|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Малогабаритні антени переносних станцій СВ зв'язку. Частина 2. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени УКХ 5. Резонансні штирьові антени, подовжені індуктивністю У переносних та пересувних СВ-радіостанціях використовують антени довжиною 30...100 см для переносних та до 1,5 метра для пересувних радіостанцій. Розрахувавши вхідний опір активних частин таких коротких штирів для частоти 27 МГц, отримуємо значення від 0,5 Ом для 30 см до 10 Ом для 1,5 м. Звичайно, підключати такі короткі штирі до вихідного каскаду передавача без відповідного узгодження нерозумно. По-перше, малий ККД самого такого штиря як антени, по-друге, узгодження низького опору штиря з вихідним каскадом передавача дуже складне. Найбільш раціональним рішенням, до якого прийшли вирішуючи це завдання, було те, що штир входить до складу складної системи, що є укороченою антеною. Далі тут розглядається ефективність роботи штиря у такій системі. Класична штирева антена є вібратор довжиною в чверть довжини хвилі і систему заземлення під ним. У найпростішому випадку система заземлення є системою чвертьхвильових противаг. Звичайно, таку систему використовувати для переносної станції важко. Тому намагаються вкоротити антену та противаги. Найпростіше в цьому випадку - включити котушку, що подовжує, в антену. Але і тут стоїть питання, в яку точку антени включити котушку, що подовжує, для отримання максимального ефекту. Роль системи противаг грає корпус станції. Слід відразу звернути увагу на найнеефективніший спосіб подовження короткої антени - включення котушки, що подовжує, в її основу (рис. 9). Максимальний струм, що протікає антеною - в її основі. З теорії антени відомо, що для отримання максимального випромінювання антени і, отже, максимального її ККД, необхідно забезпечити максимальний струм у випромінюючому елементі антени та максимальну напругу на її випромінюючому кінці. Тут максимальний струм протікає по котушці, тому максимальна взаємодія із середовищем відбувається через котушку.
Гідність антени з котушкою, що подовжує, в основі тільки в тому, що завдяки великій ємності штиря такі антени мають порівняно велику смугу пропускання, що дозволяє їм працювати у всьому СВ або аматорському діапазонах. Інший тип антени - це антена, подовжена котушкою у своїй середині (рис. 10). Тут вже досягається значна сила струму в основі антени, верхня частина штиря грає роль ємнісного навантаження. Внаслідок збільшення кінцевої ємності збільшується смуга пропускання антени до величини, що дозволяє працювати у всьому СВ діапазоні, суттєво зростає та її ККД. Штир до котушки є основним випромінюючим елементом, він повинен бути виконаний максимально товстим, тим більше що він ще й тримає на собі котушку, що подовжує. Штир після котушки є вже ємнісним навантаженням. Він може бути більш тонким. Розміщення на кінці такої антени навіть невеликого ємнісного навантаження збільшує ефективність її роботи, але зменшує механічну міцність. Слід ще звернути увагу на те, що, в принципі, при поганій "землі", що має місце в переносних радіостанціях, всі типи коротких антен працюють однаково погано, і немає істотної різниці при їх використанні. Але вже підключення чвертьхвильової противаги показує різницю в ефективності різних типів антен. Також спостерігається ефект і в пересувних автомобільних радіостанціях, де корпус автомобіля є ефективним заземленням. Опір ідеальної чвертьхвильової вертикальної антени - штир над ідеальною провідною поверхнею - становить 36 Ом. Опір ідеальної укороченої антени СВ діапазону, залежно від її укорочення, становить 10...20 Ом. Враховуючи, що реальна "земля" таких антен далека від ідеальної, в загальному випадку такі антени можна узгодити і з коаксіальним кабелем живлення антени в пересувній автомобільній станції (тут зазвичай використовують 50-омний кабель), і з вихідним каскадом радіостанції, що носиться, погана "земля якої збільшує опір короткої антени до 50 ... 100 Ом. 6.Практичні конструкції штирьових антен, подовжених індуктивністю В основному, всі укорочені антени переносних радіостанцій мають вигляд, наведений на рис. 11. Котушка індуктивністю близько 2 мкГн і штир довжиною близько 120 см є антенною системою, що працює в діапазоні 27 МГц. І тільки від різного виконання котушки та штиря залежать ККД антени та смуга її пропускання. Антена, зображена на рис. 7, наведена і в багатьох інших, ранніх джерелах [7, 8,9, 10].
При випробуванні антен з [7, 8] для них використовувалася ідентична котушка подовжує в 2 мкГн і були отримані наступні результати. Вхідний опір з чвертьхвильовою противагою – 35 Ом, з корпусом радіостанції – 80 Ом. Смуга пропускання на рівні половинної потужності (-3 дБ) – 600 кГц із противагою, 750 кГц із корпусом радіостанції. Вплив людини, що надається на цю антену, замало і її реактивність малі. Зміщення частоти при підключенні чвертьхвильової противаги досягало 700 кГц. При випробуванні антени з [9], де довжина штиря була 80 см, котушка, що подовжує, являла собою 18 витків проводу ПЕЛ 0,55, намотаних на каркасі діаметром 4 мм виток до витка, були отримані наступні результати. Вхідний опір з чвертьхвильовою противагою - 60 Ом, з противагою-корпусом радіостанції -1100м. Смуга пропускання з чвертьхвильовою противагою – 800 кГц, з корпусом станції – 900 кГц. Усунення резонансної частоти при підключенні противаги - майже 1 МГц. При випробуванні антени з [10] з довжиною штиря 0,8... 1,2 м котушка, що подовжує, являла собою 25 витків проводу ПЕЛ 0,35, намотаних на каркасі діаметром 5 мм виток до витка, були отримані результати, аналогічні антені з [9] XNUMX]. Певний інтерес становлять і короткі антени - довжиною до 50 см. Тим більше, що ці антени не настільки суттєво програють у дальності зв'язку довгим антенам - довжиною близько 1м. Антена з [11] являє собою штир довжиною 45 см з котушкою, що подовжує, що містить 60 витків проводу ПЕЛ 0,5 на каркасі діаметром 5 мм, намотаних виток до витка. При випробуваннях такої антени було отримано такі результати. З чвертьхвильовою противагою вхідний опір – 75 Ом, смуга пропускання – 700 кГц. З корпусом станції в ролі противаги вхідний опір – 120 Ом, смуга пропускання – 900 кГц. Зміщення резонансної частоти при підключенні чвертьхвильової противаги становило 1,2 МГц. Вплив людини на антену вищий, ніж у довгих антенах. Збільшення вхідного опору і розширення смуги пропускання короткої антени (45 см) порівняно з довгою (1 м) говорить про те, що котушка короткої антени, що подовжує, низькодобротна. Але й збільшення добротності котушки, що подовжує, мало впливає на ефективність роботи таких коротких антен. Підключення противаги зміщує резонансну частоту антени вгору. Для ефективної роботи радіостанції при підключенні противаги в даному випадку необхідно передбачити оперативне регулювання індуктивності котушки, що подовжує. Бажано в трансіверах при перемиканні штиря антени використовувати різні індуктивності, що подовжують, для приймача і передавача. Це дозволяє оптимально узгодити штир як на прийом, так і на передачу. Природно, якщо опір входу приймача і виходу передавача відрізняються несуттєво, можна обійтися і однією котушкою, що подовжує, оскільки в цьому випадку зсув резонансної частоти системи при перемиканні RX/TX невелико. Але тут вже необхідно вирішувати з практичних умов, що простіше - перемикати котушки, що подовжують, або привести входи передавача і приймача до однакової величини. У "фірмовій" апаратурі прагнуть останнього, хоча й зустрічаються варіанти з підстроюванням входу приймача при перемиканні антени. У саморобній апаратурі діапазону 27 МГц питання узгодження антен в режимі прийому і передачі часто не приділяють належної уваги, що веде до зниження ефективності радіостанцій, що носяться. В [12] описана антена з довжиною плечей по 110 мм і котушкою, що подовжує, в центрі, що має 130 витків проводу ПЕЛ 0,15, намотаних виток до витка на каркасі діаметрам 6 мм. При випробуванні ця антена показала такі результати. З чвертьхвильовою противагою вхідний опір було 90 Ом, смуга пропускання – 400 кГц, з противагою-корпусом радіостанції вхідний опір було 140 Ом, смуга пропускання – 600 кГц. Зміщення смуги пропускання при підключенні чвертьхвильової противаги становило 900 кГц. Додавання ємнісного навантаження, показаного на рис. 13, дозволило зменшити зміщення частоти при підключенні противаг до 600 кГц. Смуга пропускання збільшилася на 50 кГц в обох випадках. Вхідний опір знизився – з противагою стало 75 Ом, з корпусом станції – 90 Ом. Напруженість поля зросла 1,3 разу. Все це говорить про переваги ємнісного навантаження для таких типів антен. Слід зауважити, що ефективніше працює ємнісне навантаження, показане на рис. 12, але на жаль, вона складніша в практичній реалізації, ніж навантаження на рис. 13.
Порівняння величин напруженості поля, створюваного антеною з центральною індуктивністю і подовжує індуктивністю біля основи, показало, що на практиці антена з центральною індуктивністю, що дорівнює по висоті антени з індуктивністю біля основи, створює напруженість поля приблизно в 1,4...1,6 рази велику. При додаванні ємнісного навантаження переваги такої антени ще більше зростають. Вимірювання були проведені при чвертьхвильових противагах. При використанні корпусу радіостанції як противаги перевага антени з центральною індуктивністю була слабшою, напруженість поля була лише в 1,2 рази більша, ніж створюваного антеною з індуктивністю біля основи. Це говорить про те, що для переносних станцій немає великої різниці в типі використовуваної штирьової антени, а ось для пересувних станцій краще використовувати антену з центральною індуктивністю навантаження. У будь-якому випадку бажано використовувати ємнісне навантаження, навіть у вигляді кульки діаметром 5...20 мм. Ємнісне навантаження дає ефект і при використанні її з антеною з індуктивністю, що подовжує, біля основи. Практично для переносних станцій можна використовувати антени з товстого мідного дроту діаметром 2...2,5 мм. Антена меншого діаметра менш міцна механічно та має менший ККД. Для виготовлення антен пересувних автомобільних станцій можна використовувати короткі "куликівки" або антени від армійських радіостанцій відповідної довжини і, головне, міцності. 7. Нерезонансні штирьові антени Нерезонансні штирьові антени є неефективними з усіх існуючих укорочених штирьових антен. Вони програють за напруженістю поля в 2...3 рази таким же за довжиною штирьовим антенам з індуктивністю, що подовжує, ці антени набагато більш нечутливі до впливу людини. Але все ж таки вони ще використовуються, щоправда, в основному лише в двох типах передавачів. Використання таких нерезонансних антен виправдано лише у простих іграшках, дальність зв'язку з якими не вище 50... 100 м. Для більш ефективного зв'язку необхідно використовувати лише резонансну антену, хоча перед нею і потрібно ставити каскади, що розв'язують, для найпростіших схем. Як показує досвід, західні прості радіостанції, що споживають більшу потужність, ніж вітчизняні "Колібрі", але працюють на нерезонансні антени, забезпечують набагато меншу діяльність зв'язку. Третій випадок використання коротких нерезонансних антен - це неправильна побудова вихідного каскаду передавача з ланцюгами узгодження з антеною. В результаті цього при підключенні до нього нормальної резонансної антени, чи то повнорозмірна, чи вкорочена, відбувається його самозбудження. Хоча такі передавачі часто мають П-контур на виході, його дія неефективна. 8. Магнітні рамкові антени переносних СВ-радіостанцій Магнітні рамкові антени мені не зустрічалися в жодній із переносних СВ-радіостанцій. Але це означає, що й використання у цьому типі радіостанцій недоцільно. Мною були виготовлені магнітні рамкові антени для діапазону 27 МГц із розмірами, показаними на рис. 14.
Антена показала такі результати. Вхідний опір – 75 Ом, з дуже малою реактивністю. Смуга пропускання – 600 кГц. Антена була виконана із двоміліметрового ізольованого мідного дроту типу ПЕЛ, повітряний конденсатор налаштування був укріплений на склотекстолітовій основі. Антена виявилася дуже малочутливою до впливу людини та противаг. Оскільки така антена в основному випромінює магнітну складову електромагнітної хвилі, її не можна суворо порівняти за таким показником як рівень напруженості поля зі штирьовою антеною, тому що остання випромінює в основному електричну складову електромагнітної хвилі, і виміри для штиря слід проводити за електричною складовою ЕМВ, а рамки - за магнітною складовою ЕМВ. Дві антени, зображені на рис. 14 були підключені до радіостанцій типу "Колібрі-М" і була випробувана дальність зв'язку в порівнянні зі штатною спіральною антеною. Виявилося, що за інших рівних умов дальність зв'язку при використанні магнітних антен була не менше ніж у 1,5 рази більша на відкритій місцевості, і в 2...3 рази більша в умовах міста. При цьому значною мірою давалася взнаки спрямованість магнітної антени. Автор: І.Грігоров (RK3ZK, UA3-113); Публікація: cxem.net
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Новий рекорд щільності запису даних на магнітну стрічку ▪ Мікроконтролери STM32 Value Line ▪ Домоведення спорту не замінена ▪ Радіаційно-стійкі мікросхеми контролера ШІМ та драйвера від Renesas Electronics
▪ розділ сайту Телебачення. Добірка статей ▪ стаття Масляна з хоботком. Поради домашньому майстру ▪ стаття Як американський плавець змусив усю радянську збірну носити вуса? Детальна відповідь ▪ стаття Правила безпеки (ПБ, РД, ВРД). Довідник
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