0,9 м-коду над поверхнею землі. Висота трикутної рамки склала 5,2 м, рахуючи від нижнього дроту (6,1 м від землі). Усього знадобилося близько 22 м дроту діаметром 1,63 мм. У нижніх кутах рамки були включені резистор навантаження опором 950 Ом і трансформатор живлення, що перетворює опір фідера 50 Ом в 950 Ом. На частоті 1830 кГц відношення випромінювань вперед/назад виявилося кращим за 40 дБ, у той час як виграш антени в порівнянні з ізотропним випромінювачем виявився всього -34,5 дБ і, що говорить про низький ККД і необхідність використовувати малошумний попередній підсилювач спільно з цією антеною. Рамку було встановлено на одній діелектричній щоглі, нижні кінці "дельти" розтягували на кілочках від наметів. Орієнтували антену дуже просто: перестановкою кілочків. Закінчуючи огляд, ми можемо констатувати, що у розпорядженні радіоаматорів з'явився новий клас приймальних спрямованих широкосмугових антен із низьким рівнем шуму та невеликими габаритами. література
Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024 Приміальна клавіатура Seneca
05.05.2024 Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024
▪ Перед вибухом сфотографувати ▪ Польща створює національне космічне агентство ▪ Флеш-накопичувачі перевершили HDD за щільністю запису ▪ Сонячні панелі над водними каналами ▪ Титанова щелепа для черепахи
▪ розділ сайту Початківцю радіоаматору. Добірка статей ▪ стаття Мотоплуг. Креслення, опис ▪ стаття Що таке проказа? Детальна відповідь ▪ стаття Ферула Кареліна. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Принцип роботи електронного лічильника. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Узгодження кольорів. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page