|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Pionowe podawanie z góry. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Anteny HF W artykule omówiono zasady tworzenia i praktyczne projektowanie wielopasmowych anten pionowych z zasilaniem górnym. Są szczególnie wygodne do pracy w terenie lub w warunkach ekspedycyjnych, ale mimo to można je wykorzystać w domowej „szopie”, zajmując niewiele miejsca i zapewniając dobre parametry. Problem stworzenia prostej i skutecznej anteny wielopasmowej nadal dotyczy prawie każdego krótkofalowca. Najczęściej zwraca się uwagę na konstrukcje anten pionowych, ponieważ zajmują one mało miejsca, są łatwiejsze w instalacji i mają optymalną charakterystykę promieniowania (DN) dla komunikacji DX: z zerem w kierunku zenitu i maksimum w kierunku horyzont i brak kierunkowości azymutalnej, co pozwala na łączność radiową z korespondentami w dowolnym kierunku. Liczne znane konstrukcje pionów zasilanych od dołu mają wady związane z nieefektywnym wykorzystaniem całej wysokości masztu na zakresach wysokich częstotliwości oraz trudnością ustawienia obwodów barierowych (drabinek) lub innych urządzeń umieszczonych na znacznej wysokości oraz, w rzeczywistości zmieniając antenę w wielopasmową. W pierwszej części artykułu zastanowimy się, jakie korzyści i udogodnienia pojawiają się, gdy punkt zasilania jest przesunięty w górę wzdłuż pionowego przewodnika promieniującego. Dla zwięzłości nazwijmy opisaną antenę GDP - pionem górnego kanału. Projekt PKB Wzdłuż przewodu promieniującego pionu, jak w każdej innej antenie, zainstalowana jest stojąca fala prądu z zerem na górze, więc punkt zasilania nie może być umieszczony blisko samej góry - impedancja wejściowa będzie zbyt duża. Przesuwając punkt zasilania od góry w dół dochodzimy do miejsca, w którym prąd jest już znaczny, a napięcie mniejsze niż u góry, więc rezystancja wejściowa (równa stosunkowi napięcia do prądu) maleje. W punkcie zasilania środkowy przewód zasilacza koncentrycznego przymocujemy do górnej części pionu, a oplot… nigdzie go nie przypinajmy. Wtedy prąd będzie płynął z punktu zasilania wzdłuż zewnętrznej powierzchni oplotu iw tym samym kierunku co w górnej części pionu. Koncepcja ta została przedstawiona w artykule [1], w jego trzeciej części, nawiązującej do rys. 19. Tam proponuje się wykorzystanie prądu w oplocie do poprawy DN. Postępując zgodnie z tymi zaleceniami, prąd na części oplotu uczynimy prądem głównym promieniującym. Należy zauważyć, że prądy po zewnętrznej i wewnętrznej stronie oplotu zasilającego nie są ze sobą w żaden sposób powiązane ze względu na bardzo małą grubość warstwy naskórkowej w objętości przewodnika, są sobie równe tylko na górnej odcięcie warkocza. na ryc. 1, schematycznie pokazuje rzutowaną pionowość, a na ryc. 1b - obecny w nim rozkład. Punkt karmienia A jest oznaczony kółkiem (grafika programu MMANA). Tutaj środkowy przewód jest podłączony do góry o długości 3 metrów, a oplot pozostaje wolny. Sinusoidalny rozkład prądu pozostanie zarówno w górnej części pionu, jak i na oplocie. W punkcie B, w odległości połowy fali od szczytu wibratora anteny w odległości 10 metrów, powstaje węzeł prądu (patrz skrajny lewy wykres rozkładu prądu na ryc. 1, b). W tym miejscu należy umieścić obwód blokujący, aby zatrzymać dalszy przepływ prądu w dół plecionki.
Kontur najłatwiej wykonać w postaci wnęki kablowej, nie naruszając jej integralności [2, 3]. Mamy już antenę pionową o zasięgu 10 metrów. Jego konstrukcja jest pokazana na rys. 2, A. Antenę można wykonać w całości z kabla koncentrycznego, używając tylko oplotu górnej części kabla jako górnej części. Niezależnie od tego, czy podłączyć do niego przewód wewnętrzny, czy nie, prąd nadal będzie płynął tylko przez oplot. Zawieszają antenę na dielektryku (grubej żyłce) z gałęzi drzewa itp., Konieczne jest jedynie zapewnienie mocnej mechanicznej wiązki segmentów kabla w punkcie zasilania, ponieważ jest mało prawdopodobne, aby centralny przewodnik utrzymał ciężar cały podajnik i "balun". Inną opcją jest przymocowanie anteny do cienkiego suchego masztu świerkowego lub sosnowego (wilgotne drewno wprowadza zauważalne straty) lub do pręta z włókna szklanego. W takim przypadku wskazane jest wykonanie górnej części metalowej rurki. Wróćmy do konturu. Wnęka kablowa ma znaczną indukcyjność L i jednocześnie pojemność między poszczególnymi zwojami, przy czym główną rolę odgrywa pojemność między pierwszym a ostatnim zwojem. Całkowita równoważna pojemność C zamyka zatokę. Zatem cewka kabla dla prądów HF jest obwodem równoległym, którego równoważny obwód pokazano na ryc. 2, b. Częstotliwość jego strojenia można zmieniać wybierając ilość zwojów, ich średnicę oraz kolejność ułożenia - umieszczając pierwszy zwój bliżej ostatniego zwiększamy pojemność i obniżamy częstotliwość Aby dostroić do częstotliwości 28,5 MHz, wystarczą trzy zwoje o średnicy 13 cm [3]. Ciekawe, że nawet jeśli prąd nie zostanie całkowicie zablokowany na oplocie, to pozostały prąd poniżej obwodu popłynie w tym samym kierunku co w antenie - w końcu obwód odwraca fazę, mając równe i przeciwfazowe oscylacje na zaciskach . Dlatego pozostały prąd na dnie kabla nie zepsuje DP, a nawet go nieco poprawi. Teraz nakreślono ważne zalety GDP: po pierwsze, można dostroić antenę (wybrać średnicę cewki kabla i jego położenie wzdłuż wysokości pionowej) od dołu, pięć metrów poniżej najwyższego punktu, a po drugie, punkt zasilania A można umieścić w dowolnym miejscu w pionie, osiągając żądaną impedancję wejściową anteny, nie są wymagane żadne dodatkowe urządzenia równoważące. Koncentrując się na dostępnym 75-omowym kablu telewizyjnym, wskazane jest nieznaczne przesunięcie punktu zasilania A w dół względem środka bieżącej półfali, podczas gdy rezystancja wejściowa nieznacznie wzrośnie w porównaniu z rezystancją zasilanego wibratora półfalowego środek (73,1 oma dla nieskończenie cienkiego i nieco mniej dla wibratora o skończonej grubości). Biorąc pod uwagę często spotykaną długość rur duraluminiowych, równą 3 metrom, dobrano długość górnej części. Dlaczego nie 2 metry? Aby antena działała lepiej na innych pasmach. W zakresie 15 metrów obwód B nie jest już dostrojony do rezonansu i reprezentuje tylko pewną rezystancję indukcyjną dla tych częstotliwości (patrz rys. 1 w [3]), będąc niejako cewką przedłużającą. W rezultacie długość połowy fali zmniejsza się z 7,1 do 5,82 m (patrz ryc. 1). W tej odległości od szczytu pionu będzie obecny węzeł i tutaj włączamy drugi obwód blokujący C, dostrojony do częstotliwości 21,2 MHz (częstotliwość środkowa z zakresu 15 metrów). Kontynuując proces dalej, włączamy trzeci obwód D, już dostrojony do częstotliwości 14,15 MHz (środek pasma 20-metrowego), i zobaczymy, że dla pasma 40-metrowego długość naszego pół- pion fali wynosił zaledwie 9 metrów. Tak znaczne skrócenie w zakresie 40 metrów było spowodowane połączonym wpływem obwodów B, C i D, które przy częstotliwości 7 MHz mają rezystancję indukcyjną i służą jako „rozszerzające” cewki. Gdy wibrator półfalowy jest skracany, zmniejsza się jego odporność na promieniowanie, odniesiona do antynody (miejsca maksimum) prądu. Z drugiej strony punkt zasilania A w miarę zmniejszania się częstotliwości okazuje się większy w stosunku do prądu maksymalnego i rezystancja wejściowa równa rezystancji promieniowania przeliczona na punkt zasilania rośnie. Te dwa procesy w dużym stopniu znoszą się nawzajem, a impedancja wejściowa pozostaje mniej więcej stała w całym zakresie. Cały ten projekt został łatwo i szybko wykonany za pomocą programu MMANA, a po pewnej optymalizacji (nie jestem pewien, czy nie można tego dalej poprawić), antena pokazana na rys. 1. Impedancja wejściowa anteny w zakresach 10, 15, 20 i 40 metrów okazała się odpowiednio 78, 67, 69 i 61 omów przy zerowej reaktancji, co zapewnia dobre dopasowanie (SWR mniejszy niż 1,2 przy średniej częstotliwości zakresów). Podczas obliczeń uzyskano następujące wartości parametrów obwodów równoważnych (częstotliwość, indukcyjność, pojemność): V - 28 MHz, 5 mH, 1,6 pF; C-19,5 MHz, 21,2 mH, 2 pF; D - 28 MHz, 14,15 mH, 3,2 pF. Być może najważniejszą zaletą zaprojektowanego pionu jest to, że nie wymaga on ani „ziemi”, ani radiali. Pozostaje zdecydować, jak obniżyć podajnik dalej od dolnego punktu pionu (patrz ryc. 1, a). Wiemy już, jak nawinąć kolejną cewkę tego samego kabla, aby utworzyła pętlę dostrojoną do 7,05 MHz. Możliwe jest również inne rozwiązanie - tuż pod konturem D przymocuj do płaszcza kabla trzy do czterech krótkich (około 1,5 m długości) poziomych lub nachylonych promieni. Doprowadzą długość elektryczną anteny do połowy fali w zakresie 40 metrów. Krótkie promienie nie eliminują potrzeby stosowania pętli barierowej, ale będzie ona teraz umieszczona bezpośrednio pod promieniowym punktem połączenia. Połączenie indukcyjne tego obwodu z obwodem D (w końcu są teraz blisko) jest niepożądane. Zamiast obwodu w tym przykładzie wykonania odpowiednie są dławiki uzwojone tym samym zasilaczem na pierścieniach ferrytowych. Proces tworzenia PKB wydaje się prosty i dość oczywisty. Zacznij od najwyższego zakresu częstotliwości 10 metrów. Dobierając gęstość uzwojenia (średnicę) oraz, w niewielkim zakresie, położenie wzdłuż wysokości wnęki B, uzyskuje się akceptowalny SWR w tym zakresie. Po naprawieniu wnęki taśmą elektryczną przełączają się na zasięg 15 metrów i powtarzają tę samą operację z wnęką C, nie dotykając dostrojonego obwodu B. I tak dalej, aż cała antena zostanie dostrojona na wszystkich pasmach. Antena kablowa, na przykład RK-75-4-11, szczególnie dobrze sprawdza się w warunkach terenowych. Jest skonfigurowany, może być w terenie, jeśli transceiver jest wyposażony w miernik SWR. W warunkach stacjonarnych GDP można prawdopodobnie wykonać z rurek duraluminiowych oddzielonych wkładkami dielektrycznymi w miejscach B, C, D oraz na dolnym końcu. Nad wkładkami umieszczone są cewki wygięte z miękkiej rurki miedzianej lub aluminiowej (można użyć taśmy). Kondensatory obwodów muszą być wysokonapięciowe, ponieważ obwody znajdują się w antywęzłach napięcia. W takim przypadku kabel powinien przebiegać prosto we wszystkich rurach, ale aby uniknąć prądu na oplocie, należy nałożyć na niego kilka pierścieni ferrytowych oraz nawinąć dławik blokujący lub kilka dławików na pierścieniach ferrytowych o dużej średnicy blisko dolnej granicy PKB. Ta wersja PKB nie została obliczona i nie została stworzona. Na zakończenie tej części – jeszcze jeden perspektywiczny wariant PKB. Aby antena działała również w zasięgu 80 metrów, w dolnym punkcie pionu (patrz ryc. 1, a) konieczne jest zainstalowanie obwodu barierowego dostrojonego do częstotliwości 7,05 MHz, a poniżej osłony kabla ( dolna rura w wersji stacjonarnej) uziemienie lub podłączenie do systemu radiali o długości 20 m. Wówczas antena będzie pracować na częstotliwości 3,6 MHz jako ćwierćfalowy GroundPlane skrócony o indukcyjności z podniesionym punktem zasilania. Przenośny dwuzakresowy PKB Pierwsza praktyczna wersja PKB powstała w trybie pilnym, „na kolanie”, gdy zaszła konieczność rozmieszczenia radiostacji redakcji magazynu „Radio” na wystawie NTTM-2002. Ogromny pawilon z ażurowymi metalowymi stropami i metalowymi okuciami przeszklonych ścian wykluczał umieszczenie anteny wewnątrz budynku ze względu na całkowite ekranowanie sygnałów i wysoki poziom zakłóceń. Na szczęście udało się zamontować pion na dachu kabiny wentylacyjnej i przeprowadzić kabel do szybu wentylacyjnego. Rok później, na kilka dni przed otwarciem wystawy „Expo-Science 2003” (patrz „Radio”, 2003, nr 8, pierwsza okładka), los sprawił nieprzyjemną niespodziankę. Dach podobnego pawilonu, w którym odbywała się wystawa, był płaskim boiskiem, większym od piłkarskiego, pokrytym papą. Obrywanie, wbijanie gwoździ, haków itp. oraz korzystanie z szybów wentylacyjnych było surowo zabronione. Mogliśmy mówić tylko o wolnostojącej antenie z zasilaczem opadającym wzdłuż zewnętrznej ściany i wchodzącym do budynku przez szparę w drzwiach. Sytuacja wydawała się beznadziejna, ale kilka godzin modelowania programem MMANA i dwa wieczory „dokańczania” PKB rozwiązały problem. Potrzebowaliśmy co najmniej dwóch zakresów: 20 i 40 metrów. To na nich zaprojektowano antenę. Rozłożony i złożony zmieścił się do torby o średnicy 30 i wysokości 160 cm, z łatwością można go było przenosić jedną ręką (nie były ważone, ale cewka kabla jest wielokrotnie cięższa) i przywieziony na wystawę w metro. Po półtorej godziny spędzonej na jego instalacji i rozwiązaniu problemów organizacyjnych (okablowanie zasilające, sieć, stół itp.) zapewniał łączność z Syberią, Europą Zachodnią, a następnie z bardziej odległymi korespondentami. Szkic anteny pokazano na ryc. 3. Górna część GDP powyżej punktu zasilania A wykonana jest z trzech rurek duraluminiowych włożonych jedna w drugą (środkowa to kijek narciarski, górna bardzo lekka i cienkościenna). Punkty zasilania A do obwodu B jako element promieniujący 1 stanowi oplot kablowy, którego środkowy przewód jest połączony z górną częścią anteny 2. Poniżej obwodu B cztery promienie 3 są połączone z oplotem kablowym wykonanym z cienkiej stalowej murowany przekrój prostokątny (od firanek). Zewnętrzne końce radiali są połączone ze sobą segmentami kabla koncentrycznego, który służył swoim wiekom, o długości 2,5 m (zastosowano tylko oplot). Zwiększa to efektywną powierzchnię powstałej „wirtualnej ziemi”.
Ponieważ antena została zaprojektowana jako antena dwupasmowa, zdecydowano się na zastosowanie jednego obwodu równoległego B, strojonego nieco powyżej częstotliwości 7 MHz. W zasięgu 40 metrów ma reaktancję indukcyjną i służy jako cewka przedłużająca, dostrajająca antenę w rezonans. W zasięgu 20 metrów obwód ma pojemność i skraca długość elektryczną anteny, ponownie dostrajając ją do rezonansu. Parametry konturu dla danych wymiarów anteny zostały zoptymalizowane za pomocą programu MMANA poprzez umieszczenie radiali na wysokości 0,2 m nad doskonale przewodzącym gruntem (w ten sposób staraliśmy się uwzględnić wpływ żelbetowego dachu pawilonu). Symulacja dała częstotliwość strojenia pętli 7,6 MHz przy indukcyjności 1,24 μGy i pojemności 355 pF. Niemożliwe jest wykonanie obwodu o tak dużej pojemności z cewki kabla, dlatego zastosowano konwencjonalne kondensatory i cylindryczną cewkę kabla, które zapewniają wysoki współczynnik jakości. Cechy konstrukcyjne wytworzonego PKB pokazano na ryc. 4. Kontur jest umieszczony w cylindrycznym korpusie 4, który ma solidne dno, odlane ze stopu aluminium i stosunkowo cienkie ścianki z duraluminium. Autor wykorzystał wirujący zbiornik ze starej pralki (na przykład „Syberia”). Wymiary ciała nie są krytyczne (25...30 cm średnicy i wysokości). Otwory w dnie nie są zaślepiane – służą do odprowadzenia deszczówki i skroplin, które przypadkowo dostały się do środka. Radiale 4 są mocowane do dolnej części nadwozia za pomocą 3 śrub.W tych połączeniach nie jest wymagana specjalna siła, ponieważ promienie leżą swobodnie na powierzchni dachu. Dolny element nośny pionu 1 wykonany jest z kawałka plastikowej rury instalacyjnej o średnicy 2.5...3 cali. Do zamocowania rury 1 do dna obudowy 4 oraz do zamocowania górnego elementu promieniującego 2 służą cylindryczne występy 5. Mogą być one wykonane zarówno z metalu, jak iz materiału dielektrycznego. W górnym występie wywiercony jest promieniowy otwór, przez który środkowy przewód kabla jest połączony z górnym elementem promieniującym 2 za pomocą zacisku 6. Daje to również wytrzymałość mechaniczną temu zespołowi. Przed przykręceniem końcówki do rury nr 1 założyć jasną plastikową osłonę (niewidoczną na rys. 4), w której wykonane są otwory na rurę i kabel. Pokrywa jest opuszczana do korpusu 4, chroniąc obwód przed opadami atmosferycznymi. Górny koniec kabla musi być wyposażony w końcówkę stykową z otworem odpowiednim dla zacisku 6. Końcówka musi być mocno przymocowana do zewnętrznej izolacji kabla, izolując ją od oplotu. Centralny przewodnik jest połączony z płatkiem bez jego naprężenia, co zabezpieczy przewodnik przed zerwaniem podczas montażu i demontażu GDP. Cztery kolejne zaciski są zamocowane na zewnętrznych końcach promieni 3, a płatki styków są wstępnie przylutowane do końców segmentów kabla „sztucznej ziemi” 7, co znacznie przyspiesza montaż anteny. Ostateczną wytrzymałość całej konstrukcji dają cztery przedłużenia cienkiej żyłki, pokazane liniami przerywanymi na ryc. 3. Są one przywiązane do elementu 2 na górnym złączu rur oraz do końcówek na końcach promieni. Projekt obwodu jest jasny z ryc. 4. Na bocznej ściance obudowy 4 zamocowane złącze koncentryczne 8, najlepiej takie samo jak w radiostacji (pozwoli to nie zastanawiać się przy montażu anteny, który koniec zasilacza głównego powinien iść do anteny i który do transceivera) oraz płytkę montażową z dwoma płatkami 9. Drugi płatek, który ma kontakt z korpusem 4, jest zamocowany pod śrubą złącza 8. Oplot kabla, z którego nawinięta jest cewka, jest do niego przylutowany, i jeden zacisk kondensatora 10. Płatki płytki montażowej 9 nie powinny stykać się z korpusem 4. Do jednego z nich przylutowane są dwa przewody środkowe, a do drugiego oploty segmentów kabla i drugi zacisk kondensatora 10. Kondensator dla niezawodności składa się z dwóch kondensatorów KSO połączonych szeregowo na napięcie robocze 500 V o pojemności 680 pF. Dopuszczalne jest stosowanie innych kondensatorów wysokiego napięcia o wystarczającym stopniu hermetyzacji, aby wytrzymać wpływy atmosferyczne. Cewka obwodu zawiera 7 zwojów kabla PK-75-4-11, nawiniętych ciasno na plastikową rurkę 1. Indukcyjność cewki reguluje się na dwa sposoby: albo przesuwając całą cewkę wzdłuż wysokości rury (zbliżając ją do dolnej części obudowy 4 zmniejsza indukcyjność, zwiększając częstotliwość strojenia obwodu) lub podnosząc górne zwoje, zwiększając długość uzwojenia z powodu powstałych przerw między zwojami (w tym przypadku indukcyjność również maleje). Po związaniu zwoje są mocowane za pomocą taśmy izolacyjnej lub drucianego sznurka. Strojenie anteny jest łatwe. Po zmontowaniu i ustawieniu w miejscu pracy (w przypadku silnego wiatru warto „obciążyć” końce radiali 3 workami z piaskiem lub innymi ciężkimi przedmiotami), podłącz antenę do radiotelefonu kablem głównym . Po usunięciu zależności częstotliwości SWR w zakresie 40 metrów określa się, gdzie należy przesunąć częstotliwość strojenia pętli, aby minimum SWR mieściło się w środku zakresu. Na przykład, jeśli minimum SWR jest poniżej 7 MHz, należy zmniejszyć indukcyjność cewki, a jeśli jest powyżej 7,1 MHz, należy ją zwiększyć. Z reguły wystarczy jedna, maksymalnie dwie poprawki. Następnie sprawdź SWR w zakresie 20 metrów. Tam antena jest bardzo szerokopasmowa, a korekta z reguły nie jest wymagana. Jeśli jednak pojawiła się taka potrzeba, konieczna jest zmiana stosunku konturów L i C i ponowne ustawienie anteny w zakresie 40 metrów. Zwiększenie indukcyjności obwodu przy jednoczesnym zmniejszeniu pojemności obniża częstotliwość strojenia anteny w zakresie 40 metrów i zwiększa ją w zakresie 20 metrów, czyli „rozprasza” częstotliwości rezonansowe anteny. W naszym kraju po pojedynczej regulacji antena zamontowana na żelbetowym dachu dawała SWR bliski jedności w obu zakresach. Podczas eksploatacji anteny okazało się, że dobrze sprawdza się w zasięgu 15 metrów, choć SWR jest tam wyższy. Możliwości automatycznego tunera transceivera IC-746 były wystarczające, aby go dostroić. Zaproponowana koncepcja VHF otwiera szerokie możliwości projektowania prostych wielopasmowych anten pionowych. Nawet jeśli radioamatorowi nie uda się dobrze dostroić GDP, to i tak może być pewien, że górna, około pięciometrowa część jego pionu będzie promieniować i to we właściwe miejsce - w kierunku horyzontu, a to jest klucz do pomyślnych wyników w DXinge. literatura
Autor: Vladimir Polyakov (RA3AAE), Moskwa
Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
▪ Nowy materiał wyłapuje cząsteczki dwutlenku węgla ▪ Kobiety w sporcie wyprzedzą mężczyzn w 2156 ▪ Zestaw pamięci DDR4-3200 128 GB ▪ API firmy Logitech połączy wszystkie urządzenia w inteligentnym domu
▪ sekcja witryny Notatki z wykładów, ściągawki. Wybór artykułu ▪ artykuł Stań na gardle własnej piosenki. Popularne wyrażenie ▪ Artykuł Gdzie mieszkają wampiry? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Łotrzyk. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy
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