|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Зигзагоподібні активні антени ДМВ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени телевізійні Для прийому телевізійних сигналів в діапазоні ДМВ, особливо в несприятливих умовах, необхідно використовувати хороші антени з підсилювачами антени, тобто активні антени. Про досвід будівництва таких антен і розповідає автор статті. У діапазоні ДМВ застосування ефективних антенно-фідерних систем (АФС) для прийому сигналів у складних умовах не втратило своєї актуальності. Відносно мала довжина цих хвиль дозволяє створювати високоефективні антени при порівняно невеликих розмірах. Після тривалих експериментів з різними антенами за основу було взято відому зигзагоподібну антену [1], показану на рис. 1. Конструктивно в класичному вигляді полотно антени складається з двох однакових ромбовидних частин, повернутих одна щодо іншої на 180 °. Отже, така антена симетрична. Ця особливість допускає застосування антенних підсилювачів (АУ) із симетричним входом та великим посиленням, наприклад, пластинчастих підсилювачів (ПАУ) SWA та ін [2, 3].
Посилення зигзагоподібної антени залежить від відношення l/λ, а її вхідний опір - від відношень l/d та l/λ. Максимальне посилення досягається при довжині l = 0,375λ, але при цьому сильно залежить від діаметра дроту. При l = 0,25λ посилення виходить, звичайно, менше, але й залежність від діаметра дроту зменшується. При зміні кута змінюються габарити полотна. Так, якщо α = 90°, то SH = 2√2l = 2,83l; SE = l√2= 1,41l, і якщо α = 120°, то SH = 2l; SE = 1,73l. Це необхідно враховувати під час створення складних АФС (про це далі). Основні розміри полотна антени, наприклад, для 29 каналу зведені в табл. 1. Слід також мати на увазі і те, що зі зменшенням діаметра дроту та збільшенням периметра полотна посилення зростає. Крім того, при виборі тоншого дроту зменшується парусність антени. Різні конструктивні виконання антени мають різні вхідні опори (табл. 1). Отже, необхідні різні способи узгодження симетричного входу полотна з симетричним входом АУ, що має вхідний опір 300 Ом. Вони показані на рис. 2 [4].
При вхідному опорі полотна 300 Ом АУ можна підключити безпосередньо до точок а - а. Однак для збільшення посилення та спрямованої дії антени полотно зазвичай використовують разом з рефлектором (про нього буде розказано нижче). Тому АУ краще встановити за рефлектором, з'єднавши з полотном симетричною лінією з опір хвильовим 300 Ом так, як показано на рис. 2,а – для повітряної лінії, на рис. 2,6 – для кабелю КАТВ або на рис. 2,в – для кабелю РК-150. В останньому випадку обплетення двох відрізків кабелю спаюють одну з іншої на кінцях. У всіх випадках необхідно враховувати коефіцієнт укорочення лінії К. Для повітряної лінії з проводів (рис. 2, а) – К = 0,975, для КАТВ (рис. 2,6) – К = 0,8, для кабелю РК-150 (рис. 2, в) - К = 0,75 ... 0,86 в залежності від типу кабелю. Найбільш зручно (на думку автора) використовувати полотно із вхідним опором 75 Ом. У цьому випадку для узгодження можна застосувати чвертьхвильовий трансформатор, що узгоджує, з лінії з хвильовим опором 150 Ом так, як зображено на рис. 2, м. Він утворений двома відрізками кабелю РК-75 довжиною 0,25 Kn, де n - непарне число. Коефіцієнт До дорівнює 0,65789 для кабелю із поліетиленовою ізоляцією. Розміри трансформатора дані по спаяним на кінцях обплетення. Формула для розрахунку трансформатора відома: Zтр = √Zвх · Zвих, тому й виходить Zтр = √75 · 300 = 150 Ом. Розімкнений узгоджуючий шлейф, показаний на рис. 2,д, і чвертьхвильовий трансформатор (рис. 2,е) дозволяють узгодити АУ та антену з вхідним опором, що дорівнює менше 300 Ом. Для виготовлення шлейфу використовують графіки [4]. Орієнтовні коефіцієнти розрахунку шлейфу і параметри чвертьхвильового трансформатора вказані в табл. 2. Основна вимога для шлейфу – Zл = Zш = 300 Ом. Розміри шлейфу та сполучної лінії пов'язані співвідношенням А = В + С.
На рис. 2,д представлений спосіб підключення полотна з Rвх = 100 Ом до АУ з Rвх = 300 Ом, причому В = 0,13 К, а С = 0,09 K. Для підключення використовують симетричний кабель КАТВ (SLX-300) або повітряну лінію з 300 Ом хвильовим опором. Для другого випадку відношення (D/d) = 6,11. При використанні дроту діаметром 3,569 мм відстань між осями проводів дорівнює D = 21,8 мм. Для збереження фіксованої відстані між проводами вздовж лінії розміщують кілька поперечних розпірок із високоякісних ізоляційних матеріалів, що не погіршують властивостей при впливі навколишнього середовища (фторопласт, поліетилен, органічне скло). Слід пам'ятати, що, переміщуючи шлейф у точках в - і змінюючи цим розмір З, можна досягти чіткішого зображення на екрані телевізора. Чвертьхвильовий трансформатор можна виготовити із трубок діаметром понад 10 мм, як на рис. 2,е. При меншому діаметрі зазор між трубками буде дуже малий, що утруднить виготовлення трансформатора. Наведемо приклад розрахунку полотна для 29 каналу. За Fіз = 535,25 МГц знайдемо λіз = 300 000/Fіз = 560,48 мм. Якщо Rвх = 75 Ом і ? Отже, діаметр дроту полотна дорівнює 90...1 мм. Можна застосувати смужки шириною 0,29d, тобто 162,5...32 мм, міді або дюралюмінію.
Зазначимо, що у всіх наступних малюнках розміри дані для 29-го каналу. Перерахунок на інші канали не складний: знаючи відношення частоти 29-го каналу до частоти каналу, що визначаються, відомі розміри множать на це відношення. Звичайно, полотно антени, крім ромбовидних частин, може являти собою й інші форми, наприклад, зигзагокільцеподібну із суцільними металевими секторами, як показано на рис. 3.
Залежно від кута полотно має різний вхідний опір. Наприклад, при β = 90 ° воно дорівнює Rвх = 100 Ом, а при β = 140 ° - Rвх = 75 Ом. Це визначає різні способи узгодження полотна з АУ. Так, полотно при β = 90° більш широкосмуговим і узгоджується шлейфом відповідно і з рис. 2, д. При ? 140, р. Для виготовлення такого полотна використовують пластини з латуні завтовшки 0,3 мм. З метою зменшення парусності полотна в кожному секторі свердлять по 15-20 отворів діаметром 5 мм з рівномірним розподілом площі. Розміри шлейфу для узгодження за рис. 2, д наступні: В = 60 мм, С = 40 мм, відрізки - з кабелю КАТВ можуть бути довжиною 224n мм, де n = 1,2,3 .... Чвертьхвильовий трансформатор з кабелю РК-75 при узгодженні . 2, г може мати довжину 92,18n мм, де n = 1,3,5,7. За табл. 1 можна вибрати будь-яке полотно з 25 запропонованих, виходячи з наявності матеріалів або інших характеристик. Діаграма спрямованості полотна антени (без рефлектора) - двопелюсткова виду "вісімки", тому застосування рефлектора у всіх випадках доцільно та ефективно, оскільки покращує спрямовані властивості та підвищує посилення антени приблизно на 3 дБ при конструктивному виконанні рефлектора, аналогічному полотну. Однак ефективніший спосіб збільшення посилення антени приблизно на 7 дБ - встановлення рефлекторної решітки або сітки з дрібними осередками. Решітка/сітка повинна бути звареною і мати антикорозійне покриття. Розміри решітки/сітки повинні бути на 5...10 % більшими від вертикального (Sн) та горизонтального (SE) розмірів полотна. Грати/сітку розташовують на відстані h=100...50 мм позаду полотна залежно від каналу (21-69). Значення h впливає вхідний опір полотна і може бути додатковим способом поліпшення узгодження всієї АФС. Змінюючи h при розміщенні решітки на різьбових шпильках, досягають чіткішого зображення з найменшим рівнем шумів ("снігу") на екрані телевізора. Використання рефлекторної решітки/сітки змінює діаграму спрямованості антени, перетворюючи її на вузьку однопелюсткову. В результаті прийом з боку рефлектора значно ослаблений, що підвищує схибленість АФС. Ще більшого збільшення спрямованої дії та посилення антени можна досягти, якщо застосувати синфазне включення двох і більше полотен – синфазні грати. Це дозволяє приймати передачі на значній відстані та у складних умовах. Такі антени є кілька паралельно включених полотен, рознесених по горизонталі або (і) по вертикалі в одній площині. Наприклад на рис. 4 представлено синфазне включення двох полотен із вхідним опором 150 Ом, рознесених по вертикалі. Зображене на малюнку полотно можна вважати модифікацією зигзагокільцеподібної антени з кутом β = 0 або різновидом кільцевої. Антена добре працює в діапазоні ДМВ при діаметрі дроту лише 1,5 мм.
Способи узгодження такої антени з АУ можуть бути різними. Так, на рис. 4 показаний варіант включення двох полотен, розташованих на оптимальній відстані 0,7 по вертикалі, з лінією живлення, підключеної до нижнього полотна (зтажу). Для зв'язку між поверхами використано двопровідну лінію довжиною λК. Лінія утворена двома відрізками кабелю РК-75 (К = 0,65789). Вона симетрична та має хвильовий опір 150 Ом, що забезпечує гарне узгодження з полотном. В результаті такого паралельного з'єднання двох однакових полотен вхідний опір усієї АФС у точках а - а1 виходить рівним 75 Ом. Узгодження з АУ зроблено чвертьхвильовим узгоджувальним трансформатором за рис. 2,г. утвореним двома відрізками кабелю РК-75. Однак кращий (на думку автора) інший варіант - центрального харчування. Він має ширшу смугу пропускання. Причому полотна можна рознести як по вертикалі, так і по горизонталі на (0,7 ... 0,75) Х між їхніми центрами. Для поєднання полотен при центральному живленні між ними включають дві послідовно з'єднані симетричні лінії по рис. 2,в довжиною 0.5ХК (184,4 мм за спаяними обплетеннями на кінцях), але утворених відрізками кабелю РК-75. При цьому в центральних точках - виходить вхідний опір антени 75 Ом. До них і підключають той же чвертьхвильовий трансформатор, що узгоджує, що і на рис. 4. Аналогічно використовують полотна за рис. 1 з кутом α = 120 °. Якщо застосовані такі полотна з кутом α = 90°, краще їх рознести по горизонталі. Синфазне включення трьох однакових полотен за рис. 1 із центральним живленням зображено на рис. 5. Грати мають рефлекторну сітку. Вхідний опір кожного полотна дорівнює близько 100 Ом і слабко залежить від діаметра дроту. Для перевірки були використані дроти діаметром 1,2 [(l/d) = 117] та 2,76 [(l/d) = 51] мм. Розміри з'єднувальних ліній λК залишаться ті ж, якщо використовувати й інші полотна з Rвх = 100 Ом (за рис. 1 при α = 120 ° або рис. 3 при β = 90 °).
Полотна з'єднують між собою паралельно симетричними лініями з хвильовим опором 100 Ом, утвореними відрізками кабелю РК-50 довжиною (по спаяним обплетенням), що дорівнює λК (ця умова - обов'язкова!). У точках - у загальний вхідний опір антени дорівнює 33,3 Ом. Узгодження з АУ забезпечується чвертьхвильовим трансформатором з відрізків кабелю РК-50 (рис. 2, г) довжиною 277 мм. Всі полотна закріплюють на планці із органічного скла товщиною 5 мм. До рефлектора та щогли планка закріплена чотирма різьбовими шпильками в точках 0. Рефлекторну сітку (комірки з розмірами 18x18 мм) видаляють від полотна антени на відстань h = 105 мм, що змінюється на ±15 мм. Як було вище сказано, АУ встановлюють за рефлектором на щоглі і підключають до полотна в точках з - з. Блок живлення (БП) АУ розміщують поруч із телевізором або його задній стінці так, як показано на рис. 6.
Постійна напруга 12 В з БП надходить по кабелю зниження РК-75 через пристрій, що розв'язує (РУ), включене відповідно до рис. 7. РУ складається з дроселя L1 та конденсатора С2.
Зазвичай ПАУ типів SWA, GPS та ін живлять від малопотужних БП, які мають різні схемні рішення, але найчастіше не захищені від короткого замикання в навантаженні. А такий захист необхідний. Крім того, якщо прийом телевізійних сигналів відбувається з різних напрямків, наприклад, на дві антени, перемикання кабелів від антен на вході телевізора вносить ряд незручностей, причому швидко зношуються роз'єми. Тому бажано передбачити їхнє автоматичне перемикання. Для усунення зазначених недоліків було розроблено різні БП АУ. Принципова схема одного з варіантів БП із застосуванням реле для автоматичного перемикання антен представлена на рис. 8. Прийом сильних сигналів ДМВ забезпечує антена А1 без АУ, підключена до гнізда XW2, причому БП у разі вимкнений. Для отримання слабких сигналів підключається антена А2 (XW3) з АУ, що відбувається при включенні БП.
БП вмикається при натисканні на кнопку SB1. При цьому спрацьовує реле К1 та його контакти К1.1 блокують кнопку SB1, утримуючи БП увімкненим. Контакти К1.2 відключають антену А1 та підключають антену А2 до телевізора. Випрямлена напруга, що індикується світлодіодом HL2 з виходу БП проходить на АУ. При короткому замиканні АУ або фідері напруга на виході БП і струм через обмотку К1 реле впадуть. Реле відпустить контакти К1.1, які вимикають БП. Світлодіод HL2 та лампа HL1 згаснуть. Резистор R1 підбирають так, щоб при стабілізованій напрузі 12В забезпечити чітке спрацьовування реле при мінімальному струмі через обмотку. Реле може бути будь-яке, наприклад, РЕМ47 (паспорт РФ4.500.409). Лампа HL1 (6,3 х 0,28 А) індикує включення БП по мережі і одночасно служить запобіжником у первинному ланцюзі трансформатора Т1. Трансформатор - будь-який з напругою на обмотці II - 9...11 В. Дросель L1 - також будь-який, наприклад, ДМ-0,6. Мікросхема КР142ЕН8Б забезпечує максимальний струм 1,5 А та має захист від перевантажень по струму. Проте БП споживає трохи більше 0,1 А, тому можна застосувати менш потужну мікросхему, наприклад, 78L12. Для прийому сигналів у діапазоні ДМВ у журналі розглянуто кілька АУ, наприклад, [5]. Усі вони мають вхідний опір 75 Ом. Їх теж можна використовувати з описаними антенами із симетричним входом. Для цього потрібно застосувати відоме узгоджувальне симетруючий пристрій (РСУ) на феритовому кільці, що включається за схемою на рис, 9,а. Але можна встановити ССУ як U-петлі по рис. 9, б. Кабель, що йде до АУ, повинен бути коротким і краще довжиною 0.5К.
Вибираючи місце встановлення антени, слід пам'ятати, що кожен зайвий метр кабелю зниження послабить сигнал у діапазоні ДМВ на 0,16...0,4 дБ. Чим тонший кабель, тим більше втрат. При остаточному монтажі АФС бажано встановлювати новий кабель, тому що до кінця його терміну зберігання (він визначено 12 років) коефіцієнт згасання збільшується на 30...60%. Кабель краще вибирати високочастотний, з великим діаметром центрального провідника. Слід також забезпечити надійну гідроізоляцію у місцях паяння. література
Автор: Ю.Філічов, м.Вільнюс, Литва
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Ультрафіолет проти короткозорості ▪ Нейроморфні чіпи для штучного інтелекту ▪ Спортивні рекорди закінчаться у 2027 році ▪ Перші американці були японцями
▪ розділ сайту Мікроконтролери. Добірка статей ▪ стаття Біля самого синього моря. Крилатий вислів ▪ стаття За рахунок чого соняшники повертаються за Сонцем? Детальна відповідь ▪ стаття Взуття для піших подорожей. Поради туристу ▪ стаття Паряча ваза. Секрет фокусу
Коментарі до статті: Павло Хороша добірка, мені сподобалося. paro2350 Добрі та точні обчислення.
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