|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ O wpływie trawersu metalowego na działanie anteny. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Anteny. Teoria W proponowanym artykule autorzy podjęli próbę wyjaśnienia zaleceń dostępnych w literaturze krótkofalowej, dotyczących wpływu trawersu metalowej anteny na wibrator półfalowy. W rezultacie otrzymano wartości korekcyjne długości wibratora, odpowiednie do praktycznego zastosowania, w zależności od stosunku wymiarów „przesuwu wibratora”, częstotliwości pracy i odległości wibratora od końca trawersu , dla trzech głównych sposobów jego mocowania. Metalowy trawers nośny, na którym osadzone są elementy anteny wibracyjnej, znajduje się w polu bliskim anteny i może mieć istotny wpływ na jej parametry. W szczególności korekty wymagają wymiary wszystkich elementów anteny „kanału falowego”, obliczone bez uwzględnienia takiego wpływu. W dostępnej autorom literaturze nie odnaleziono szczegółowej analizy tego efektu, metod jego uwzględnienia ani skutecznej, pracochłonnej korekty. W opisach anten co najwyżej jest wzmianka, że wymiary podane są do montażu na metalowej trawersie o określonej średnicy [1] lub jest wzmianka, że w paśmie 432 MHz sposób mocowania wibratorów do konstrukcja nośna ma duży wpływ na właściwości anteny [2] . W [3] zaleca się wydłużenie wibratorów o 0,5...1% w przypadku obecności trawersy metalowej, natomiast w [4] podano zalecenie konieczności uwzględnienia wpływu trawersu poprzez zwiększenie obliczoną długość wibratorów pomniejszoną o 2/3 średnicy trawersu. W książce [5] zauważono, że dla odbłyśnika i ostatniego reżysera warunek „2/3” obowiązuje tylko wtedy, gdy odpowiednie końce trawersu wystają co najmniej o pięć średnic trawersu. W rosyjskim tłumaczeniu książki K. Rothammela i A. Krishke [6] odnotowuje się przybliżenie i ograniczenia empirycznej reguły „2/3” oraz wpływ sposobu mocowania elementu i grubości i wskazany jest kształt przekroju poprzecznego trawersu. W tym samym miejscu, nawiązując do prac DL6WU [7, 8], podana jest krótka tabela poprawek na długość elementów pasywnych anten „kanałowych” w pasmach 145 i 432 MHz. Metodologia i modele Wpływ trawersu przewodzącego na długość rezonansową wibratora półfalowego badano metodą symulacji elektrodynamicznej z wykorzystaniem programu WIPL [9], który służy do analizy struktur promieniujących i rozpraszających drutów i płytek bez uwzględnienia strat. Zamodelowano trzy typowe sposoby symetrycznego mocowania wibratora okrągłego do trawersu sześciokątnego (rys. 1): 1 - wibrator jest odizolowany od trawersu, osie wibratora i trawersy nie przecinają się; 2 - wibrator jest odizolowany od trawersu, ich osie przecinają się; 3 - wibrator jest podłączony do trawersu (jest dobry kontakt elektryczny - spawanie), osie wibratora i trawersu przecinają się.
Uważano także, że na trawersie znajduje się tylko jeden wibrator i nic poza trawersem nie wpływa na jego długość rezonansową. Poniżej omówione zostanie działanie wibratorów nierezonansowych w antenach wieloelementowych oraz korekta ich długości. Dokładną długość rezonansową wibratora półfalowego o zadanej średnicy przy symetrycznym wzbudzeniu przy danej częstotliwości wyznaczono z warunku X=0, gdzie X jest częścią urojoną złożonej rezystancji wejściowej Z=R+jX wibratora. Najpierw wyznaczono długość rezonansową Lo w wolnej przestrzeni (bez trawersu), a następnie analogicznie długość rezonansową L w danych warunkach mocowania elementu do danej trawersy. Wymaganą wartość korekty obliczono jako l=L-Lo lub jako procent jako σ=(l/Lo)·100%. Wpływ na długość rezonansową sposobu mocowania elementu na trawersie (1, 2), średnicę b trawersy zastępczej o przekroju kołowym, długość wystającego końca trawersy t przy zawieszeniu wibratora zamocowanego na jego końcu, średnicy wibratora d i jego długości (pośrednio poprzez częstotliwość f, która wyznacza długość fali X), a także wpływ szczeliny s pomiędzy wibratorem izolowanym a trawersem. W tabeli. W tabeli 1 przedstawiono przedziały względnych parametrów modelowania, których wyniki są następnie wykorzystywane do uzyskania empirycznie obliczonych zależności. Do trawersu sześciokątnego z metodą mocowania wibratora 3, wielkość b=1,09D. Na podstawie wyników symulacji można oszacować „długość czynną” trawersu, czyli taką odległość wibratora od końców trawersu, której zwiększenie praktycznie nie powoduje zmiany wartości korekcji pokazany na ryc. 2. Uwzględniając ograniczenia programu WIPL, do modelowania w zakresie częstotliwości 150...1200 MHz i w całym zakresie średnic trawersu 7,4...29,6 mm przyjmuje się długość efektywną t1 równą 92 mm.
Wyniki symulacji Na ryc. Na rysunkach 2 - 4 przedstawiono wykresy selektywne pokazujące charakter zależności poprawki od parametrów symulacji. Zwróćmy uwagę na pewne ogólne prawidłowości. Obecność metalowej trawersy, której grubość jest większa niż grubość wibratora, przy wszystkich sposobach mocowania prowadzi do zauważalnego skrócenia elektrycznego wibratora, czyli do wzrostu jego częstotliwości rezonansowej. Aby przywrócić długość rezonansową na poprzedniej częstotliwości, należy zwiększyć obliczoną długość wibratora o wielkość skrócenia l. Analiza wykazała, że efekt ten wynika z prądów poprzecznych trawersu. Dlatego nie można go wykryć poprzez symulację przesuwu przy użyciu programów dla cienkich przewodów (MININEC, ELNEC, MMANA), gdzie uwzględniane są jedynie prądy wzdłużne przewodów, nawet jeśli określono odpowiednio dużą średnicę drutu. Z rys. 2 wynika, że im dłuższy wibrator, tym mniejsza wartość poprawki l. Przy częstotliwościach 600 i 1200 MHz efekt rezonansu trawersu jest zauważalny, choć nieistotny. Wpływ trawersu jest najbardziej wyraźny w połączeniach wykonanych metodą 3, a przy montażu wibratora bez styku elektrycznego w sposób istotny zależy od wielkości szczeliny s w metodzie 1 i prawie nie zależy od wielkości szczeliny (w rozsądnych granicach) w opcji montażu 2. Wartość korekcji dla danej grubości trawersu zależy od grubości wibratora (rys. 3): dla połączeń ze stykiem typu 3, wraz ze wzrostem średnicy wibratora, zauważalnie maleje, dla połączeń typu 2 bez kontaktu wręcz przeciwnie, wzrasta, a w metodzie 1 taka zależność jest bardzo mała i praktycznie nie występuje przy zerowym luzie. Wpływ częstotliwości zmniejsza się do umiarkowanego wzrostu wartości l wraz ze wzrostem częstotliwości - 1,5 ... 2 razy w zakresie 100 ... 1200 MHz.
Największy wpływ na wartość korekty ma grubość (średnica) trawersu (rys. 4). Zatem przy częstotliwości 800 MHz, średnicy wibratora 2 mm (długość rezonansowa bez trawersu 176,2 mm) i średnicy poprzeczki b = 14,8 mm korekcja wyniosła 9,74 mm (co, nawiasem mówiąc, w tym przypadku jest bliskie do wartości 2b/3, podawanej w literaturze jako zalecenie korekty długości dowolnego wibratora z przyłączem III typu). Dwukrotny wzrost b spowodował wzrost I 3-krotny, a dwukrotny spadek - odpowiedni spadek l 2,47-krotny.
Znaczący wzrost korekcji przy odsunięciu miejsca zamocowania wibratora od końca trawersu stwierdza się do odległości 3...5 średnic trawersu (rys. 4), a także w przypadku zamocowania wibratora na na samym końcu ciągu ciągu (t = 0), wówczas wartość l może wynosić około 60..70% wartości maksymalnej. Na ryc. 5 przedstawia szkice kilku modeli o przekroju prostokątnym i kwadratowym.
Na modelu według rys. 5a wykonano obliczenia poprawek dla porównania z podobnym sposobem mocowania (1) na trawersie sześciokątnej o tych samych średnicach przekroju kołowego, co odpowiada metodzie 3 (b = 14,8 mm). Porównanie to pokazano na ryc. 6, z którego wynika, że w tym przypadku, gdy wibrator jest ustawiony równolegle do jednej z ścian trawersu kwadratowego, wpływ takiego trawersu jest zauważalnie silniejszy. Średnicę trawersu kołowego, równoważną trawersowi kwadratowemu z mocowaniem wykonanym według metody 3 (rys. 5, d), przyjmuje się jako b = 1.14D.
Praktyczne zastosowanie Na podstawie wyników modelowania dla różnych sposobów mocowania wibratora do trawersu uzyskano wyrażenia empiryczne wiążące wartość wymaganej poprawki z danymi wyjściowymi (wymiarami i częstotliwością). Aby znaleźć te zależności, zastosowano procedury regresji wielokrotnej (Stat-graphtcs plus v.2.1 [10]). Błąd średniokwadratowy przy obliczaniu względnej wartości poprawki l/b według wzorów wynosi 0,0115 dla metody mocowania 1, 0,00758 dla metody mocowania 2 i 0,0132 dla metody 3. Wzory obliczeniowe są bardzo kłopotliwe i nie są podane Tutaj. Na podstawie uzyskanych wzorów opracowano programy obliczeniowe. Teksty programu: boom_r.bas w języku rosyjskim i boom_e.bas w języku angielskim w Turbo-Basic, a także pliki wykonywalne odpowiednio boom_r.exe i boom_e.exe stąd. Wprowadzanie danych odbywa się w trybie dialogowym z ograniczeniami zgodnie z tabelą. 1. Ponieważ programy działają na rozmiarach względnych, zakres częstotliwości obliczeń nie jest ograniczony zakresem symulacji.
W tabeli Na rysunku 2 przedstawiono dla porównania wartości korekcji (metoda montażu 3) dla częstotliwości 432 MHz, uzyskane przez DL6WU [8] dla nieznanej średnicy elementu d i obliczone za pomocą naszego programu dla trzech wartości d.
Wibratory bezrezonansowe Uzyskane wyniki można również wykorzystać do korekcji długości nierezonansowych wibratorów pasywnych anten „kanałowych”. Aby to zrobić, należy najpierw obliczyć względną wartość b poprawki dla wibratora rezonansowego w tych samych warunkach. Program belki przelicza korekcję bezwzględną l (w milimetrach) na względne σ (w procentach). Następnie tę samą wartość poprawki względnej l przykłada się do obliczonej (z wyłączeniem wpływu przesuwu) długości wibratora biernego i w rezultacie otrzymuje się wartość bezwzględną poprawki. Przykładowo obliczona długość reflektora o średnicy 20 mm przy częstotliwości 50 MHz wynosi 3060 mm. Średnica trawersu b=80 mm, t=140 mm, rodzaj mocowania 3 lub typ 1 z luzem s=20 mm. Obliczenia według programu belki dają korektę l=32,74 mm (σ=1,15%) dla typu mocowania 3, l=8,44 mm (σ=0,3%) - dla typu 1 Dlatego w pierwszym przypadku konieczny jest odbłyśnik wydłużyć go o 1,15% szacowanej długości, tj. o 3060-0,0115 = 35,2 mm, a w drugim o 0,3% szacowanej długości, tj. o 3060 0,003 = 9,18 mm. Technikę tę, z błędem przesunięcia fazowego do ±3°, można zastosować w przypadku wibratorów, których długość różni się od wibratorów o ±10% lub mniej. Wpływ trawersu bez korekcji może w tym przypadku prowadzić do odchylenia fazowego do ±15°. Wpływ innych wibratorów można również łatwo uwzględnić, korzystając z prostych symulatorów anten przewodowych, takich jak MININEC itp. Przydatność tej techniki sprawdzono w praktyce, w szczególności przy opracowywaniu stacjonarnych 11-elementowych anten „kanałowych” w zakresie 820…875 MHz dla zdalnych abonentów telefonii komórkowej. Obliczone długości wszystkich elementów (d = 5,6 mm) zwiększono o 2,3% w przypadku montażu na trawersie aluminiowej o średnicy 15 mm według metody 2 przy długości wystających końców trawersu co najmniej 60 mm. Jeśli jednak element (odbłyśnik lub ostatni kielich) montowany jest w odległości 10 mm od końca trawersu, jego długość należy zwiększyć jedynie o 1.5%. Mamy nadzieję, że uzyskane wyniki będą przydatne dla radioamatorów, a także konstruktorów i projektantów anten wibracyjnych dla telewizji, radiokomunikacji i innych zastosowań. Pytania, opinie, sugestie, komentarze i krytykę zostaną przyjęte z wdzięcznością pod adresem: . Autorzy są wdzięczni V. V. Krylovowi i I. P. Kovalevowi za cenne rady i uwagi. literatura
Autorzy: A. Grechikhin (UA3TZ), N. Seleznev, Niżny Nowogród
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Karta graficzna GeForce GTX 960 ▪ Kolorowe urządzenia wielofunkcyjne Konica Minolta bizhub C3, C458 i C558 A658 ▪ Cyfrowa kamera wideo z wbudowanym dyskiem twardym
▪ sekcja serwisu Słowa skrzydlate, jednostki frazeologiczne. Wybór artykułu ▪ artykuł Jamesa Richardsona. Słynne aforyzmy ▪ Artykuł Seria trójstronna. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Budowa kaskady hybrydowej. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony