|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Спосіб живлення укороченої рамкової антени. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени УКХ Останнім часом зріс інтерес до рамкових антен. Якщо раніше подібні антени використовувалися порівняно рідко, то зараз їх застосовують як антени мобільних систем зв'язку, систем охоронної сигналізації тощо. Основною перевагою подібних антени є значно менший вплив середовища на параметри рамкової антени, що в ряді випадків є визначальним при виборі антени. Однак використовувати подібні антени з розмірами, порівнянними з довжиною хвилі L, в діапазоні KB дуже важко. Тому представляє певний інтерес використання рамкових антен з периметром S, меншим за довжину хвилі L. Подібні антени можна використовувати і як додаткові, примирившись з їх односторонньою спрямованістю, і встановлювати їх у вікнах, лоджіях, на балконах, а також у складі складних спрямованих антен у низькочастотних КВ-діапазонах. Основним елементом таких антен є рамка з периметром S, меншим за довжину хвилі. Для розміщення на вікнах балконах найбільш зручною формою рамки є прямокутна. Розглянемо таку рамку з периметром S, що дорівнює довжині хвилі L, розташовану у вертикальній площині [I]. При живленні подібної антени з боку вертикальних елементів обидва елементи збуджуються синфазно, і на них розташовуються пучності струму і вузли напруги. Горизонтальні елементи з пучності напруги, у свою чергу, збуджуються протифазно. Вертикальні елементи можна подати у вигляді двох паралельно розташованих вібраторів з вигнутими кінцями, розміщених на відстані L/4 і що збуджуються в однаковій фазі. Внаслідок складання полів цих вібраторів, збуджуваних синфазно, максимальна напруженість поля в горизонтальній площині виявляється у напрямках осі рамки, розташованої перпендикулярно площині рамкової антени. Така картина розподілу струмів і напруг вздовж рамки, розглянута для випадку S=L, зберігається і при деякому зменшенні S у порівнянні з L. S/L<0,25) замість вузлів і пучностей струму виникає однорідний розподіл струму (струм майже змінюється вздовж рамки). Струм в цьому випадку в кожен момент часу тече в одну сторону, отже, синфазен, і тому випромінювання будь-яких протилежно розташованих елементів рамки складається в просторі протифазі, приводячи, на відміну від повнорозмірної рамки, до мінімальної напруженості в напрямку осі рамки. Таким чином, подібна рамка за своїми випромінюючими властивостями виявляється аналогічною до звичайної котушки індуктивності, змусити випромінювати яку можна лише значно підвищивши її добротність Q і збільшивши струм. Однак ККД подібної випромінюючої антени буде дуже малий через низький опір випромінювання R-ізл, а отже, мала і випромінювана антеною потужність Ризл [2]. Тому доцільніше використання антен з коефіцієнтом укорочення 0,25<К<1 (K=S/L), які, незважаючи на зменшення ККД порівняно з повнорозмірною рамкою, непогано випромінюють і мають максимум випромінювання в напрямку осі рамки. Одним із способів зниження резонансної частоти рамкової антени є включення ємності в точки антени, що мають максимальну протифазну напругу [З]. І тут можливе значне зниження резонансної частоти. У той же час, подібне зниження частоти рамки, що дозволяє використовувати її на більш низьких частотах, призводить до зменшення відношення S до L, а отже - до значного зменшення опору випромінювання Різл, що визначається [4] співвідношенням Кізл=197(S/L)4 . У цьому випадку безпосереднє включення кабелю в рамку для живлення, як це часто робиться при використанні повнорозмірних рамок, неможливо. Для узгодження рамки з кабелем при малому Кізлі використовується у-або O-узгодження [1,3]. Схема рамкової антени з укорочивающей ємністю і узгодженням наведена на рис.1.
У розглянутому варіанті збудження вертикальних елементів точки на серединах горизонтальних елементів А і В мають мінімальну протифазну напругу. Це також означає, що опір між зазначеними точками виявляється досить значним (порядка кількох кілоом). Живлення антени можна здійснити включенням у ці точки резонансного контуру, що також має великий опір на резонансній частоті. В цьому випадку узгодження антени з фідером здійснюється підбором коефіцієнта трансформації при підключенні кабелю до частини витків резонансного контуру. Крім автотрансформаторного, можливий трансформаторний зв'язок кабелю та контуру за допомогою котушки зв'язку. Поряд з можливістю збудження та узгодження, включення контуру в точки А і дозволяє також знизити власну резонансну частоту рамкової антени за рахунок ємності, що входить до складу паралельного резонансного контуру. При цьому значення ємності резонансного контуру в налаштованій антені виявляється дещо більшим, ніж у випадку одиночного контуру, налаштованого на ту саму частоту. Схема антени з резонансним контуром наведено на рис.2.
Для перевірки ефективності узгодження та укорочення антен за допомогою резонансного контуру виготовлено дві прямокутні рамкові антени з периметрами S=5,6 м та S=12,8 м. Обидві антени були виконані з мідного дроту діаметром 2 мм та встановлені у віконному отворі та на балконі дев'ятиповерхового будинку. Антени налаштовувалися і узгоджувалися з кабелем з опором 50 Ом двома способами: конденсатором, що вкорочує, з у-узгодженням і за допомогою резонансного контуру. Розрахункові резонансні частоти цих рамок – 53 та 23 МГц, а експериментальні – 38 та 21,2 МГц відповідно. Усунення резонансної частоти порівняно з розрахунковим значенням пояснюється значною ємністю між елементами рамки та металевими елементами: арматурою, сливами, огорожею балкона і т.д. Експериментальне визначення резонансної частоти рамок здійснювалося генератором Г4-18 та індикатором поля (для роботи на частотах вище 35 МГц паралельно виходу генератора 0,1... 1 включається діод, і налаштування антени здійснюється за допомогою 2-ї гармоніки частоти сигналу). Резонансний контур 1-ї антени складається з котушки індуктивності діаметром 35 мм, що містить 5 витків дроту з d=2 мм (довжина намотування -20 мм), та змінного конденсатора 12...495 пф. Трансформаторна зв'язок здійснювалася котушкою зв'язку, що з 1 витка, але в частоті 14 МГц - з 2-х витків, розташованих лежить на поверхні котушки резонансного контуру. Компенсація індуктивності котушки зв'язку здійснюється ємністю С2. Резонансний контур, що включається в другу антену, складався з котушки індуктивності діаметром 35 мм, що містить 29 витків дроту d=l мм (довжина намотування - 65 мм) та конденсатора. Котушка зв'язку мала 3 витки дроту d=l мм. Резонансні частоти антен, розміри та параметри узгоджувальних елементів наведені у таблиці.
Встановлено, що при використанні обох систем налаштування та узгодження досягається порівняно низьке значення КСВ (приблизно однакове для різних способів узгодження), проте процес узгодження та налаштування сильно різниться. При використанні укорочивающей ємності і у-погодження цей процес виглядає досить складно і складається з декількох етапів: налаштування рамки на необхідну резонансну частоту, а потім - послідовної зміни довжини шлейфу, відстані, на якій він розташовується, і ємності, що компенсує індуктивності шлейфу, що супроводжується налаштуванням резонансної частоти та контролем КСВ. Такий процес узгодження та налаштування викликає значні труднощі, особливо за відсутності достатнього досвіду. Узгодження за допомогою резонансного контуру значно простіше: антена налаштовується зміною ємності резонансного контуру, а потім зміною коефіцієнта трансформації встановлюється мінімальне значення КСВ (іноді потрібно включення ємності С2, що компенсує індуктивність L2.) Слід зазначити, що незважаючи на те, що на низькочастотних діапазонах менший КСВ, ефективність антени як випромінюючої системи визначається насамперед ККД. Якщо у більшості повнорозмірних антен цей параметр визначає Р изл Rізл
близький до 1, то у укорочених антен, що мають опір випромінювання Rізл, порівнянне з Rпот, ККД виявляється значно зменшеним. Тому завжди потрібно пам'ятати, що сильно вкорочені антени замість випромінювання перетворюють енергію, що підводиться, в теплову. Незалежно від способу узгодження та налаштування, укорочені антени виявляються вузькосмуговими та вимагають підстроювання при зміні частоти. І якщо для антени з у-погодженням і коротшає ємністю процес перебудови вимагає повторення практично всіх перерахованих етапів при зміні частоти, то для антени з резонансним контуром процес підстроювання зводиться до невеликої зміни ємності резонансного контуру. Це робить такі антени дуже зручними, особливо при доступності елемента налаштування. література 1. Ротхаммель К. Антени. - М: Енергія, 1969
Автори: М.Анісімов (UA3POC), М.Анісімов (UA3PML), м.Тула; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Міні-світлодіодний телевізор TCL C84 4K ▪ LT5522 - змішувач для перенесення частоти сигналу ▪ Доведено користь чотириденного робочого тижня ▪ Літій-іонний акумулятор із водою замість електроліту
▪ розділ сайту Вимірювальна техніка. Добірка статей ▪ стаття Копіювальний папір. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Інструктор з фізичної культури. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Зварювальний - без схем та формул. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Піднімається коробок. 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