|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Налаштування та випробування УКХ антен. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени. Вимірювання, налаштування та узгодження Радіус дії радіозв'язку та якість її роботи залежить не тільки від правильного вибору типу антен, а й від правильності налаштування. Особливо це відноситься до діапазону ультракоротких хвиль, де в основному застосовуються гостронаправлені антени, що дозволяють істотно підвищити дальність і стійкість до перешкод радіоприймання. Мета цієї статті - дати радіоаматорам необхідні відомості щодо настроювання та випробування УКХ антен за допомогою нескладних приладів, виготовлених власними силами. В одній статті неможливо розглянути всі типи антен, використовувані любителями, тому ми постараємося розповісти лише про вібраторні антени, налагодження яких має багато спільного з налагодженням інших типів антен. Основні параметри антен У аматорській практиці при випробуванні антенно-фідерних систем достатньо зняти діаграму спрямованості антени, виміряти її коефіцієнт посилення та перевірити узгодження фідера. Діаграма спрямованості антени - це графічне зображення відносних значень потужності чи напруженості поля, створюваних антеною у різних напрямах і однакових від неї відстанях. Діаграми спрямованості дають уявлення про загальну картину випромінювання антени. На рис. 1 наведено приклад побудови в полярних координатах діаграми спрямованості вібраторної антени, що складається з випромінювача, директора та рефлектора. Діаграма знята у горизонтальній площині горизонтально розташованої антени.
Коефіцієнтом посилення антени е називається число, що показує, у скільки разів випромінювана потужність даної антени в напрямку максимального випромінювання (РSмакс) більше максимальної потужності випромінюваної напівхвильовим вібратором (РSl/2) при однаковій в обох випадках потужності, що підводиться
При цьому передбачається, що напівхвильовий вібратор знаходиться у вільному просторі і випромінювана ним потужність дорівнює підведеній.
Необхідною умовою нормальної роботи приймальної або передавальної антени є рівність її вхідного опору хвильовому опору лінії живлення і відповідно вхідному опору приймача або передавача. Якщо хвильовий опір лінії не дорівнює опору навантаження (лінія не узгоджена), то частина енергії відбивається назад від навантаження, викликаючи спільне хвилею, що "падає" від передавача до антени, хвилю, що стоїть. Підключивши до лінії високочастотний вольтметр і переміщуючи його вздовж лінії, можна побачити, що показання приладу періодично змінюють свою величину (рис. 2). Коефіцієнт хвилі КБВ лінії, що біжить, визначиться в цьому випадку як відношення мінімального показання приладу до максимального:
Розмір цього коефіцієнта характеризує якість роботи фідера. Якщо, наприклад, навантаження фідерної лінії замкнуте коротко або відключена КБВ дорівнює нулю. При повному узгодженні КБВ дорівнює одиниці. Вимірювальні прилади Найпростішими індикаторами напруги та струму на фідері або антені є дві лампи - розжарювання та неонова. Так лампочка від кишенькового ліхтаря на 3,5 В і неонова МН-3 дають свічення при потужності, що підводиться до них 3-6 вт. Для підвищення чутливості лампочки індикатора напруги до її цоколя іноді підпаює невеликий провідник. Необхідний пристрій для антенних вимірювань – індикатор поля. Він складається з вібратора, в розрив якого включається діод та прилад (рис. 3).
Дроселі Др1 і Др2 намотані на опорах ВС-2 (по 100 кому) і мають по 30 витків дроту ПЕ-0,5, намотаних зі змінним кроком. Для частот 420-435 МГц ці дроселі повинні мати по 5 витків. Якщо чутливість приладу вибрано не менше 200 мкА (опір рамки - близько 750 Ом), а ручка потенціометра стоїть на положенні найменшого шунтування приладу, можна вважати показання індикатора пропорційними потужності поля. У правильно виконаного індикатора поля максимум прийому збігаєтеся напрямком, перпендикулярним до його середини. У процесі роботи з індикатором поля відстань між ним та досліджуваною антеною встановлюється не менше (2,5-3) l. Доцільно антену, що налаштовується, і індикатор розташувати на відкритому майданчику вільної від будівель, лісу тощо (рис. 4). Якщо активний вібратор антени встановлено горизонтально, антена індикатора також повинна бути горизонтальна, і навпаки, при вертикальному випромінювачі антени, антена індикатора ставиться вертикально.
Для виміру КБВ можна застосувати звичайний міст. Лінія, що вимірюється, включається в одне з його плечей (рис. 5).
Коли лінія узгоджена, вхідний опір лінії дорівнює опору R3, опори R1 і R2 однакові, міст буде збалансований. Вольтметр моста покаже нуль. Однак, якщо лінія не узгоджена, то баланс мосту не буде. Шкала вольтметра при цьому може бути проградуйована безпосередньо в значеннях коефіцієнта хвилі, що біжить. Принципова схема моста наведено на рис. 6.
Власне міст утворюють тут опори R1, R2, R3 і вхідний опір лінії, яка включається до роз'єму "лінія". До роз'єму "вхід" підводять напругу високої частоти. При включенні вольтметра в гнізда "вхід" вимірюють напругу, що підводиться, при включенні в гнізда "лінія" - напруга в діагоналі моста. Градуювання мосту полягає в тому, що при одному і тому ж напрузі, що підводиться до нього, стрілка вольтметра повинна відхилятися на всю шкалу, як при розімкнутому, так і при замкнутому роз'ємі "лінія". Якщо це виходить, треба підібрати опору R1 і R2. Потім до роз'єму "лінія" підключити активний опір, що дорівнює опору Rs. Нульові показання вольтметра (незалежно від частоти) свідчать про нормальну роботу приладу. З високоомним вольтметром відлік коефіцієнта хвилі, що біжить, буде відповідати графіку, наведеному на рис.7. Мостову схему можна використовувати для вимірювання вхідного опору узгодженої лінії або вхідного опору антени її резонансної частоті. Для цього опір R3 має бути змінним і мати градуйовану шкалу. Розмір його береться до 680 ом, опору R1 і R2 мають по 240 ом. При балансі моста вимірюваний опір, очевидно, дорівнюватиме R3. При вимірі вхідного опору антени, щоб виключити вплив рук, необхідно підключити міст до антени через відрізок кабелю довжиною приблизно в півхвилі.
Налаштування антени Незалежно від того, в якому режимі антена буде експлуатуватися, налаштування та випробування її можна проводити як у режимі передачі, так і в режимі прийому. Насправді зручніше проводити налагодження як передачі. Якщо для цієї мети до фідера антени замість приймача підключити генератор, то для більш правильного вимірювання величина його вихідного опору повинна бути такою самою, як вхідний опір відключеного приймача. Якщо фідер антени, що настроюється, пов'язаний безпосередньо з кінцевим каскадом передавача, то слід мати на увазі, що при сильному зв'язку можлива розлад передавача і віддача потужності генератора в процесі налаштування антени буде нестійкою. Щоб уникнути цього, потрібно вести налаштування по можливості при мінімальному зв'язку між антеною і генератором, який повинен мати надійне екранування. Антена може добре працювати, зберігаючи свої характеристики лише за умови правильної подачі до неї енергії від передавача. Тому перед налаштуванням антен, що потребують симетричного живлення, потрібно визначити симетрію ланцюгів живлення антени. Це можна зробити шляхом підключення однакових лампочок розжарювання до кінців диполя. Неоднакове світіння лампочок вказує на асиметрію, причиною якої зазвичай буває неправильне виконання симетруючого пристрою (чвертьхвильовий шлейф, "U - коліно" та ін.). Лампочки заздалегідь вибираються так, щоб при тому самому напрузі світіння їх було однаково. Повна симетрія характеризується рівністю напруги та різною фазою (протилежністю знаків) у будь-якому перерізі проводів. Після перевірки симетрії та усунення асиметрії приступають до налаштування. Налаштування антени-напівхвильового вібратора зводиться до припасування довжини вібратора. При певній довжині вібратора його власна резонансна частота стає рівною частоті передавача, завдяки чому потужність, що віддається антеною, буде максимальна. За допомогою індикатора поля, встановленого в напрямку найбільшого випромінювання вібратора (перпендикуляр до його середини), знаходять його довжину, при якій показання приладу будуть максимальні. Довжину вібратора рекомендується зробити коротше розрахунковою на 10%, а при налаштуванні більш точно її підігнати за допомогою трубок або насадок, що щільно всуваються одна в іншу. Якщо в конструкції вібратора не передбачено регулювання, бажано перевірити його власну частоту. Після налаштування вібратора перевіряють узгодження фідера шляхом вимірювання коефіцієнта хвилі, що біжить. Для цього до фідера, на іншому кінці якого знаходиться антена, підключається міст. Величина КБВ для передаючих антен повинна бути не менше 0,5, для приймальних не менше 0,6-0,8. У разі низького КБВ можна, наприклад, між кабелем і антеною включити узгоджувальний трансформатор, що представляє відрізок кабелю завдовжки l/4 де l - довжина робочої хвилі. Хвильовий опір цього відрізка Wтр має дорівнювати
де: W - хвильовий опір фідера, RА- Вхідний опір антени. Після цього фідер підключають до приймача (або передавача), знову вимірюють КБВ і, якщо потрібно, узгоджують (опис різних узгоджувальних пристроїв можна знайти в книзі Лінде Д. П. "Антенно-фідерні пристрої" М-Л., Держенерговидав, 1953 ). Після установки фідера вібратор, якщо потрібно, знову підлаштовують. Налаштування двовібраторної антени з рефлектором (рис. 8,а) починайте налаштування випромінювача.
Під час налаштування випромінювача рефлектор має бути знято. Після того, як випромінювач і фідер будуть налаштовані (спосіб налаштування описаний вище), встановлюється та налаштовується рефлектор. Для цього індикатор поля встановлюють спочатку ззаду антени проти рефлектора. Переміщуючи рефлектор вздовж антени або змінюючи його довжину (або те й інше разом), домагаються найбільшого послаблення випромінювання в цю сторону (назад). Потім переносять індикатор у напрямку головного випромінювання на таку ж відстань від центру антени як у попередньому випадку і таким чином налаштовують рефлектор на максимум випромінювання (вперед). Повторюючи цю операцію кілька разів, прагнуть отримати найбільше випромінювання вперед, порівняно з випромінюванням назад. Для антен, які будуть працювати і на передачу і прийом, рефлектор закріплюють в середньому положенні між точками, відповідними налаштування на максимум випромінювання вперед і на мінімум випромінювання назад. Для передаючих антен залишають рефлектор у положенні максимуму випромінювання вперед, а для прийомних мінімуму випромінювання назад. Досвід свідчить, що це положення відрізняються незначно. При налаштуванні як назад, так і вперед показання індикатора можуть впасти одночасно. Це означає, що потужність, що випромінюється, зменшилася внаслідок сильного впливу рефлектора на випромінювач, який при цьому порушує узгодження фідера. Якщо підлаштувати узгодження фідера не можна, слід знайти таке становище рефлектора, у якому і діаграма спрямованості ще залишається задовільною і падіння випромінюваної потужності особливо відчутно. Поєднання хорошого виграшу по головному напрямку з більшим ослабленням зворотного випромінювання досягається на відстані між рефлектором і випромінювачем в межах 0,1-0,3l. Оскільки елементи антени мають великий взаємний вплив, після налаштування рефлектора потрібно знову підлаштувати випромінювач та фідер. Набагато зручніше працювати із двома індикаторами поля. Встановивши один із них з боку рефлектора, а інший - з боку випромінювача відразу ж визначають відношення вперед-назад поділом показань індикаторів. Крім того, це дозволяє виключити вплив змін потужності генератора у процесі вимірювань та швидко визначити положення рефлектора. При налаштуванні триелементної антени з рефлектором і директором (рис. 8,б) також спочатку налаштовують випромінювач. Під час налаштування його рефлектор і директор забираються або вимикаються спеціальною перемичкою. Після налаштування випромінювача та узгодження фідера приступають до налаштування директора, який, так само як і рефлектор, налаштовують максимум випромінювання вперед порівняно з випромінюванням назад. На противагу рефлектору, довжина якого при налаштуванні збільшується в порівнянні з довжиною випромінювача, директор при налаштуванні коротшає. Налаштування директора можна також проводити підбором відстані між ним і випромінювачем. Ця відстань лежить у межах 0,1-0,2l. Далі встановлюють та налаштовують рефлектор. При виготовленні антен корисно передбачити пристосування для тимчасового вимкнення рефлекторів та директорів. Для цього зазначені елементи розрізаються в центрі і забезпечуються короткозамикаючими перемичками. Перемички повинні мати гвинти для їх закріплення після налаштування. Налаштування антен з великим числом вібраторів (типу "хвильовий канал") подібне до налаштування триелементної антени, описаної вище. Після налаштування випромінювача налаштовується розташований біля нього перший директор, потім другий (не знімаючи першого), третій і так далі. Останнім налаштовується рефлектор, який при налаштуванні випромінювача та директорів має бути вимкнений або знятий. У зазначеній послідовності ці операції повторюються кілька разів. Слід зазначити, що налаштування та регулювання систем з багатьма директорами (більше трьох) складне. Діаграма спрямованості таких антен дуже критична зміну розташування і довжини кожного директора. Налаштування антен у режимі прийому виконується за допомогою допоміжного генератора потужністю близько 1 мВт. Генератор навантажується на вібратор, симетричне живлення якого досягається виконанням генератора за двотактною схемою або включенням симетруючого пристрою. Приймач підключається до досліджуваної антени. Контроль сигналу в приймачі здійснюється за допомогою мікроамперметра, послідовно включеного в навантаження детектора. У процесі вимірювань посилення приймача повинно бути занадто великим. В іншому випадку амплітуда сигналу буде обмежуватися і максимум налаштування не буде знайдено. Сутність методу налаштування у режимі прийому не відрізняється від методу, викладеного вище. Ті елементи антени, які налаштовуються в режимі передачі на максимум випромінювання, в режимі прийому налаштовуються на максимум сигналу, що приймається. Налаштовуючи рефлектор або директор на найбільш вигідне ставлення вперед-назад, антену генератора ставлять по черзі ззаду та спереду антени на однакових відстанях. Зняття діаграм спрямованості антен Далеко не завжди можна зняти повну характеристику антени в межах від 0 до 360°. Судження про правильність налаштування може дати частину діаграми в межах 30-40° в кожну сторону від головного променя. Діаграма спрямованості в горизонтальній площині може бути знята шляхом обертання антени, що досліджується, при нерухомому індикаторі поля або шляхом обходу антени з індикатором. В останньому випадку індикатор переміщають точно по колу, в центрі якого розташовується антена, що настроюється. Для зручності відліку коло розбивається кілочками кожні 10°. Під час зняття діаграми слід стежити, щоб потужність передавача залишалася постійної. Подібний контроль дуже зручно вести за допомогою другого індикатора поля, встановленого у напрямку максимуму випромінювання. Покази нерухомого індикатора записують одночасно з показаннями переносного, а потім показання останнього (перенесеного індикатора) ділять на відповідне показання першого (нерухомого) для кожного кута напрямку і за отриманими даними будують діаграму. Розбіжність максимуму випромінювання з геометричною віссю антени вказує на асиметрію, а помітне спотворення діаграми часто буває через відбиття від сторонніх предметів. Для діаграми спрямованості, що характеризує поле потужності, ширина діаграми відраховується (у градусах) за рівнем 0,5 від максимального (рис. 1). Вимірювання коефіцієнта посилення Антена, що випробовується, і індикатор поля розташовуються так само, як у процесі налаштування (рис. 4). Потужність передавача встановлюється такої величини, щоб стрілка індикатора поля відхилялася на всю шкалу aмакс. Після цього передавач вимикається і на місце вимірюваної антени ставиться і підключається підлозі вол нової вібратор. Потім знову включають передавач і позначають показання приладу aхв. Розраховують коефіцієнт посилення l антени за формулою
Точніші вимірювання можна зробити за допомогою генератора, що має калібрований вихід. Підключаючи генератор по черзі до антени і вібратора, що випробовується, домагаються, щоб індикатор в обох випадках давав одне і те ж показання. Тоді e=Pмакс/Pхв, (5) де Рмакс-потужність генератора, яка збуджує напівхвильовий вібратор, Рмін - потужність генератора, яка збуджує антену, що вимірювається. Так, наприклад, триелементна антена з директором та рефлектором має e=4-6. Автор: А.Шур; 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
▪ Антибактеріальні пов'язки з дуріану ▪ У старінні інтелекту винна генетика ▪ Прогулянка лісом нормалізує кров'яний тиск та покращує настрій
▪ розділ сайту Цифрова техніка. Добірка статей ▪ стаття Вино якої країни ви надаєте перевагу в цей час дня? Крилатий вислів ▪ стаття Що таке первинні кольори? Детальна відповідь ▪ стаття Пов'язки на голову. Медична допомога ▪ стаття Неінвертуючий лінійний підсилювач. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Стабілізований блок живлення УМЗЧ. 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