|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Małogabarytowe anteny przenośnych stacji łączności SV. Część 1. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Anteny VHF Wprowadzenie Powszechne korzystanie z komunikacji mobilnej na 27 MHz rodzi kwestię anten do takiej komunikacji. Sprawę komplikuje fakt, że stosowanie anten ćwierćfalowych – których długość wynosi 27 metra dla pasma 2,7 MHz – jest w wielu przypadkach niedopuszczalne. Stosowanie skróconych anten wiąże się z szeregiem konkretnych zagadnień, które nie są uwzględniane w literaturze popularnej, ale jeśli nie są znane, skuteczność komunikacji MW może znacznie się pogorszyć. W przypadku przenośnych radiotelefonów CB stosuje się głównie asymetryczne anteny biczowe. To się z tym wiąże. że inne typy anten są po prostu prawie niemożliwe do użycia z tego typu radiem. 1. Działanie elektrycznie krótkich anten stacji przenośnych Elektrycznie krótka antena składa się zarówno z samej anteny, która zawiera element promieniujący, jak i elementów jej układu dopasowującego oraz układu uziemiającego. Zgodnie z nim na całkowitą rezystancję anteny Ra składa się rezystancja sworznia (Rsh) i rezystancja jego uziemienia (Rg) (ryc. 1).
Zawarte w formule i „odporność środowiska” Rav. która maleje wraz ze wzrostem liczby przeciwwag i długości anteny. Ra=Rsh+Rz+Rcp Przydatna energia RF jest rozpraszana przez Rsh, więc musisz dążyć do zmniejszenia wartości Rc i Rcp. W ogólnym przypadku, stosując specjalne metody, można zmierzyć rezystancję „uziemienia”, jednak w praktyce można przyjąć, że rezystancja obudowy radiostacji CB o długości 20…30 cm, stosowanej jako przeciwwagi, dla tej formuły wynosi co najmniej 150 ... 300 Ohm. Kontakt z ludzką ręką nie zmienia znacząco wartości. Jednak podłączenie rezonansowej przeciwwagi ćwierćfalowej o długości 2,7 metra zmniejsza rezystancję uziemienia Rz. Już jedna przeciwwaga zmniejsza rezystancję Rz w przybliżeniu do wartości nie większej niż 50 ... 60 Ohm. aw obecności trzech-czterech przeciwwag Rz można uznać za znikomą wartość 5 ... 10 omów. Rezystancja medium jest określona przez interakcję szpilki anteny z jej układem „ziemnym”. Jeśli w pełnowymiarowej ćwierćfalowej antenie biczowej oddziaływanie to występuje na dużej przestrzeni i ma w rezultacie znikomą wartość, to w antenach skróconych oddziaływanie elektromagnetyczne krótkiej anteny z krótką przeciwwagą zachodzi w ograniczonej objętości przestrzeni . Co więcej, każda interwencja w tej objętości znacznie zmienia opór medium i. w związku z tym ma znaczący wpływ na parametry takiego systemu antenowego. Co więcej, w takim układzie antenowym ze skróconymi elementami, znaczny wzrost jednego z nich. na przykład szpilka do wartości ćwierćfalowej lub przeciwwaga nie powoduje znaczącego spadku Rcp. I tylko wzrost (tj. wydłużenie) zarówno sworznia, jak i przeciwwagi powoduje spadek Rcp. Już z tego możemy wywnioskować, że rezystancja krótkiej anteny stacji CB nie jest wartością stałą, ale zmienną, która w szczególności zależy od położenia ciał obcych (w tym operatora) względem anteny. W ogólnym przypadku dobrze dobrana antena pod wpływem tych czynników może się kompletnie nie dobrać. Wynika z tego, że stopień wyjściowy nadajnika radiostacji MW musi być tak zaprojektowany, aby niedopasowanie takie nie wpływało znacząco na jego działanie, a po wyeliminowaniu przyczyn niedopasowania stopień wyjściowy nadal funkcjonuje normalnie. Aby to zrobić, konieczne jest, aby tranzystor wyjściowy miał 3 ... 4-krotny margines mocy. Potrzebna jest również kompromisowa wersja obwodu dopasowującego P-loop. umożliwiając pracę na złożonym zmiennym obciążeniu. Konieczne jest wyeliminowanie samowzbudzenia przy zmianie parametrów anteny. Już te wymagania. zaprezentowane stopniom wyjściowym wyłączników stacji przenośnych pokazują, że warto bardzo poważnie potraktować ich konstrukcję. W przypadku mobilnego radia samochodowego działającego na stacjonarnej antenie samochodowej wymagania dotyczące RA są znacznie niższe. Wynika to z zastosowania karoserii jako przeciwwagi, która jest dobrym „gruntem” dla anteny MW. Pin używany do samochodowej anteny CB. ma długość około metra, a w wielu przypadkach nawet dłuższą. Stwarza to warunki do działania anteny samochodowej z dużo większym efektem niż przenośna antena stacyjna. Nie bez znaczenia jest również brak ciał obcych w strefie oddziaływania prądów polaryzacji w układzie „trzpień antenowy – przeciwwaga”, co sprawia, że Rсp dla takich anten jest bardziej stabilny niż w stacjach przenośnych. Spośród wszystkich istniejących typów anten MW do stacji przenośnych można wyróżnić dwie grupy - anteny rezonansowe i nierezonansowe. Wśród skróconych anten biczowych z grupy rezonansowej można wyróżnić anteny spiralne oraz anteny biczowe wydłużone indukcyjnie. Spośród nierezonansowych anten biczowych zaleca się stosowanie tylko jednego typu - krótkiego kołka jako części wyjściowego obwodu rezonansowego. W tym przypadku pin jest kondensatorem pętli rozproszonej. 2. Antena spiralna Antenę helikalną można traktować jako otwarty rezonator helikalny [1]. W tym przypadku sama antena jest rezonatorem spiralnym, obwód dopasowujący nadajnika jest kontynuacją rezonatora spiralnego i wchodzi w jego obwód wzbudzenia, a przestrzeń kosmiczną można uznać za nieskończenie odległy ekran (ryc. 2).
Słuszność tych twierdzeń można łatwo zweryfikować w praktyce. Tak więc, gdy zmieniają się parametry obwodu dopasowującego, zmienia się część rezonansowa systemu antenowego. Nawet bardzo niewielka zmiana pojemności końcowej anteny znacznie zmienia jej częstotliwość rezonansową [2]. A anteny spiralne są bardzo podatne na wpływ ciał obcych. Już zbliżenie ręki na odległość 20 cm prowadzi do niedopasowania anteny do nadajnika, ponieważ ze względu na zmianę pojemności końcowej zmienia się jego częstotliwość rezonansowa. Tu właściwe jest przeprowadzenie strojenia zgodnie z metodą zaproponowaną w [3]. Polega ona na tym, że antena śrubowa jest tak dostrojona, że gdy zbliża się ręka (lub z powodu innych niedopasowanych wpływów), siła pola sygnału wzrasta, a następnie maleje. W tym przypadku antena jest dostrojona nie do rezonansu, ale nieco od niego. Pomiary natężenia pola pokazują, że w tym przypadku natężenie pola wynosi około 85% natężenia pola przy dokładnym rezonansie. Ale podczas testowania stacji radiowej z anteną dostrojoną do rezonansu i anteną dostrojoną do nachylenia anteny zalety tego ostatniego są oczywiste. Tak więc podczas korzystania ze stacji z anteną rezonansową w procesie komunikacji radiowej, gdy antena zbliżyła się do osoby, wystąpiły znaczne wahania natężenia pola. W przypadku korzystania z radiostacji z anteną dostrojoną do nachylenia charakterystyki wpływ niedopasowania osoby przejawiał się znacznie słabiej, a fluktuacja natężenia pola była nieznaczna. Na tej podstawie można zalecić strojenie anten śrubowych zgodnie z metodą zaproponowaną w [XNUMX]. Tylko wtedy, gdy antena śrubowa pracuje w warunkach, w których wykluczony jest wpływ czynników niedopasowania, możliwe jest dostrojenie anteny do maksymalnego natężenia pola. Podczas pomiaru natężenia pola dostarczanego przez antenę śrubową i antenę biczową z cewką przedłużającą okazało się, że rezonansowa antena biczowa była co najmniej trzykrotnie dłuższa. niż testowana antena śrubowa zapewniała takie samo natężenie pola. Z tego możemy wywnioskować, że w stacjach przenośnych najbardziej optymalną opcją anteny jest antena śrubowa, która jest mocniejsza i prostsza w konstrukcji niż antena biczowa o tych samych parametrach. W tym przypadku należy wziąć pod uwagę, że w tym przypadku krótki korpus radiostacji jest lepszym „gruntem” dla anteny śrubowej niż dla anteny biczowej o tych samych parametrach. Ale anena spiralna. zapewniając duże natężenie pola, stwarza warunki do niestabilnej pracy nadajnika. Rzeczywiście, podczas eksperymentów okazało się, że ten sam nadajnik, który stabilnie pracował z zewnętrzną anteną kablową, był wzbudzany po podłączeniu do niego anteny spiralnej. Dopiero dokładniejsze ekranowanie i regulacja obwodów dopasowujących pozwoliły nadajnikowi pracować z anteną śrubową bez samowzbudzania. Antenę spiralną, podobnie jak antenę biczową, można dostroić do częstotliwości roboczej za pomocą zmniejszającej się pojemności i wydłużającej indukcyjności. Zastosowanie pojemności zwiększa częstotliwość rezonansową anteny, natomiast zastosowanie indukcyjności ją obniża. W takim przypadku, aby zwiększyć skuteczność anteny, konieczne jest, aby cewka przedłużająca miała jak najmniejszą indukcyjność, a pojemność skracająca - jak największą. Zastosowanie takich elementów strojenia pozwala na zastosowanie anteny śrubowej w szerokim zakresie częstotliwości, gdyż w zależności od konstrukcji i jakości dopasowania szerokość pasma anteny śrubowej jest niewielka i wynosi 200...300 kHz w paśmie 27 zakres MHz. Podczas korzystania z anten spiralnych jest jeszcze jeden bardzo ważny punkt. Gdy taka antena jest podłączona kablem koncentrycznym, jej częstotliwość rezonansowa wynika z wprowadzenia reaktywności kabla do złożonej impedancji anteny i odpowiednio jej zmiany. się zmienia i wymaga dostosowania. Budując antenę spiralną, tak jak każdą inną skróconą antenę, należy zwrócić uwagę na jeszcze jedną cechę tego systemu antenowego, a mianowicie to. że po podłączeniu przeciwwagi ćwierćfalowej częstotliwość rezonansowa tego systemu antenowego nieco się zmienia. Można to wytłumaczyć tym, że przeciwwaga, która ma swoją własną Rz, zmienia Rsp. Zmienia się również pojemność "antena - przestrzeń". Szerokość pasma anteny śrubowej zwiększa się około 1.5...2 razy ze względu na spadek jej współczynnika jakości, a jednocześnie ze względu na bardziej wydajne promieniowanie. Zasadniczo w eksperymentalnym badaniu częstotliwość rezonansowa helisy z bilansami ćwierćfalowymi nie wykraczała poza szerokość pasma anteny. Jednocześnie siła pola z przeciwwagą ćwierćfalową wzrosła co najmniej dwukrotnie. Antena spiralna powinna być podłączona jak najkrótszymi przewodami do wyjściowego obwodu dopasowującego. Pozwala to zapewnić niezbędną przepustowość i minimalne niepożądane promieniowanie linii łączącej. 3. Praktyczne konstrukcje anten helikalnych Poniżej rozważane są praktyczne projekty anten śrubowych opublikowane w literaturze ostatnich lat. Parametry anteny mierzono za pomocą antenoskopu. Antena spiralna, której konstrukcja jest pokazana na ryc. 3 opublikowano w [4]. Testy tej anteny wykazały, że jest to antena ćwierćfalowa w paśmie 21 MHz. Rzeczywiście, wraz z rezonansową przeciwwagą ćwierćfalową, rezystancja anteny wynosiła tutaj około 40 omów. z małą reaktywnością.
Podłączając taką antenę do transceivera 40 W kablem koncentrycznym o długości około dziesięciu metrów i umieszczając antenę w otworze okiennym, udało mi się wykonać kilka połączeń na 21 MHz z RST56-58, co dodatkowo utwierdziło mnie w opinii o jego prawdziwym rezonansie. Niemniej jednak, dopasowując zwoje i pojemność, jak pokazano w [4], udało się ustalić, że w zakresie 27 MHz możliwy jest jego rezonans, odpowiadający równoważnej długości anteny równej połowie długości fali. Szerokość pasma anteny na paśmie 21 MHz wynosiła 200 Hz, na paśmie 27 MHz - 250 kHz z przeciwwagą ćwierćfalową. Antena spiralna, której dane pokazano na ryc. 4 odnosi się do anten ćwierćfalowych. Za pomocą dodatkowego styku można go dostroić w szerokim zakresie - od 26 MHz do 35 MHz. W paśmie 27 MHz jego impedancja wejściowa z korpusem radiostacji wynosiła 130 omów, a szerokość pasma wynosiła 650 kHz. Z przeciwwagą ćwierćfalową 65 omów. Szerokość pasma wynosiła 800 kHz. rezonans przesunął się o 200 kHz w górę. Należy zauważyć, że ta metoda regulacji częstotliwości rezonansowej anteny, choć dość skuteczna w swojej prostocie i wydajności, nadal zmniejsza współczynnik jakości rezonatora spiralnego, aw rezultacie zmniejsza wydajność anteny. Znajduje to odzwierciedlenie w zmniejszeniu natężenia pola i rozszerzeniu szerokości pasma anteny.
Antena spiralna pokazana na ryc. 5 [5] podczas badania na antenoskopie nie wykazał rezonansu w paśmie 27 MHz i wykazał rezonans ćwierćfalowy w paśmie 21 MHz. Wraz z ćwierćfalową przeciwwagą jego rezystancja wynosiła tutaj 25 omów przy paśmie przenoszenia 250 kHz. Jednak stosując system dopasowywania danej stacji radiowej [5] stwierdzono, że w rzeczywistości rezonans jest osiągalny w zakresie 27 MHz. Oczywiście tutaj rezonans anteny występuje nie z powodu jej działania jako rezonatora ćwierćfalowego, ale jako obwód P o rozproszonej pojemności. W tym przypadku antena helikalna jest odpowiednikiem układu obwodów P podłączonych do wyjścia nadajnika, których pojemność jest pojemnością anteny względem masy. Promieniowanie występuje w wyniku dostrojenia całego układu obwodów P nadajnika do rezonansu. Jednak pomiary natężenia pola wykazały, że w tym przypadku zastosowanie anteny helikalnej jest nieefektywne. Takie samo natężenie pola może zapewnić antena biczowa dostrojona do rezonansu z cewką przedłużającą, która jest tylko 1,3 razy dłuższa niż długość tej spiralnej anteny.
Antena spiralna pokazana na ryc. 6 [6] wykazały impedancję wejściową przy częstotliwości rezonansowej zakresu 27 MHz wynoszącą 110 omów z korpusem stacji i 40 omów z przeciwwagą ćwierćfalową. Szerokość pasma wraz z korpusem stacji wynosiła 300 kHz. z przeciwwagą - 450 kHz. Dzięki. że jej górna część jest nawinięta wyładowaniem, wpływ ludzkiego ciała na strojenie tej anteny nie jest tak silny jak w przypadku uzwojenia ciągłego. Podłączenie przeciwwagi ćwierćfalowej zmieniło częstotliwość rezonansową o 200 kHz w górę.
Zbadano antenę zastosowaną w radiostacji typu Kolibri-M2. Jego konstrukcja jest pokazana na rys. 7. W paśmie 27 MHz antena ta wykazywała impedancję 100 omów i szerokość pasma 300 kHz z korpusem stacji oraz impedancję 47 omów i szerokość pasma 200 kHz z przeciwwagą ćwierćfalową. Podłączenie przeciwwagi ćwierćfalowej zmieniło częstotliwość rezonansową o 120 kHz w górę. Chodzi o anteny pokazane na rys. 5 i 6 zapewniły siłę pola. porównywalne z natężeniem pola wytwarzanym przez antenę prętową z cewką przedłużającą, przy długości pręta trzykrotnie większej niż długość takiej spiralnej anteny.
Praktyczny widok odpowiedzi częstotliwościowej dwóch ostatnich anten pokazano na ryc. 8. Ten rysunek pokazuje, że charakterystyka częstotliwościowa anteny nie jest symetryczna. Gdy podłączona jest przeciwwaga ćwierćfalowa, pasmo przenoszenia będzie się lekko pomieszać - o ok. 100 kHz dla pasma 27 MHz jednak szerokość pasma anteny pozwala na pracę w kanałach MW. Znajomość charakterystyki częstotliwościowej anteny spiralnej pozwala na jej odpowiednie dostrojenie - nie w środku zakresu pracy, ale nieco wyżej.
4. Wytwarzanie i strojenie anten spiralnych W literaturze zaleca się wykonanie anten spiralnych na polietylenowym rdzeniu kabla koncentrycznego. Rzeczywiście, jest to najlepsza opcja materiałowa dla takiej anteny. Do produkcji anteny spiralnej pożądane jest użycie kabla 75 omów, ponieważ zwykle zawiera on pojedynczy przewód wewnętrzny, który można łatwo wyciągnąć za pomocą szczypiec, trzymając sam kabel na drugim końcu w imadle. Jeśli do ramy anteny użyjesz kabla 50 omów, który zwykle ma środkowy przewód składający się z kilku miedzianych drutów, ich usunięcie może być trudne. Najprostszym wyjściem jest podgrzanie przewodów, przepuszczając przez nie prąd o wartości 50 ... 100 A za pomocą silnego źródła prądu. a następnie szybko je wyciągnij. Szkielet z polietylenu ma chropowatą powierzchnię po usunięciu oplotu, co ułatwia nawijanie drutu z naciągiem. Należy pamiętać, że antena spiralna jest systemem o wysokim współczynniku dobroci i jeśli nie zostanie wykonana starannie, pod wpływem temperatury jej częstotliwość rezonansowa może wykroczyć poza zakres, dla którego jest dostrojona. W badaniach anten śrubowych stwierdzono, że ich częstotliwość rezonansowa przesuwa się o 50...80 kHz w górę, gdy są schładzane do temperatury -15°C. Antena musi być ciasno owinięta taśmą elektryczną, aby zapobiec przesuwaniu się cewek. aw konsekwencji zmiany częstotliwości rezonansowej. Do tego nadaje się elastyczna taśma PVC. Taśma klejąca nie nadaje się do tego ze względu na nadmierną sztywność. Należy zauważyć, że antena helikalna jest układem niesymetrycznym. Należy go podłączać do nadajnika tylko końcówką wskazaną w jego opisie. Podczas podłączania anten pokazanych na rys. 6 i 7, z drugiej strony, będą miały zupełnie inne rezonanse, daleko za pasmem 27 MHz. Nawet przy zmianie zakończenia połączenia wyglądałoby to tak. antena symetryczna jak na rys. 5, następuje przesunięcie w jego rezonansie z powodu pewnej asymetrii w konstrukcji anteny. Konstrukcyjnie wygodnie jest przeprowadzić jego koniec, podłączony do nadajnika, za pomocą złącza CP-50 lub CP-75. stopiając tam plastikową podstawę anteny. Od metalowej ramy łącznika do początku nawijania spirali musi być co najmniej 12 mm. W produkcji anteny nie jest konieczne dążenie do użycia podstawy o określonej średnicy. Dopuszczalne jest odchylenie 2 ... 3 mm. Na przykład może być stosowany zamiast podstawy polietylenowej 7 mm 9 mm, może być również używany zamiast 12 mm. Chociaż parametry anteny się zmieniają, całkiem możliwe jest dostrojenie jej do pasma 27 MHz. Anteny są strojone, jak wskazano w opisie, odwijając zwoje od strony gęstszego uzwojenia. W przypadku produkcji wszystkich opisywanych tutaj anten możliwe było dostrojenie się do zakresu 27 MHz poprzez odwinięcie części zwojów. tych. zostały one wstępnie obliczone dla częstotliwości rezonansowej tuż poniżej 27 MHz. Do efektywnej pracy anteny niezbędne jest dobre uziemienie stacji, np. metalowa obudowa. Jeśli jej nie ma, należy ułożyć szeroką folię miedzianą lub aluminiową w dogodnym miejscu na całej długości stacji. Taka przeciwwaga daje wzrost natężenia pola o około 15 ... 20%, co w przybliżeniu zwiększa również zasięg komunikacji. W niektórych przypadkach pomaga usunięcie samowzbudzenia nadajnika. Wymiary anteny śrubowej można uznać za optymalne, gdy jej długość jest o około 20% większa niż długość przeciwwagi. Jeśli antena jest mniejsza niż ta wartość. wzrasta wpływ ludzkiego ciała i innych ciał obcych. Dalszy jej wzrost nie powoduje tego samego wzrostu natężenia pola, łatwiej jest zastosować przeciwwagę ćwierćfalową w celu zwiększenia zasięgu komunikacji. Autor: I. Grigorow (RK3ZK, UA3-113); Publikacja: cxem.net
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
▪ Nanomateriał z gleby marsjańskiej ▪ Inteligentny rower Dubike firmy Baidu ▪ Kolonie marsjańskie z aerożelu ▪ Nowy typ komórek w ludzkim ciele
▪ część witryny internetowej elektryka. PTE. Wybór artykułów ▪ artykuł O świcie mglistej młodości. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Co to jest manat? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Rukiew wodna. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł o błędzie. 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