|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Приймаючі KB антени. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени КВ Про висоту установки антени При виборі конструкції приймально-передавальної антени для своєї аматорської радіостанції короткохвильовику доводиться брати до уваги безліч факторів, шукати компромісні рішення для багатьох технічних питань. Один з них – висота установки антени. Можливості радіоаматора в цій галузі (незалежно від того, де він проживе – у місті чи на селі) вельми і дуже обмежені. Чи є тут якісь оптимальні рішення? Певною мірою відповідь це питання дають експерименти, проведені DJ2NN[1]. Слід наголосити, що виміряти залежність ефективності антени від висоти її установки на коротких хвилях непросто. Найбільший інтерес, природно, представляють ці дані для великих по протяжності трас (тобто для DX зв'язків), а це означає, що на результати вимірювань значною мірою впливає поширення радіохвиль в іоносфері (особливо швидкі проходження флуктуації). Більше того, у загальному випадку ці залежності можуть мати різний характер для трас з різною протяжністю та азимутальною спрямованістю. Підвищити достовірність результатів можна лише багаторазовими повторними вимірами, набором статистичних даних.
DJ2NN проводив вимірювання залежностей ефективності антени від висоти її установки на аматорських діапазонах 14. 21 та 28 МГц у режимі прийому сигналів DX станцій (довжина траси не менше 5000 км). Крім того, вимірювалися й аналогічні залежності за сигналами станцій, що знаходяться в "ближній" зоні, де зв'язок обумовлений поверхневою хвилею. У цих експериментах DJ2NN використовував антени "хвильовий канал", висоту установки яких можна було дуже швидко змінювати в межах 2,5...25 м. Їм були вжиті спеціальні заходи, які б виключали помилки вимірювань, обумовлені розладом антени при малих висотах її установки (через вплив "землі"). Результати цих експериментів для діапазонів 14 та 28 МГц наведено на рис. 1, а та 1, б. Загальний хід аналогічних залежностей діапазону 21 МГц дуже близький до даних, наведеним на рис. 1, а. Криві, позначені цифрою 1, відносяться до вимірювань за сигналами станцій DX, а цифрою 2-по сигналах станцій, що знаходяться в "ближній" зоні Аналіз цих кривих дозволяє зробити кілька висновків. По-перше, вимірювання параметрів короткохвильової антени та відпрацювання її діаграми спрямованості за напруженістю поля в "ближній" зоні далеко не завжди може дати об'єктивну інформацію про її ефективність при проведенні DX зв'язків. Іншими словами, вимірювання у "ближній" зоні - це необхідний, але іноді недостатній етап у налагодженні спрямованої KB антени. По-друге, в інтервалі висот 2,5...15 м ефективність такої антени на діапазонах 14 та 21 МГц змінюється дуже сильно. Може виникнути така ситуація, коли простіша і легша двоелементна антена, піднята на висоту 10...12 м, виявиться більш ефективною, ніж, скажімо, триелементна антена, яку радіоаматор не може підняти вище 5...7 м (через більшої маси, більш громіздкого і важкого пристрою, що обертає і т. д.).
І по-третє, збільшення висоти установки антени понад 17 м невиправдане. Ефективність зростає незначно, а витрати на виготовлення та технічні складності, пов'язані із встановленням та експлуатацією антени, збільшуються у багато разів.
Ненаправлені антени Більшість короткохвильовиків змушена обмежуватися установкою лише однієї антени, яку, звичайно, намагаються зробити багатодіапазонною і неспрямованою. Існує безліч конструкцій подібних антен, у яких ці вимоги виконуються більшою чи меншою мірою. Одна з таких антен - "G5RV" (за позивним радіоаматором, що запропонував її [2] - призначена для роботи на аматорських діапазонах 3,5...28 МГц. Розміри антени та двопровідної узгоджувальної лінії показані на рис. 3а, живлення антени подається коаксіальним кабелем з хвильовим опором 75 Ом. Рекомендована висота установки антени над землею або над дахом - близько 10 м. Якщо проліт, в якому встановлюють антену, менше 32 м, то кінцеві відрізки полотна антени довжиною до 3 м можна залишити висить вниз (тобто для встановлення антени в цьому випадку підійде проліт приблизно 26 м). Антена "G5RV" в принципі допускає встановлення з використанням тільки однієї щогли у вигляді "INVERTED V", але для того, щоб її характеристики помітно не погіршувалися, кут при вершині повинен бути не менше 120 °.
Саморобна двопровідна узгоджувальна лінія утворена двома проводами, відстань між якими підтримується постійним ізоляторами (рис. 3,б) виконаними з хорошого, негігроскопічного діелектрика (оргскло, текстоліт і т. д.). Після відповідного просочення можна використовувати також дерево або фанеру. Провід лінії укладають у V-подібні вирізи на торцях ізоляторів і фіксують невеликими відрізками проводів (рис. 3), пропущених через отвори в ізоляторах. Лінія, що погоджує, повинна йти перпендикулярно полотну антени принаймні на довжині 0 м. Для ефективної роботи антени "G5RV" на всіх діапазонах її фідер необхідно підключати до передавача через узгоджувальний пристрій. Оскільки у цієї антени у фідері практично завжди є в тій чи іншій мірі стояча хвиля, то застосовувати симетруючий пристрій (BALUN) для переходу від лінії, що узгоджує, до коаксіального кабелю немає сенсу. Однак для зменшення випромінювання із зовнішнього обплетення кабелю (це. зокрема, може бути причиною перешкод телебаченню) доцільно [3] з верхньої частини фідера зробити високочастотний дросель (рис. 3. г). Число витків 8..10, діаметр намотування близько 180 мм, витки скріплені в трьох місцях липкою стрічкою.
Ще один варіант багатодіаплзонної KB антени, в основу якої покладено "G5RV" [4], наведено на рис. 4. а. На центральній щоглі 1 висотою близько 12 м під кутом приблизно 30° один до одного підвішено два полотна антени "G5RV". Кінці цих полотен через ізолятори 4 кріпляться до чотирьох допоміжних щогл 3 висотою близько 6 м. У центрі, антени полотна попарно підключені до загальної двопровідної лінії 5 (див. рис. 4.б), яка так само, як і в звичайній "G5RV" , виконана повітряною на ізоляторах 6. Для кріплення кінців полотен на щоглі 1 служить центральний ізолятор 2. Слід зазначити, що наведені розміри є критичними. Їх можна варіювати в досить широких межах, орієнтуючись на можливості радіоаматора та місце, що є в його розпорядженні для встановлення антени. У радіоаматорській літературі нерідко зустрічаються описи багатодіапазонних горизонтальних антен, що є включені паралельно випромінювачі (наприклад, напівхвильові диполі) на окремі KB діапазони. Цей принцип можна застосувати і для створення антен з вертикальною поляризацією. Конструкція такої тридіапазонної KB антени [5] показано на рис. 5. Металева щогла 3, що служить випромінювачем на діапазоні 14 МГц, встановлена на опорному ізоляторі 2. У її верхній частині на відстані близько 350 см від опорного ізолятора укріплена діелектрична розпірка 9. До основи щогли кріпляться (і підключаються до неї електричні на діапазони 4 та 21 МГц. Натяг випромінювачів забезпечують нейлонові розтяжки 28, які приєднують до них через ізолятори 5. Живиться антена коаксіальним кабелем 6 з хвильовим опором 8 Ом, центральну жилу якого підключають до щогли 50, а обплетення до системи противаг 3. Довжини всіх значення для відповідного діапазону, що зумовлено взаємним впливом випромінювачів. Наведені на рис. 7 розміри випромінювачів було підібрано експериментально за мінімальними значеннями КСВ на робочих діапазонах.
Варіант широкосмугової антени [б], що працює на всіх діапазонах KB, включаючи і 160 м, показаний на рис. 6. Антена є дротяним випромінювачем довжиною 22,6 м, на відстані однієї третини від кінця якого включена LR-ланцюг, що розширює смугу робочих частот.
Цей ланцюг (рис. 6, б) утворений резистором R опором 370 Ом (6 резисторів опором 2,2 кОм і максимальною потужністю розсіювання 1 Вт) і котушкою L (55 витків дроту діаметром 1 мм, рядкова намотка суцільна на каркасі діаметром приблизно 50 ). Антену підключають до фідера (хвильовий опір 50 Ом) через узгоджуючий трансформатор (рис. 6, в). Він виконаний на кільцевому магнітопроводі з фериту діаметром приблизно 50 мм з початковою магнітною проникністю близько 20. Кожна з обмоток має по 24 витки дроту діаметром 1 мм. Антену підключають до відведення від 18 витка вторинної обмотки. Точку підключення підбирають експериментально при налагодженні антени. Налаштовують антену підбором в першу чергу індуктивності котушки L і точки підключення антени до трансформатора, що узгоджує. Критерій – мінімум КСВ у межах аматорських діапазонів. Хоча у статті наголошується на можливості роботи антени навіть на діапазоні 160 м, реально, мабуть, отримати задовільні характеристики можна тільки на частотах 7 МГц і вище. Вплив "землі" Описана вище антена, так само як і багато інших "дротяних" і штирьових антени, для своєї нормальної (ефективної) роботи вимагає наявності хорошої "радіотехнічної землі". У міських (та й у міських) умовах її зазвичай забезпечують підключенням еквівалента - противаг. Скільки ж противаг та якої довжини можуть створити хорошу "радіотехнічну землю"? Вимірювання показують [7], що їх кількість має перевищувати 20 ... 30. При кількох противагах (випадок дуже типовий у радіоаматорській практиці) опір втрат становить приблизно 30 Ом. Це означає, що близько 50% потужності передавача втрачається. Іншими словами, варто замислитися: що простіше - конфліктувати з Державною інспекцією електрозв'язку, підвищуючи понад дозволені межі потужність передавача, або додати кілька десятків противаг до антени і отримати ту саму ефективність радіостанції в цілому.
Типові залежності вхідного опору чвертьхвильового штиря (теоретичне значення 37 Ом) від числа чвертьхвильових противаг для різних умов (1 – сухий ґрунт, 2-мокра, 3 – теоретичне значення) наведено на рис. 7. Не слід, зважаючи на ці залежності, дивуватися, що GP з трьома противагами забезпечує КСВ ~ 1 при живленні коаксіальним кабелем 75 Ом (теоретичне значення КСВ ~ 2). Стає зрозумілою та ефективна робота деяких вертикальних антен у широкій смузі частот – втрати у "землі" помітно її розширюють. Режекторні контури для KB антен Антени з режекторними контурами ("W3DZZ" та їй подібні) набули широкого поширення в радіоаматорській практиці. Вони мають цілком прийнятні характеристики, але з конструктивного погляду не зовсім зручні. Особливі труднощі (у виготовленні чи придбанні) викликає конденсатор, що входить до режекторного LC-контуру. Він повинен мати цілком певний номінал та дуже високі електричні параметри, працюючи в умовах впливу на нього атмосферою вологи. Режекторний контур для антен типу "W3DZZ" можна виготовити з відрізка коаксіального кабелю, обплетення якого формуватиме необхідну індуктивність, а "центральна жила-оплітка" створять необхідну ємність |8].
Конструкція такого режекторного контуру наведена на рис. 8. На діелектричний каркас 1 намотують коаксіальний кабель 2. Кінці кабелю 3 пропускають отвори каркаса і розпаюють (5) відповідно до малюнка. Скоби 4 служать підключення полотен антени 6. Для простих антен із режекторними контурами вибір параметрів котушки досить довільний (треба лише забезпечити необхідну частоту ріжекції). В антені "W3DZZ". крім того, необхідно мати і певне відношення індуктивності котушки L і ємності конденсатора С - без цього не можна реалізувати багатодіапазонні властивості антени. Спрямовані антени Обернена спрямована KB антена - мрія всіх короткохвильовиків. Однак виготовити повнорозмірну антену ("хвильовий канал", "подвійний квадрат" і т. д.) багатьом радіоаматорам не під силу Одна з причин цього - дуже обмежена площа на даху житлового будинку, яку короткохвильовик може використовувати для встановлення антени вежах). Ось чому в радіоаматорських журналах так часто зустрічаються описи різних варіантів малогабаритних одно-або багатодіапазонних KB антен.
Антена, ескіз якої наведено на рис. 9, отримала назву "DOUBLE-D" ("подвійна дельта") [9]. Невелика за габаритами, легка, вона цілком може бути першою конструкцією короткохвильовика, що бажає підвищити ефективність своєї аматорської радіостанції установкою спрямованої антени, що обертається. На щоглі 1 на відстані D від її вершини встановлені чотири розпірки 2 з бамбука або дерева, просоченого вологозахисними складами. До кінці цих розпірок і через розтяжки 5 кріпляться полотна активного елемента 3 і рефлектора 4. Обидва полотна виконані з мідного дроту або антенного канатика, а розтяжки - з нейлонового шнура. Конфігурація активного елемента та рефлектора нагадує латинську літеру D, звідки й пішла назва антени. Живлять антену коаксиальному кабелю 6 з хвильовим опором 50 Ом. Довжину дротяних елементів антени в метрах розраховують за такими формулами (f - робоча частота МГц): А = В = 85,1/f З = 60,2/f D = 17,8/f Е = 34/f Значення частоти f вибирають або в середині відповідного аматорського діапазону, або в середині його ділянки, що найбільше цікавить короткохвильовика (наприклад, в середині телеграфної ділянки). Виходячи з даних [9], антена "DOUBLE-D" практично не поступається двоелементною антеною "хвильовий канал" за коефіцієнтом спрямованої дії та відношенню випромінювання назад-вперед. Однак вона має меншу смугу пропускання, що ілюструє рис. 10, на якому наведені залежності КСВ від частоти (діапазону 28 МГц) для антени "DOUBLE-D" (крива 1) та повнорозмірного "хвильового каналу" (крива 2).
Налаштовують цю антену підбором довжини активного елемента та рефлектора. На резонансній частоті її вхідний опір має суто активний характер і становить приблизно 40 Ом. Використовуючи такий принцип побудови антени, можна виготовити багатодіапазонну конструкцію. У цьому випадку кожен із активних елементів бажано запитати окремим коаксіальним кабелем. Експерименти з дводіапазонною антеною (14 і 21 МГц) показали, що установка на ту ж конструкцію елементів другого діапазон не змінює діаграми спрямованості антен. При запиті обох активних елементів навіть по одному коаксіальному кабелю ПВВ в межах обох аматорських діапазонів не перевищував 2. Компактний тридіапазонний (14, 21 і 28 МГц) "подвійний квадрат" (рис. 11) був запропонований. 9Н1GL [10]. За габаритами він не перевищує дводнапазонний "подвійний квадрат" на 21 та 28 МГц. Ця антена по суті складається з двох повнорозмірних подвійних квадратів на діапазони 21 і 28 МГц, а третій діапазон - 14 МГц виходить підключенням до елементів діапазону 21 МГц навантажувальних ємностей.
На щоглі 1 закріплена коротка несуча траверса 2, до якої у свою чергу кріпляться скоби 3 "їжака". Застосування комбінації "несуча траверса" - "їжаки" (кожна з них окремо широко використовується в "подвійних квадратах") дозволило отримати дуже високу точку кріплення розтяжок 6. Антена обертається разом із щоглою 1 (двигун з редуктором встановлені біля її основи), тому відтяжки кріпляться до проміжного підшипника 5. Висота щогли приблизно 5,5 м, підшипник встановлений на 0,8... 1 м нижче точки кріплення несучої траверси. У цьому випадку при максимальному допустимому куті між щоглою та відтяжками 30° точки кріплення відтяжок до даху відстоятимуть від основи щогли приблизно на 2.7 м. Конфігурація елементів "їжаків" 3 (їх виконують із сталевого куточка) показана на рис 11. в. Відігнуті частини цих елементів кріплять U-подібними болтами або затискачами розпірки 4 з бамбука. Довжина розпірок близько 2,4 м. Довжина кожної сторони рамки для діапазону 21 МГц становить 3,6 м, а для діапазону 28 МГц - 2,75 м. Навантажувальні ємнісні елементи, що забезпечують роботу антени на діапазоні 14 МГц, розташовані всередині рамок діапазону 21 МГц (дещо ближче до щогли, ніж ці рамки). Вони "відключаються" чотирма режекторними контурами - по два на кожну рамку. Резонансна частота режекторних контурів (до підключення до антени) –20,2 МГц. Конструктивно вони виконані з коаксіального кабелю так, як описано в попередньому розділі огляду. Контури підключають між рамкою та ємнісними навантаженнями у точках, позначених на рис. 11. Методика налаштування елементів антени на діапазонах 28 і 21 МГц не відрізняється від стандартної. На діапазоні 14 МГц антену налаштовують підбором довжини елементів - ємнісних навантажень. Якщо зміна довжини цих елементів істотно впливає на параметри антени на діапазоні 21 МГц, то свідчить про те, що режекторні контури налаштовані неточно (тобто не "відключають" повністю ємне навантаження при роботі на діапазоні 21 МГц). При живленні антени 50-омним коаксіальним кабелем КСВ не перевищувало 2 на всіх трьох діапазонах. література
Автор: Б. Степанов (RU3AX); Публікація: cxem.net
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
▪ Відеокамера Pure Digital FlipVideo ▪ Створено прототип квантового радара ▪ Розкрито секрет сплутування навушників
▪ розділ сайту Мікрофони, радіомікрофони. Добірка статей ▪ стаття Альфред Ньюмен. Знамениті афоризми ▪ стаття Що сенбернари носять на шиї? Детальна відповідь ▪ стаття МГД генератор. Дитяча наукова лабораторія ▪ стаття Автомобільний тахометр. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Hamcomm - Baycom radiomodem. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
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