|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Anteny nadawczo-odbiorcze KB. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Anteny HF O wysokości instalacji anteny Wybierając projekt anteny nadawczo-odbiorczej dla swojej amatorskiej stacji radiowej, operator krótkofalowy musi wziąć pod uwagę wiele czynników i szukać kompromisowych rozwiązań wielu kwestii technicznych. Jedną z nich jest wysokość montażu anteny. Możliwości radioamatora w tym zakresie (niezależnie od tego gdzie mieszka - w mieście czy na wsi) są bardzo, bardzo ograniczone. Czy są tu jakieś optymalne rozwiązania? W pewnym stopniu odpowiedź na to pytanie dają eksperymenty przeprowadzone przez DJ2NN[1]. Należy podkreślić, że pomiar zależności efektywności anteny od wysokości jej zainstalowania na falach krótkich nie jest łatwy. Dane te cieszą się oczywiście największym zainteresowaniem w przypadku tras długodystansowych (tj. łączy DX), co oznacza, że na wyniki pomiarów istotny wpływ ma propagacja fal radiowych w jonosferze (szczególnie szybkie wahania transmisji). Co więcej, w ogólnym przypadku zależności te mogą mieć różny charakter dla ścieżek o różnych długościach i kierunkach azymutalnych. Wiarygodność wyników można zwiększyć jedynie poprzez powtarzane pomiary i zestaw danych statystycznych.
DJ2NN zmierzył zależność wydajności anteny od wysokości jej montażu na pasmach amatorskich 14, 21 i 28 MHz w trybie odbioru sygnałów ze stacji DX (długość ścieżki wynosi co najmniej 5000 km). Dodatkowo podobne zależności zmierzono wykorzystując sygnały ze stacji znajdujących się w strefie „bliskiej”, gdzie komunikacja odbywa się dzięki fali powierzchniowej. W eksperymentach tych DJ2NN zastosował anteny „kanałowe falowe”, których wysokość montażową można było bardzo szybko zmieniać w zakresie 2,5...25 m. Podjął specjalne działania, które miały wyeliminować błędy pomiarowe spowodowane przestrojeniem anteny przy małych wysokościach montażowych (pod wpływem „ziemi”). Wyniki tych eksperymentów dla pasm 14 i 28 MHz przedstawiono na rys. 1, a i 1, b. Ogólny przebieg podobnych zależności dla zakresu 21 MHz jest bardzo zbliżony do danych pokazanych na rys. 1, za. Krzywe oznaczone numerem 1 odnoszą się do pomiarów na podstawie sygnałów ze stacji DX-owych, a numer 2 dotyczy pomiarów ze stacji znajdujących się w strefie „bliskiej”. Analiza tych krzywych pozwala na wysnucie kilku wniosków. Po pierwsze, pomiar parametrów anteny krótkofalowej i badanie jej charakterystyki promieniowania w oparciu o natężenie pola w strefie „bliskiej” nie zawsze może dostarczyć obiektywnej informacji o jej efektywności podczas prowadzenia łączności DX. Innymi słowy, pomiary w strefie „bliskiej” są koniecznym, ale czasami niewystarczającym etapem ustawienia anteny kierunkowej HF. Po drugie, w zakresie wysokości 2,5...15 m skuteczność takiej anteny w pasmach 14 i 21 MHz zmienia się bardzo mocno. Może zaistnieć sytuacja, gdy prostsza i lżejsza antena dwuelementowa, podniesiona na wysokość 10...12 m, okaże się skuteczniejsza niż np. antena trzyelementowa, której radioamator nie jest w stanie podnieść powyżej 5 ...7 m (ze względu na większą masę, większe i cięższe urządzenie obrotowe itp.).
I po trzecie, zwiększanie wysokości instalacji antenowej powyżej około 17 m nie jest uzasadnione. Zyski wydajności są marginalne, a koszty produkcji i złożoność techniczna związana z instalacją i eksploatacją anteny wzrastają wielokrotnie.
Anteny dookólne Większość operatorów krótkofalowych jest zmuszona ograniczyć się do zainstalowania tylko jednej anteny, która oczywiście stara się, aby była wielopasmowa i bezkierunkowa. Istnieje wiele konstrukcji podobnych anten, w których wymagania te są spełnione w większym lub mniejszym stopniu. Jedna z tych anten – „G5RV” (zgodnie ze znakiem wywoławczym radioamatora, który ją zaproponował [2] – przeznaczona jest do pracy w pasmach amatorskich 3,5…28 MHz. Wymiary anteny i dwuprzewodowej linii dopasowującej pokazano na ryc. 3.a, antena zasilana jest kablem koncentrycznym o impedancji charakterystycznej 75 Ohm. Zalecana wysokość montażu anteny nad ziemią lub nad dachem wynosi około 10 m. Jeżeli rozpiętość, w której zainstalowana jest antena jest mniejsza niż 32 m, wówczas można pozostawić końcowe odcinki tkaniny antenowej o długości do 3 m zwisająca (tj. do montażu anteny w tym przypadku odpowiednia jest rozpiętość około 26 m). Antenę „G5RV” można w zasadzie montować przy użyciu tylko jednego masztu w kształcie „ODWRÓCONEGO V”, jednak aby jej działanie nie uległo zauważalnemu pogorszeniu, kąt wierzchołkowy musi wynosić co najmniej 120°.
Domową dwuprzewodową linię dopasowującą tworzą dwa przewody, których odległość utrzymują stałe izolatory (rys. 3,b) wykonane z dobrego, niehigroskopijnego dielektryka (plexi, tekstolit itp.) Po odpowiedniej impregnacji można również użyć drewna lub sklejki. Przewody liniowe układa się w wycięciach w kształcie litery V na końcach izolatorów i mocuje za pomocą małych kawałków drutu (rys. 3) przełożonych przez otwory w izolatorach. Linia dopasowująca musi przebiegać prostopadle do powierzchni anteny na długości co najmniej 0 m. Aby antena „G5RV” działała skutecznie na wszystkich pasmach, jej zasilacz musi być podłączony do nadajnika za pomocą odpowiedniego urządzenia. Ponieważ antena ta prawie zawsze ma w podajniku taką czy inną falę stojącą, nie ma sensu używać urządzenia balunowego (BALUN) do przejścia z pasującej linii do kabla koncentrycznego. Aby jednak ograniczyć promieniowanie z zewnętrznego oplotu kabla (w szczególności może to powodować zakłócenia w odbiorze telewizji), zaleca się [3] wykonanie dławika wysokiej częstotliwości od górnej części zasilacza (rys. 3). D). Liczba zwojów wynosi 8 .. 10, średnica uzwojenia wynosi około 180 mm, zwoje są mocowane w trzech miejscach taśmą klejącą.
Inną wersję wielopasmowej anteny HF, opartą na modelu „G5RV” [4], pokazano na ryc. 4. a. Na maszcie centralnym 1, o wysokości około 12 m, zawieszone są dwa panele antenowe „G30RV” pod kątem około 5° względem siebie. Końce tych płócien są przymocowane za pomocą izolatorów 4 do czterech masztów pomocniczych 3 o wysokości około 6 m. W środku anteny płótna są połączone parami ze wspólną dwuprzewodową linią 5 (patrz ryc. 4.b) , czyli tak samo jak w zwykłym „G5RV”, wykonany jest z powietrza na izolatorach 6. Izolator centralny 1 służy do mocowania końcówek łopatek na maszcie 2. Należy zaznaczyć, że podane wymiary nie są krytyczne . Można je zmieniać w dość szerokich granicach, skupiając się na możliwościach radioamatora i dostępnej mu przestrzeni na montaż anteny. W literaturze krótkofalowej często pojawiają się opisy wielopasmowych anten poziomych, które są emiterami połączonymi równolegle (np. dipolami półfalowymi) dla oddzielnych pasm HF. Zasadę tę można również zastosować do tworzenia anten o polaryzacji pionowej. Konstrukcja takiej trójpasmowej anteny HF [5] pokazana jest na rys. 5. Na izolatorze wsporczym 3 zamontowany jest maszt metalowy 14, pełniący funkcję promiennika w zakresie 2 MHz. W jego górnej części, w odległości około 350 cm od izolatora wsporczego, zamocowana jest przekładka dielektryczna 9. Drut emitery 4 są przymocowane do podstawy masztu (i są z nim połączone elektrycznie) w pasmach 21 i 28 MHz. Napięcie emiterów zapewniają nylonowe odciągi 5, które są z nimi połączone poprzez izolatory 6. Antena zasilana jest kablem koncentrycznym 8 o impedancji charakterystycznej 50 omów, którego środkowy rdzeń jest podłączony do masztu 3 , a oplot do układu przeciwwagi 7. Długości wszystkich emiterów różnią się od wartości */4 dla odpowiedniego zakresu, co wynika z wzajemnego oddziaływania emiterów. Pokazane na ryc. 5 wymiary emiterów dobierano doświadczalnie na podstawie minimalnych wartości SWR w zakresach pracy.
Wariant anteny szerokopasmowej [b], pracującej na wszystkich pasmach HF, w tym 160 m, pokazano na rys. 6. Antena to promiennik drutowy o długości 22,6 m, w odległości jednej trzeciej od końca którego podłączony jest obwód LR, rozszerzający pasmo częstotliwości roboczej.
Obwód ten (ryc. 6, b) jest utworzony przez rezystor R o rezystancji 370 omów (6 rezystorów o rezystancji 2,2 kOhm i maksymalnej mocy rozpraszania 1 W) i cewkę L (55 zwojów drutu o średnicy średnica 1 mm, regularne nawinięcie ciągłe na ramę o średnicy około 50 mm). Antena jest podłączona do zasilacza (impedancja 50 omów) poprzez transformator dopasowujący (ryc. 6, c). Wykonany jest na pierścieniowym rdzeniu magnetycznym wykonanym z ferrytu o średnicy około 50 mm i początkowej przenikalności magnetycznej około 20. Każde uzwojenie ma 24 zwoje drutu o średnicy 1 mm. Antena jest podłączona do kranu od 18. zwoju uzwojenia wtórnego. Miejsce podłączenia dobiera się eksperymentalnie podczas ustawiania anteny. Antenę dostraja się, wybierając najpierw indukcyjność cewki L i punkt, w którym antena jest podłączona do transformatora dopasowującego. Kryterium stanowi minimalny SWR w pasmach amatorskich. Choć w artykule zwrócono uwagę na możliwość pracy anteny nawet w zasięgu 160 m, w rzeczywistości pozornie zadowalającą wydajność można uzyskać jedynie na częstotliwościach 7 MHz i wyższych. Wpływ „ziemi” Opisana powyżej antena, podobnie jak wiele innych anten „drutowych” i biczowych, wymaga dobrego „uziemienia radiowego” do swojej normalnej (skutecznej) pracy. W warunkach miejskich (i nie tylko miejskich) zapewnia się to najczęściej poprzez podłączenie odpowiednika – przeciwwag. Ile przeciwwag i jaka długość może stworzyć dobry „grunt radiotechniczny”? Pomiary pokazują [7], że ich liczba powinna przekraczać 20...30. Przy kilku przeciwwagach (bardzo typowy przypadek w praktyce radioamatorskiej) rezystancja strat wynosi około 30 omów. Oznacza to utratę około 50% mocy nadajnika. Innymi słowy warto pomyśleć: co jest prostsze - pokłócić się z Państwową Inspekcją Telekomunikacyjną, zwiększyć moc nadajnika ponad dopuszczalne limity, czy też dołożyć do anteny kilkadziesiąt przeciwwag i uzyskać taką samą skuteczność radiostacji jako całości .
Typowe zależności rezystancji wejściowej kołka ćwierćfalowego (wartość teoretyczna 37 omów) od liczby przeciwwag ćwierćfalowych dla różnych warunków (1 - suchy grunt, 2 - mokry, 3 - wartość teoretyczna) pokazano na rys. 7. Biorąc pod uwagę te zależności nie powinno dziwić, że GP z trzema przeciwwagami zapewnia SWR ~1 przy zasilaniu kablem koncentrycznym 75 Ohm (teoretyczna wartość SWR ~2). Efektywna praca niektórych anten pionowych w szerokim paśmie częstotliwości staje się oczywista - straty w „ziemi” znacznie ją rozszerzają. Obwody tłumiące dla anten HF Anteny z obwodami wycinanymi („W3DZZ” i tym podobne) są szeroko stosowane w amatorskiej praktyce radiowej. Mają całkiem akceptowalne cechy, ale z punktu widzenia projektu nie są całkowicie wygodne. Szczególne trudności (w produkcji lub zakupie) powoduje kondensator zawarty w obwodzie LC z wycięciem. Musi mieć bardzo specyficzną moc i bardzo wysokie parametry elektryczne, pracować w warunkach narażenia na wilgoć. Obwód tłumiący dla anten typu „W3DZZ” można wykonać z kawałka kabla koncentrycznego, którego oplot utworzy niezbędną indukcyjność, a „centralny rdzeń-oplot” wytworzy niezbędną pojemność |8].
Projekt takiego obwodu wycinającego pokazano na ryc. 8. Kabel koncentryczny 1 nawiń na ramę dielektryczną 2. Końce kabla 3 włóż w otwory ramy i przylutuj (5) zgodnie z rysunkiem. Wsporniki 4 służą do łączenia paneli antenowych 6. W przypadku prostych anten z obwodami wycinającymi dobór parametrów cewki jest dość dowolny (wystarczy podać wymaganą częstotliwość wycinania). W antenie „W3DZZ”. ponadto konieczne jest posiadanie bardzo określonego stosunku indukcyjności cewki L do pojemności kondensatora C - bez tego nie da się zrealizować wielopasmowych właściwości anteny. Anteny kierunkowe Obrotowa antena kierunkowa HF to marzenie wszystkich entuzjastów krótkofalówek. Jednak wielu radioamatorów nie jest w stanie wykonać pełnowymiarowej anteny („kanał falowy”, „podwójny kwadrat” itp.).Jednym z powodów jest bardzo ograniczona powierzchnia na dachu budynku mieszkalnego, na którą może działać fala krótkofalowa. operator może wykorzystać do zainstalowania anteny (szczególnie w domach - wieżach). Dlatego w amatorskich magazynach radiowych tak często pojawiają się opisy różnych opcji małogabarytowych jedno- lub wielopasmowych anten HF.
Antena, której szkic pokazano na ryc. 9, nazwano „DOUBLE-D” („podwójna delta”) [9]. Niewielkich rozmiarów, lekki, może być pierwszą konstrukcją operatora krótkofalówki, który chce zwiększyć wydajność swojej amatorskiej stacji radiowej poprzez zainstalowanie obrotowej anteny kierunkowej. Na maszcie 1 w odległości D od jego wierzchołka znajdują się cztery przekładki 2 wykonane z bambusa lub drewna impregnowanego związkami odpornymi na wilgoć. Blachy elementu aktywnego 5 i reflektora 3 mocowane są na końcach tych przekładek oraz poprzez odciągi 4. Obydwa arkusze wykonane są z drutu miedzianego lub przewodu antenowego, a odciągi z linki nylonowej. Konfiguracja elementu aktywnego i reflektora przypomina łacińską literę D, stąd nazwa anteny. Antena zasilana jest kablem koncentrycznym 6 o impedancji charakterystycznej 50 omów. Długość elementów przewodu antenowego w metrach oblicza się za pomocą następujących wzorów (f to częstotliwość robocza w MHz): A = B = 85,1/f C = 60,2/f D=17,8/f E = 34/f Wartość częstotliwości f wybiera się albo w środku odpowiedniego pasma amatorskiego, albo w środku jego sekcji, która jest najbardziej interesująca dla fal krótkich (na przykład w środku sekcji telegraficznej). Z danych w [9] wynika, że antena „DOUBLE-D” praktycznie nie ustępuje dwuelementowej antenie „kanałowej” pod względem kierunkowości i stosunku promieniowania tył do przodu. Ma jednak mniejszą szerokość pasma, jak pokazano na ryc. 10, na którym przedstawiono zależności SWR od częstotliwości (zakres 28 MHz) dla anteny „DOUBLE-D” (krzywa 1) i pełnowymiarowego „kanału falowego” (krzywa 2).
Antenę tę konfiguruje się poprzez wybór długości elementu aktywnego i reflektora. Przy częstotliwości rezonansowej jego impedancja wejściowa jest czysto aktywna i wynosi około 40 omów. Stosując tę zasadę konstrukcji anteny, możliwe jest wykonanie konstrukcji wielopasmowej. W takim przypadku wskazane jest zasilenie każdego z elementów aktywnych osobnym kablem koncentrycznym. Eksperymenty z anteną dwuzakresową (14 i 21 MHz) wykazały, że zainstalowanie elementów na drugim paśmie tej samej konstrukcji nie zmienia charakterystyki promieniowania anten. Przy zasilaniu obu elementów aktywnych, nawet jednym kablem koncentrycznym, SWR w obu pasmach amatorskich nie przekraczał 2. Zaproponowano kompaktowy trójzakresowy (14, 21 i 28 MHz) „podwójny kwadrat” (ryc. 11). 9Н1GL [10]. Pod względem wymiarów nie przekracza dwupasmowego „podwójnego kwadratu” przy 21 i 28 MHz. Antena ta składa się zasadniczo z dwóch pełnowymiarowych „podwójnych kwadratów” dla pasm 21 i 28 MHz, a trzecie pasmo, 14 MHz, uzyskuje się poprzez podłączenie kondensatorów obciążeniowych do elementów pasma 21 MHz.
Do masztu 1 przymocowana jest krótka belka nośna 2, do której z kolei przymocowane są wsporniki „jeża” 3. Zastosowanie kombinacji „trawers nośny” - „jeże” (każdy z nich z osobna jest szeroko stosowany w „podwójnych kwadratach”) pozwoliło uzyskać bardzo wysoki punkt mocowania odciągów 6. Antena obraca się razem z masztem 1 (silnik i skrzynia biegów są osadzone u podstawy), dlatego odciągi mocuje się do łożyska pośredniego 5. Wysokość masztu wynosi około 5,5 m, łożysko montuje się 0,8... 1 m poniżej punktu mocowania belki nośnej . W tym przypadku, przy maksymalnym dopuszczalnym kącie między masztem a odciągami wynoszącym 30°, punkty mocowania odciągów do dachu będą znajdować się w odległości około 2.7 m od podstawy masztu. Konfiguracja elementów „jeża” 3 (wykonanych z kątownika stalowego) pokazana jest na rys. 11.c. Do wygiętych części tych elementów mocuje się 4 bambusowe przekładki za pomocą śrub lub zacisków w kształcie litery U. Długość przekładek wynosi około 2,4 m. Długość każdego boku ramki dla zakresu 21 MHz wynosi 3,6 m, a dla zakresu 28 MHz wynosi 2,75 m. Elementy obciążenia pojemnościowego zapewniające pracę anteny w paśmie 14 MHz zlokalizowane są wewnątrz ramek pasma 21 MHz (nieco bliżej masztu niż te ramki). „Wyłączają” je cztery obwody notcha – po dwa na klatkę. Częstotliwość rezonansowa obwodów wycinających (przed podłączeniem do anteny) wynosi 20,2 MHz. Konstrukcyjnie wykonane są z kabla koncentrycznego w taki sam sposób, jak opisano w poprzedniej części recenzji. Obwody są połączone pomiędzy ramą a obciążeniami pojemnościowymi w punktach wskazanych na ryc. jedenaście. Sposób strojenia elementów antenowych na pasma 28 i 21,MHz nie odbiega od standardowego. W zakresie 14 MHz antenę dostraja się poprzez dobór długości elementów – obciążenia pojemnościowe. Jeżeli zmiana długości tych elementów znacząco wpływa na parametry anteny w paśmie 21 MHz, oznacza to, że obwody tłumiące nie są dostrojone dokładnie (to znaczy nie „wyłączają” całkowicie obciążenia pojemnościowego podczas pracy na paśmie 21 MHz) zespół). Przy zasilaniu anteny kablem koncentrycznym 50 omów SWR nie przekraczał 2 na wszystkich trzech pasmach. literatura
Autor: B. Stepanov (RU3AX); Publikacja: cxem.net
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
▪ Czysta cyfrowa kamera FlipVideo ▪ Stworzyłem prototyp radaru kwantowego ▪ Ujawnił sekret splątanych słuchawek
▪ sekcja serwisu Mikrofony, mikrofony radiowe. Wybór artykułów ▪ artykuł Alfreda Newmana. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Co bernardyny noszą na szyi? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Generator MHD. Laboratorium naukowe dla dzieci ▪ artykuł Obrotomierz samochodowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Hamcomm - radiomodem Baycom. 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