Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени. Вимірювання, налаштування, узгодження

 Коментарі до статті

Правильно визначені параметри антени у системі радіоприймання - основа можливості успішного прийому віддалених радіостанцій. Але не завжди у радіоаматора можуть опинитися під рукою необхідні засоби для подібних вимірів. У статті автор пропонує використовувати нескладний метод, у якому виходять цілком прийнятні результати.

Підвісивши зовнішню дротяну антену, любитель радіоприймання на довгих і середніх хвилях (ДВ і СВ) часто запитує: а які ж її параметри? Основних параметрів два – це опір втрат системи антена-заземлення rn та власна ємність антени щодо тієї ж землі СА. Від цих параметрів залежить ефективність роботи антеної системи, а отже, і можливість прийому далеких станцій, живлення приймального пристрою "вільною енергією" сигналів, прийнятих з ефіру, налаштування антени на різні частоти і т.д.

Антенні виміри - це "терра інкогніту" для більшості радіоаматорів, і не лише початківців. Всі відомі методи вимагають наявності потужного високочастотного генератора та вимірювального моста - апаратури, що рідко зустрічається у радіоаматорів. Часто ці два прилади об'єднують, утворюючи фідерний або антенний омметр (так їх називають), використовуваний, наприклад, при налаштуванні та регулюванні антен радіостанцій, що передають [1]. Потужний генератор ВЧ потрібен тому, що на відкритій "усім вітрам" антені велика напруга різних наведень, у тому числі і від сигналів інших радіостанцій, що заважають вимірюванням.

У запропонованому способі виміру генератор взагалі не потрібний. Ми вимірюватимемо параметри антени, користуючись сигналами з ефіру, благо їх там достатньо. Чи потрібно виготовляти спеціальний прилад чи стенд для вимірів? Це – за бажанням. Враховуючи, що антени змінюють не кожен день, не складе величезних труднощів зібрати простенькі вимірювальні ланцюги прямо на робочому столі або на підвіконні, не використовуючи навіть макетних плат.

Вимір опору втрат. Знадобляться феритовий стрижень від магнітної антени з парою котушок, бажано ДВ і СВ діапазонів, змінний резистор опором 0,47... 1 кОм (обов'язково недротяний), будь-який германієвий малопотужний високочастотний діод і вольтметр постійного струму з високим 0,5 ,1 ... XNUMX МОм). Для ідентифікації радіостанцій "на слух" корисно мати і високоомні телефони.

Збираємо пристрій за схемою рис. 1 і, переміщуючи стрижень у котушці магнітної антени, налаштовуємося на частоту потужного сигналу місцевої радіостанції. Змінний резистор R1 при цьому треба встановити в положення нульового опору (перемістити двигун у верхнє за схемою положення). Момент точного настроювання контуру в резонанс із частотою радіостанції буде відзначений максимальним відхиленням стрілки вимірювача та найбільшою гучністю в телефонах. Включені послідовно з вольтметром телефони практично не впливають на його показання, водночас гучність не надто велика. Для її збільшення на час ідентифікації радіостанції вольтметр можна замкнути, переключити на нижчу межу вимірювання, де його опір менше, або включити паралельно вольтметру конденсатор ємністю близько 0,05...0,1 мкФ, щоб пропустити до телефонів звукові частоти (при включенні такого конденсатора звук може дещо спотворитися через нерівність навантаження детектора на звукових частотах і постійному струмі).

Відзначивши показання вольтметра (U1) і не змінюючи налаштування контуру, двигун змінного резистора R1 перемістити доти, доки показання вольтметра не зменшаться вдвічі (U2). При цьому опір резистора дорівнюватиме опору втрат антеної системи на даній частоті. Ті самі виміри можна провести і на інших частотах.

Опір резистора вимірюють омметром, відключивши його від вимірювального ланцюга. За відсутності омметра треба оснастити резистор ручкою з візиром та шкалою, яку проградуювати в омах за зразковим приладом.

Користуючись наведеною методикою, вдається вибрати, наприклад, найкращий варіант заземлення. У міських умовах можливі такі варіанти: труби водопроводу, труби опалення, арматура огородження балкона і т. д., а також їх поєднання. Орієнтуватися слід на максимальний сигнал і мінімальний опір втрат. У заміському будинку, крім "класичного" заземлення, рекомендується спробувати водозабірну свердловину або труби водопроводу, металеву сітку-городу, дах із оцинкованої жерсті або будь-який інший масивний металевий предмет, навіть якщо він і не має контакту із справжньою землею.

Вимірювання ємності антени. Замість змінного резистора тепер потрібно включити КПЕ (будь-якого типу) з максимальною ємністю 180...510 пФ. Бажано мати ще й вимірювач ємності з межею виміру десятки-сотні пикофарад. Автор користувався цифровим вимірником ємності "Майстер-С" [2], люб'язно наданим його конструктором.

Якщо вимірювача ємності немає, треба вчинити так само, як і з резистором – оснастити КПЕ шкалою та проградуювати її в пикофарадах. Це вдається зробити і без приладів, адже ємність пропорційна площі введеної частини пластин. Намалюйте форму роторної пластини на міліметровому папері (чим більше, тим точніше буде градуювання), розділіть креслення на сектори через 10 кутових градусів і порахуйте по клітинах площу кожного сектора та всієї пластини S0. На рис. 2 заштрихований перший сектор з площею У відповідної першої ризики шкали треба поставити ємність C1 = Cmax S1/S0 і т. д.

Якщо роторні пластини мають напівкруглу форму (прямоємнісний конденсатор), шкала виходить лінійною і тоді не треба робити креслень і рахувати площі. Наприклад, КПЕ з твердим діелектриком із набору для дитячої творчості має максимальну ємність 180 пФ. Достатньо розбити шкалу на 18 секторів по 10 град, і поставити близько поділів 10, 20 пФ і т. д. Нехай точність буде і невисокою, для наших цілей її достатньо.

Відградувавши КПЕ, збираємо установку за схемою рис. 3. Підключивши антену до гнізда XS1 та відключивши КПЕ перемикачем SA1, налаштовуємо контур, утворений ємністю антени та котушкою L1 на частоту радіостанції. Не чіпаючи більше котушку, перемикаємо антену в гніздо XS2 і підключаємо до контуру конденсатор С2 (наш КПЕ) перемикачем SA1. Знову налаштовуємось на ту саму частоту, тепер уже за допомогою С2. Визначаємо його ємність Ск за шкалою або за допомогою вимірювача ємності, підключеного до гнізда XS3, XS4 (переключивши для цього SA1 в показане на схемі положення). Залишилося знайти ємність антени СА за формулою

СА = С2(1 + √1+4С1/С2) / 2.

Сенс наших маніпуляцій у наступному: коли ми підключили антену через конденсатор зв'язку С1, загальна ємність контуру поменшала, і щоб її відновити, довелося додати ємність С2. Ви самі можете вивести наведену формулу виходячи з рівності ємності антени СА (у першому випадку) і складної контурної ємності С2 + СА С1/(СА + С1) у другому випадку. Для підвищення точності вимірювань ємність конденсатора зв'язку бажано вибирати якомога менше, в межах 15...50 пФ. Якщо ємність конденсатора зв'язку набагато менша за ємність антени, то і розрахункова формула спрощується:

СА = С2 + С1.

Експеримент та його обговорення. Автор вимірював параметри антени такого виду, що була на дачі: провід ПЕЛ 0,7 довжиною 15 м, який протягнутий до ковзана даху і в бік від будинку до сусіднього дерева. Найкращим "заземленням" (противагою) виявилася ізольована від землі водонагрівальна колонка з невеликою мережею труб та батарей місцевого опалення. Всі вимірювання проведені в СВ діапазоні з використанням стандартної СВ котушки магнітної антени транзисторного приймача. Якщо для налаштування на низькочастотному краю діапазону індуктивності не вистачало, поруч із магнітною антеною містився ще один феритовий стрижень, паралельно першому.

Результати вимірювань зведено до таблиці. Вони потребують невеликих коментарів. Насамперед, впадає у вічі, що у різних частотах і опір втрат і ємність антени різні.

Це зовсім не помилки вимірів. Розглянемо спочатку частотну залежність ємності. Якби провід антени не мав ще й деякої індуктивності LA, значення ємності були б однаковими. Індуктивність дроту включена послідовно з ємністю антени, як видно з еквівалентної схеми антенного ланцюга, показаної на рис. 4.

Вплив індуктивності позначається сильніше на високих частотах, де індуктивний опір зростає та частково компенсує ємнісний опір. В результаті загальний реактивний опір антени зменшується, а виміряна ємність стає більшою. У антени є власна частота fo - резонансна частота контуру LA СА, на якій реактивний опір перетворюється на нуль, а виміряне значення ємності буде прагнути до нескінченності. Відповідна цій частоті власна довжина хвилі антени 0 приблизно дорівнює вчетверо довжині проводу антени і зазвичай потрапляє в інтервал діапазону КВ.

Власну частоту можна розрахувати за даними вимірювань ємності на двох довільних частотах, але формули виходять дуже складними. Для своєї антени автор отримав СА = 85 пФ, LA = 25 мкГн та fo – близько 3,5 МГц. Для наближених оцінок можна вважати, що кожен метр дроту антени (разом зі зниженням) вносить індуктивність близько 1...1,5 мкГн та ємність близько 6 пФ.

Опір втрат при досить добротній котушці L1 складається переважно з опору заземлення. Воно, своєю чергою, розраховується за емпіричною (отриманої виходячи з дослідних даних) формулі М. У. Шулейкина [3]: rn = AV/λ0. Тут А - постійний коефіцієнт, що залежить від якості заземлення, з різномірністю в омах. Для хороших заземлень А становить одиниці і навіть частки ом. Як бачимо, опір втрат зростає зі збільшенням довжини хвилі (зниженням частоти), що підтвердилося даними таблиці. Залежність опору втрат від частоти виявили ще на початку минулого століття, проте докладного пояснення цього ефекту у літературі автор не зустрічав.

У зв'язку з цим багато даних, отриманих радіоаматорами при вимірі параметрів своїх антен, можуть виявитися дуже корисними.

література

1. Фрадін А. 3., Рижков E. В. Вимірювання параметрів антен. - М.: Зв'язоквидав, 1962.
2. Андрєєв В. Простий вимірювач ємності "Майстер-С". – Радіо, 2002, № 1, с. 50-52; №2, с. 51-53; №3, с. 52-54.
3. Білоцерківський Г. Б. Антени. - М: Оборонгіз, 1956.

Автор: В.Поляков, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Антени. Вимірювання, налаштування, узгодження.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Випадкова новина з Архіву Бездротова колонка Huawei Sound Joy 27.02.2022 Компанія Huawei випустила ринку бездротову колонку Sound Joy. Вона розроблена спільно з французькою компанією Devialet, яка входить до трійки найбільших світових виробників аудіотехніки. Пристрій має витягнуту циліндричну форму та корпус із щільної тканини із захистом IP67. У пристрої є чотири динаміки. Вони можуть відтворювати звук 79 дБА на відстані 2 метри. Працює колонка за Bluetooth 5.2 та підтримує кодеки AAC та SBC. Живиться Sound Joy від акумулятора на 8800 мАг. Його вистачить до 26 години автономної роботи. Є підтримка 40-ватної зарядки (10 хвилин дають 1 годину роботи). Також колонка отримала кнопку для запуску голосового помічника та ряд розумних функцій. Ціна новинки – 149 доларів США.

Інші цікаві новини:

▪ Пластикова дорога із перероблених пляшок

▪ Алмазна розтяжка для мікроелектроніки

▪ Тверде світло для квантових комп'ютерів

▪ Проблеми плавання у сиропі

▪ Складаний акумулятор

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Історії з життя радіоаматорів. Добірка статей

▪ стаття О, скільки нам відкриттів дивовижних готує просвітництва дух. Крилатий вислів

▪ статья Який американець в тому самому році був визнаний і найгіршим актором, і найгіршою актрисою? Детальна відповідь

▪ стаття Спеціаліст з експлуатації будівель. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Друковані плати. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Організація та експлуатація електроустановок. Техобслуговування, ремонт, модернізація та реконструкція. 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