|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Anteny biczowe. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Anteny VHF 1. Definicja i pojęcia Anteny asymetryczne (biczowe) nazywane są antenami umieszczonymi bezpośrednio przy ziemi (lub metalowym ekranie) prostopadle (rzadziej skośnie) do jej powierzchni. Jeśli uznamy, że ziemia jest idealnie przewodząca i weźmiemy pod uwagę odbicie lustrzane, to wibrator niezrównoważony można uznać za połowę równoważnego wibratora zrównoważonego (ryc. 1).
Rezystancja promieniowania wibratora asymetrycznego jest dwukrotnie mniejsza niż równoważnego wibratora symetrycznego, ponieważ przy tych samych prądach wibrator emituje połowę mocy (nie ma promieniowania w dolną półprzestrzeń) [1]. Rezystancja wejściowa wibratora asymetrycznego jest dwa razy mniejsza niż równoważnego wibratora symetrycznego, ponieważ przy tych samych prądach zasilania pierwsze napięcie zasilania jest dwa razy mniejsze (ryc. 1). Współczynnik kierunkowy wibratora asymetrycznego jest dwa razy większy niż równoważnego wibratora symetrycznego, ponieważ przy tej samej mocy promieniowania ten pierwszy zapewnia dwukrotnie większą kątową gęstość mocy, ponieważ cała jego moc jest wypromieniowywana w jedną półprzestrzeń (ryc. 2). Wszystko powyższe dotyczy idealnego wibratora asymetrycznego, to znaczy, gdy ziemia jest idealnym przewodnikiem. Jeśli ziemia ma słabe właściwości przewodzące, zmienia się pole promieniowania wibratora. Dodatkowo prowadzi to do zmniejszenia amplitudy prądu w wibratorze, a w konsekwencji do wzrostu jego rezystancji i zmniejszenia emitowanej mocy. Gleba jest dielektrykiem o wysokiej stałej dielektrycznej (prawie 80), co prowadzi do zmiany długości elektrycznej wyimaginowanego dipola, a także długości ścieżki prądów przemieszczenia. Efektem jest całkowite zniekształcenie charakterystyki promieniowania (podniesienie listków do góry i zanik promieniowania pod małymi kątami do horyzontu) oraz wzrost rezystancji szpilki. Z tego powodu gleba praktycznie nie jest wykorzystywana jako „ziemia”, ale wykorzystuje się sztuczną ziemię. 2. Ubij ziemię Z obliczeń teoretycznych wynika, że największe straty występują w strefie o promieniu 0,35 długości fali, dlatego w tej strefie zaleca się „metalizację” uziemienia: połączyć ze sobą przewody promieniowe za pomocą zworek (rys. 3). Bardzo dobrze jest, jeśli metalizację tę przeprowadza się na całej długości przeciwwag.
Przeciwwagi powinny być odizolowane od podłoża. Jeśli leżą na ziemi, to z wilgoci ich długość elektryczna nie będzie rezonansowa dla anteny. Również ich końce muszą być odizolowane od podłoża. Tylko w jednym przypadku można nie izolować końców przeciwwag od podłoża: jeśli są one bezpiecznie połączone za pomocą pierścienia mostkującego (rys. 3). Nie zapominajmy, że idealna antena biczowa ma skuteczność na poziomie 47%, a skuteczność anteny z 3 przeciwwagami wynosi niecałe 5%. Oznacza to, że pracując z anteną biczową z trzema przeciwwagami, z 200 watów dostarczonych do pręta, 180 watów (!!!) marnuje się na próżno, jednocześnie tworząc TVI. Wiele procesów zachodzących w jonosferze ma charakter nieliniowy, tj. odbicie fal radiowych zaczyna się, powiedzmy, od 7 watów mocy dostarczanej do anteny i nie występuje już przy mocy 5 watów. Oznacza to, że tracisz unikalne możliwości DX QSO, jednocześnie oszczędzając na drucie przeciwwagi. Należy również brać pod uwagę zniekształcenie charakterystyki promieniowania przy niewielkiej liczbie przeciwwag. Z kulistego staje się płatkiem, kierując się wzdłuż przeciwwag. Problem znalezienia optymalnej ilości przeciwwag rozwiązałem za pomocą komputera. Rozwiązanie pokazano na ryc. 4. Widać z tego, że minimalna wymagana liczba przeciwwag to 12. Przy większej ich liczbie wydajność powoli rośnie. Przeciwwagi powinny znajdować się w tej samej odległości względem siebie.
Kąt ich położenia względem kołka powinien wynosić od 90 ° do 1350. Przy większych i mniejszych kątach wydajność i d.n. jest zniekształcony. Przeciwwagi muszą być co najmniej tak długie jak kołek główny. Można to wytłumaczyć faktem, że prądy polaryzacji płynące między kołkiem a przeciwwagą zajmują pewną ilość miejsca, która bierze udział w tworzeniu wzoru promieniowania. Zmniejszając długość przeciwwag, a co za tym idzie zmniejszając ilość przestrzeni, która służy do formowania DP, znacznie pogarszamy charakterystykę anteny. Z dużym przybliżeniem możemy powiedzieć, że każdy punkt na kołku odpowiada jego własnemu punktowi na przeciwwadze. Jednak nie jest konieczne stosowanie przeciwwag dłuższych niż główny trzpień. Przeciwwagi i sam kołek należy pokryć farbą ochronną. Jest to konieczne, aby materiał, z którego wykonana jest antena, nie utleniał się. Utlenianie wibratorów powoduje, że antena nie nadaje się do użytku ze względu na fakt, że cienka warstwa tlenku ma znaczną rezystancję, a ponieważ efekt powierzchniowy jest silnie zaznaczony na częstotliwości radiowej, energia nadajnika jest pochłaniana i rozpraszana w postaci ciepła przez tę warstwę. Bardzo pożądane jest użycie do tego farby radiowej (tej, którą maluje się lokalizatory). Konwencjonalna farba zawiera cząsteczki barwnika, które pochłaniają energię RF. Ale w skrajnych przypadkach możesz użyć zwykłej farby. 3. Wymiary wibratorów z anteną biczową Jak wiadomo, rezystancja radiacyjna anteny Rizl jest proporcjonalna do stosunku L/d, gdzie L to długość, a d to średnica anteny. Im niższy stosunek L/d, tym szersza antena i wyższa wydajność. Należy zauważyć, że przy stosowaniu grubych wibratorów wpływa to na „efekt końcowy”. Jest ona określana na podstawie pojemności pomiędzy końcami wibratora a ziemią. Fizycznie wyraża się to tym, że antena okazuje się „dłuższa” niż obliczona. Aby to zmniejszyć, kołki szerokopasmowe mają zwykle zwężający się kształt. Z obliczeń wynika, że minimalna wymagana grubość przeciwwag powinna wynosić d=D/2,4n, gdzie d to średnica przeciwwag, D to średnica kołka, n to liczba przeciwwag. Często radioamatorzy nie mogą zainstalować ćwierćfalówki i użyć mniejszej szpilki. W zasadzie możliwe jest dopasowanie szpilki o dowolnej długości za pomocą pasujących urządzeń. Jednak krótkie piny mają niską aktywną i wysoką reaktancję [3] i będą dopasowane bardzo nieoptymalnie (do 90% energii może zostać rozproszone na samych dopasowanych urządzeniach). A jeśli zastosuje się również zastępcze krótkie przeciwwagi, to sprawność takiego systemu antenowego będzie bardzo niska. Jednak w komunikacji mobilnej często stosuje się takie anteny zastępcze. Ale dzieje się tak tylko dlatego, że inne typy skróconych anten sprawdzą się jeszcze gorzej! 4. Wzory kierunkowe anten biczowych Wiele osób interesuje się tym, jak wysokość drążka wpływa na jego kierunek w płaszczyźnie poziomej oraz czy jego opór zależy od wysokości zawieszenia. Najważniejszym wnioskiem [4] jest to, że rozkład prądów w pinie nie zależy od wysokości jego zawieszenia w obecności idealnej „masy”. W praktyce oznacza to, że niezależnie od wysokości kołka, jego opór będzie stały. Ogólny wynik rozwiązania pokazuje, że jeśli pin jest dostrojony do rezonansu, to jego dolny koniec można uziemić. Co więcej, można go zasilić w dowolnym momencie. Na podstawie wyników tego ważnego wniosku stworzono anteny biczowe (anteny flagowe, anteny masztowe), których dolny koniec jest podłączony do masy i które są zasilane poprzez dopasowanie gamma. Charakterystyki promieniowania pionowej płaszczyzny kołka półfalowego pokazano na ryc. 5. Ten rysunek pokazuje, że im wyżej wznosi się antena, tym bardziej płaski jest kąt promieniowania do horyzontu. Wynika to z faktu, że następuje sumowanie się fali emitowanej przez kołek oraz fali odbitej od podłoża. Jeśli gleba ma słabe właściwości przewodzące, wówczas wzór promieniowania będzie zbliżony do szpilki nad ziemią. Podnoszenie anteny na wysokość większą niż długość fali nie ma sensu, ponieważ. w tym przypadku nie ma już spadku kąta promieniowania, ale tylko górne płaty boczne zaczynają się fragmentować.
Należy pamiętać o jeszcze jednej ciekawej funkcji szpilek, której wysokość jest równa długości fali lub więcej. Takie anteny są wykorzystywane w komunikacji profesjonalnej jako anteny przeciw zanikowi [5]. Oznacza to, że taka antena bez problemu odbierze sygnał przychodzący z zanikiem na ćwierćfalówce lub dipolu. 5. Dopasowanie anteny biczowej Aby operacja przebiegła pomyślnie, antena biczowa musi być dopasowana. Pomimo całej pozornej różnorodności pasujących urządzeń i pinów można je podzielić na 3 grupy. 1. Szpilka jest dopasowana, długość elektryczna jest równa jednej czwartej długości fali; 2. Szpilka o długości elektrycznej większej niż wymagana, długość ta jest „usuwana” za pomocą pojemnika; 3. Szpilka ma mniej niż ćwierć długości fali. Brakująca długość jest „dodawana” przez cewkę indukcyjną. Należy pamiętać, że kondensator i cewka muszą mieć jak najwyższy współczynnik jakości, pożądane jest również, aby TKE i TKI były jak najlepsze. Zazwyczaj pojemność kondensatora skracającego może mieścić się w granicach 100 pF przy 28 - 18 MHz, parametry cewki rozciągającej wynoszą kilka μH do 21 MHz, dziesiątki - do 3,5 MHz. Podsumowując, należy zauważyć, że ta praktyka dopasowywania ma zastosowanie do kołków o długości będącej wielokrotnością ćwiartki długości fali. 6. Rodzaje anten biczowych Wibrator asymetryczny z przesiewaczem o skończonych wymiarach (rys. 3). Ta antena jest używana głównie przez radioamatorów. Jako ekran zwykle stosuje się przeciwwagi o długości co najmniej jednej czwartej długości fali. Wibrator z asymetryczną pętlą (rys. 6). Jego doktorat pokrywa się z d.s. klasyczna szpilka. Ma jednak tę zaletę, że jeden koniec jest uziemiony. Wybierając grubość dl i d2, możesz zmieniać jego rezystancję wejściową w szerokim zakresie. Przy d1=d2 rezystancja wibratora wyniesie 146 omów.
Opór wibratora asymetrycznego o różnych grubościach oblicza się ze wzoru /1/: Ra=(1+n2).36n, gdzie n=ln(d/d1)/ln(d/d2). Wibratory szerokozakresowe wykonane są z grubych rur, sworzni i płyt. Mogą być stożkowe lub rombowe, cylindryczne, pełne lub kratowe (ryc. 7). Pokrycie zakresu częstotliwości roboczej zależy od stosunku wejść/wyjść. Im jest mniejszy, tym szerszy wibrator. Dobrze znana antena UW4HW to szerokopasmowy wibrator jednobiegunowy, a emiter pionowy UA1DZ to szerokopasmowy wibrator symetryczny . Anteny stożkowe są szczególnym przypadkiem wibratorów szerokopasmowych (rys. 8).
Pole promieniowania tworzone jest przez prądy płynące wokół stożka, a dysk pełni rolę ekranu i prawie nie promieniuje. Przy kącie otwarcia 600 osiąga się najwyższy współczynnik nakładania się zasięgu, równy pięć, przy BV > 0,5 w zasilaczu o impedancji charakterystycznej 50 omów. W tym przypadku maksymalna długość fali wynosi 3,6. Charakterystyka promieniowania anteny dyskonowej KB i VHF jest w przybliżeniu taka sama jak w przypadku zwykłego pręta. W KB zastosowano drutową wersję anteny stożkowej (rys. 8b), w której zamiast stożka zastosowano wentylator z drutu płaskiego, a zamiast tarczy zastosowano układ uziemiający z drutów promieniowych. Osobno chcę zwrócić uwagę na maszty antenowe. Cechą takich anten jest to, że ich dolny koniec jest uziemiony.
Antena zasilająca od góry (rys. 9) wzbudzana jest za pomocą podajnika umieszczonego wewnątrz masztu. To jest fundamentalne. dr hab. jest taki sam jak w przypadku konwencjonalnego pinu, ale straty podczas transmisji i odbioru są większe, ponieważ fala radiowa odbija się od ziemi podczas emisji. Antena średniego zasilania (rys. 10) jest masztem dwuczęściowym, wzbudzanym szeregowo w punktach 1 i 2 napięciem dostarczanym z zasilacza zainstalowanego w dolnej części. Rezystancja anteny w punktach zasilania wynosi Ra=Rb/cos2kll, gdzie k jest współczynnikiem skracania, Rb jest rezystancją „czystego” wibratora w punkcie 3. Wybierając stosunek pomiędzy 11 a 12, można dopasować antenę do zasilacz. Zasadnicze znaczenie ma to, aby zasilacz przechodził wewnątrz dolnej części anteny. Wadą są trudności z izolatorem jego górnej części.
Antena bocznikowa (ryc. 11) jest wzbudzana równolegle za pomocą bocznika podłączonego do masztu na określonej wysokości 11. Zazwyczaj reaktancje wejściowe dolnej i górnej części anteny mają charakter indukcyjny i odpowiednio pojemnościowy, a pod względem impedancji wejściowej w punkcie 1 antena jest równoważna obwodowi równoległemu. Wybranie wartości 11 zapewnia najlepszą koordynację z zasilaczem. Rozkład prądów jest taki, że częściowo tłumi promieniowanie anteny, dlatego bocznik powinien być wykonany o minimalnych wymiarach. Klasyczną realizacją mocy bocznikowej jest dopasowanie gamma. Często, zwłaszcza przy budowie anten na pasma niskich częstotliwości, nie jest możliwe ustawienie wibratora pionowo względem podłoża. Kiedy kołek jest nachylony w stosunku do podłoża, wzór promieniowania będzie oczywiście zniekształcony. Umieść jak najwięcej przeciwwag pod pochyloną częścią anteny. W miarę możliwości należy również podnieść przeciwwagi tak, aby tworzyły z anteną kąt nie większy niż 135°. Należy pamiętać, że taka antena jest trudniejsza do dopasowania ze względu na obecność znacznej składowej reaktywnej. literatura
Autor: I. Grigorow (UZ3ZK); Publikacja: cxem.net
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Ocena stresu emocjonalnego w kinie ▪ Tablet Nokia T20 Education Edition ▪ Znaleziono najgłośniejszy ptak na ziemi ▪ Tankowanie samochodu elektrycznego ▪ NASA wyśle astronautów na Wenus
▪ sekcja witryny Wykrywacze metali. Wybór artykułu ▪ artykuł Friedricha von Schellinga. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Bez czarny jest niewymiarowy. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Odbiornik VHF FM na chipie KXA060. 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