|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Efekt anteny podajnika. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Cywilna łączność radiowa Normalne działanie ścieżki antenowej w dużej mierze determinuje skuteczność amatorskiej stacji radiowej jako całości. Omawiany w tym artykule efekt może go znacznie zmniejszyć, ponieważ przejawia się on w większości praktycznych konstrukcji anten (w tym fabrycznych). W pierwszej części artykułu przedstawiono przyczyny powstawania efektu anteny dosyłowej i jej wpływ na pracę toru antena-odnośnik. W drugiej części podane zostaną praktyczne zalecenia dotyczące wyeliminowania tego wpływu. Prawie każdy krótkofalowiec doskonale zdaje sobie sprawę z sytuacji, w której praca nadawcza zakłócona jest przez sprzęt elektroniczny w domu - neon świeci po doprowadzeniu do korpusu włączonego nadajnika, a odbiorowi towarzyszą silne zakłócenia pochodzenia lokalnego. Są to najbardziej uderzające przejawy znanego od dawna, ale stosunkowo mało zbadanego efektu antenowego podajnika, którego istotę i cechy opisano w artykule. Istota i przyczyny efektu antenowego podajnika Efekt antenowy zwyczajowo nazywa się zjawiskiem promieniowania lub odbioru fal radiowych przez obiekty do tego nieprzeznaczone. Linia zasilająca powinna być używana tylko do przesyłania energii o wysokiej częstotliwości z nadajnika do anteny lub z anteny do odbiornika. Rozważanie przyczyn efektu anteny podajnika (AEF) rozpoczniemy od trybu nadawania. Jak wiadomo, pole elektromagnetyczne emitowane przez antenę powstaje w wyniku prądu przemiennego przepływającego przez jej przewodniki składowe. Prawie zawsze antena nie znajduje się w wolnej przestrzeni. W jego bezpośrednim sąsiedztwie może znajdować się wiele obiektów (np. w promieniu a). Są to przewody linii zasilających, radiofonii i łączności, maszty przewodzące, podpory i odciągi, rury, takielunek, armatura, nadwozia i kadłuby pojazdów, dachy i ściany budynków, korpus operatora oraz powierzchnia ziemi . Jeśli w otaczających obiektach w jakiś sposób pojawią się prądy (indukowane na przykład przez bliskie pole anteny), wówczas pole promieniowania wytworzone przez te prądy będzie sumować się z polem prądów anteny. Antena wraz z otoczeniem będzie nazywana systemem antenowym (AS). W tych warunkach charakterystyka głośników może znacznie różnić się od obliczonej charakterystyki samej anteny. Aby charakterystyka głośników była mniej zależna od otoczenia, starają się podnieść antenę wyżej, zainstalować ją dalej od konstrukcji przewodzących oraz wykonać niemetalowe maszty i odciągi. Jednym z najbliższych i zasadniczo nieusuwalnych obiektów otaczających antenę jest zasilacz, który ją zasila. Najprostszym zasilaczem jest otwarta linia dwuprzewodowa. W idealnym przypadku chwilowe wartości prądów w przewodach linii w dowolnym odcinku podajnika i w dowolnym momencie są jednakowe pod względem wielkości i przeciwne w kierunku, tj. Suma prądów obu przewodów zasilających w dowolnym odcinku wynosi zero. Takie prądy będziemy nazywać antyfazowymi. Otwarta linia dwuprzewodowa będzie promieniować nawet w tych warunkach, powodem tego jest skończona odległość d pomiędzy drutami linii. Linia pionowa emituje fale spolaryzowane pionowo w płaszczyźnie poziomej z maksimami w płaszczyźnie linii oraz fale spolaryzowane poziomo z maksimami prostopadłymi do tej płaszczyzny. Pole promieniowania jest proporcjonalne do stosunku d/X. Promieniowanie linii dwuprzewodowej jest minimalne przy dopasowanym obciążeniu linii i zauważalnie wzrasta przy niedopasowaniu, gdy pojawiają się fale prądu stojącego. Opisane zjawisko (pod warunkiem występowania prądów ściśle przeciwfazowych w układzie przewodów zasilających) nazywane jest efektem antenowym podajnika II rodzaju (AEF-2) [2]. W praktyce objawia się to bardzo słabo. Przykładowo, przy częstotliwości 1 MHz linia kabla telewizyjnego KATB (lub KATP) o długości a/145 i d = 2 mm emituje w wyniku tego efektu pole około 10 razy słabsze niż pół- wibrator z pętlą falową podłączony do tej linii. Istnieje wiele powodów, dla których suma prądów wszystkich przewodów w przekroju linii zasilającej może różnić się od zera. Ze wykresu wektorowego (rys. 1) wynika, że przy dowolnej różnicy faz i amplitud prądów I1 i I2 w poszczególnych przewodach, prądy te można przedstawić jako sumę składowych przeciwfazowych I1n = I2n i zgodnych w fazie I1c =l2c (te ostatnie są czasami nazywane single-ended). Pola utworzone przez prądy wspólne różnych przewodów nie są kompensowane (jak pola przeciwfazowe), ale są sumowane. Jeśli długość podajnika jest porównywalna z X, wówczas ich suma może wytworzyć duże dodatkowe promieniowanie. Zjawisko to nazywane jest efektem antenowym podajnika pierwszego rodzaju (AEF-1) [1]. Jest zauważalnie poważniejszy niż AEF-1. co zostanie omówione poniżej.
Ponieważ AEF pierwszego rodzaju (dalej po prostu AEF) jest związany z prądami w trybie wspólnym, problem określenia jego przyczyn można sprowadzić do znalezienia przyczyn pojawienia się prądów w trybie wspólnym linii zasilającej w trybie transmisji (w tryb odbioru, takie prądy zawsze powstają pod wpływem zewnętrznych pól elektromagnetycznych). Rozważ poziomą antenę dipolową z dwuprzewodowym podajnikiem bez uwzględniania „ziemi”. Założymy, że AU składa się tylko z anteny i podajnika. Pole promieniowania AS w każdym punkcie przestrzeni jest sumą wektorową pól wytworzonych przez prądy wszystkich przewodników AS. Całkowite pole w każdym punkcie zależy od rozkładu prądów wzdłuż przewodów układu. Rozkład ten przy danej częstotliwości jest jednoznacznie określony przez kształt, rozmiar i rozmieszczenie przewodów prądu przemiennego. jak również sposób stymulacji. Wystarczająco oczywiste rozważania prowadzą do wniosku (potwierdzonego obliczeniami i praktyką), że przy symetrii geometrycznej AU i symetrycznym (ściśle przeciwfazowym) wzbudzeniu, rozkład prądów będzie również symetryczny zarówno wzdłuż przewodów antenowych, jak i wzdłuż przewodów zasilających. W takim przypadku suma prądów wspólnego przewodu wszystkich przewodów zasilających będzie równa zeru.
Przykład takiego przypadku pokazano na modelu na rys. 2, za. Prądy drutów symetrycznego podajnika mają tę samą amplitudę i przeciwfazę, jest to określone przez symetrię ramion anteny wibratora i symetryczne położenie symetrycznego podajnika względem tych ramion, a także symetryczne połączenie generatora na początek linii zasilającej. Do pojawienia się prądów zasilających w trybie wspólnym może prowadzić każda z poniższych przyczyn: asymetria anteny (asymetria geometryczna ramion, moc nie pośrodku, rys. 2, b): asymetria podajnika (różne średnice lub długości przewodów, rys. 2, c); asymetria SS jako całości (asymetryczne względne położenie anteny i podajnika, ryc. 2, d). Biorąc pod uwagę „ziemię”, asymetrię geometryczną AS względem „ziemi” (ryc. 2, e) i asymetrię elektryczną źródła względem „masy” (Z1-Z2. Ryc. 2, f) zostanie tutaj dodane Jeśli w poprzedniej sytuacji w zasadzie możliwa jest pełna symetria, to przy zasilaniu anteny symetrycznej z koncentrycznego (zasadniczo asymetrycznego) zasilacza bez podejmowania specjalnych środków, AEF-1 jest po prostu nieunikniony, chociaż taki zasilacz jest wolny od AEF-2. Cechą linii koncentrycznej jest to. że przy wysokich częstotliwościach radiowych można go uznać nie za linię dwuprzewodową, ale za linię trójprzewodową. Prądy na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni powłoki kabla mogą się różnić ze względu na efekt naskórkowości. Aby przeanalizować prądy w trybie wspólnym na modelu, można przedstawić zewnętrzną powierzchnię powłoki kabla jednym przewodem i podłączyć generator bezpośrednio do anteny. W przypadku, gdy żyła środkowa kabla jest podłączona do jednego ramienia anteny symetrycznej, a oplot do drugiego (model - rys. 3,a), to nawet przy geometrycznie symetrycznym położeniu kabla względem anteny , w głośniku pojawi się AEF. Powodem jest elektryczna asymetria podłączenia źródła ekwiwalentnego do geometrycznie symetrycznego głośnika (źródło ma być źródłem punktowym i jest włączone dokładnie na środku anteny, ale po lewej jest jedno ramię anteny, a po prawej to druga plus zewnętrzna powierzchnia osłony kabla!). W tym przypadku rozkład prądu silnie zależy od długości elektrycznej zewnętrznej powierzchni powłoki kabla (ze względu na izolację zewnętrzną jest ona o około 1% większa od długości geometrycznej), przy czym długość rezonansowa (całkowita liczba pół- fale, biorąc pod uwagę długość uziemienia dla uziemionego dolnego końca lub całkowitą liczbę półfali plus a / 4 dla nieuziemionego końca kabla, jak w naszym przypadku), maksymalna amplituda prądu wspólnego lc kabla jest maksymalna i może osiągnąć 43% maksymalnej amplitudy prądu I lewego ramienia anteny (ryc. 3,b).
W tym przykładzie wygodnie jest pokazać uproszczony „mechanizm” indukcji prądu wzdłuż zewnętrznej powierzchni oplotu, co pomoże wyraźniej przedstawić procesy fizyczne prowadzące do AEF. Jedna z przyczyn prądu wspólnego jest oczywista: jest to równoważne źródło wzbudzenia, do którego jednego z zacisków podłączony jest przewód zewnętrzny. Jednak ten przewodnik znajduje się również w bliskim polu ramion antenowych, w którym prądy nie są takie same. W rezultacie istnieje inny powód prądów w trybie wspólnym: asymetryczne, a zatem nieskompensowane w lokalizacji podajnika, bliskie pole samej anteny. Taki pomysł jest oczywiście bardzo prymitywny, ale czasami w praktyce zwalczania AEF z jakiegoś powodu ten drugi powód w ogóle nie jest brany pod uwagę. Wyraźnie asymetryczne w stosunku do „ziemi” (lub dachu) są anteny spolaryzowane pionowo, umieszczone na małej wysokości. Nawet jeśli podamy formalną symetrię względną anteny i zasilacza (dipol pionowy przy zasilaniu z boku). AEF jest nieuniknione. W związku z tym podczas pracy transmisyjnej prądy współbieżne mogą wystąpić z jednego z następujących głównych powodów:
W trybie odbiorczym pod wpływem zewnętrznych pól elektromagnetycznych na linii zasilającej w jej przewodach mogą powstawać zarówno prądy przeciwfazowe, jak i infazowe. Pierwsze powstają w otwartych liniach dwuprzewodowych i bezpośrednio wpływają na wejście odbiornika (AEF II rodzaju). Prądy wspólne występują w dowolnej linii zasilającej. Ze względu na zasadę wzajemności wpływ tych prądów na wejście odbiornika (AEF pierwszego rodzaju) jest tym silniejszy, im większe jest względne natężenie prądów współbieżnych zasilacza danego głośnika w trybie nadawczym . Tylko przeciwfazowe prądy zasilające mogą oddziaływać bezpośrednio na prawidłowo skonfigurowane wejście odbiornika. „Mechanizm” przekształcania prądów współbieżnych w trybie odbiorczym na prądy przeciwfazowe jest podobny do opisanego powyżej dla przewodu koncentrycznego w trybie nadawczym. Jednym ze sposobów jest połączenie zewnętrznej powierzchni oplotu z wewnętrzną w miejscu podłączenia anteny, a drugim poprzez antenę, wykorzystując prądy współbieżne bliskiego pola, które są asymetryczne dla różnych ramion anteny o głośnik asymetryczny. Charakterystyki AU, biorąc pod uwagę zasilacz jako jego część, różnią się od obliczonych charakterystyk anteny bez uwzględnienia wpływu podajnika. Zatem. AEF to nie tylko odbiór czy transmisja bezpośrednio przez podajnik, więc koncepcję można rozszerzyć. AEF w szerokim znaczeniu to wpływ zasilacza na charakterystykę systemu antenowego (zarówno podczas odbioru, jak i nadawania). Rozważmy ten wpływ bardziej szczegółowo. Manifestacje efektu antenowego podajnika Najbardziej uderzające przejawy AEF odnotowano powyżej. Rozważmy te i możliwe inne znaczące przejawy AEF bardziej szczegółowo. Jako przykłady weźmy poziomy wibrator półfalowy i dobrze znaną antenę pionową GP o wysokości λ/4 z trzema przeciwwagami tej samej długości, zamontowanymi pod kątem 135° do grzejnika. Impedancja wejściowa takiej anteny w wolnej przestrzeni i bez uwzględnienia wpływu zasilacza jest czysto aktywna i wynosi około 50 omów. Na ryc. 4 pokazuje charakterystykę promieniowania (DN) w płaszczyźnie pionowej oraz rozkład prądów wzdłuż przewodów sworznia (I1) i przeciwwag (I2 - I4) w tym przypadku. Wszystkie podane tutaj charakterystyki uzyskano na podstawie symulacji komputerowych, bez uwzględnienia strat.
Podczas transmisji mogą wystąpić następujące objawy ADF. 1. Występowanie promieniowania AS o polaryzacji niepodstawowej. Jeśli główna polaryzacja anteny jest pionowa, a zasilacz nie jest pionowy, promieniowanie podajnika będzie pojawiać się ze składową poziomą. Jeśli główna polaryzacja anteny jest pozioma, a zasilacz nie jest poziomy, promieniowanie podajnika będzie pojawiać się ze składową pionową. Przykład - DN w płaszczyźnie pionowej ryc. 5 dla dipola poziomego. Pionowa składowa pola En wynikająca z AEF wynosi około 30% użytecznej poziomej En. A to bardzo niepożądany efekt np. przy odbiorze telewizji.
2. Zmiana RP przy głównej polaryzacji. Promieniowanie zasilacza o głównej polaryzacji może prowadzić do znacznej zmiany głównego RP (na przykład w przypadku anten pionowych w płaszczyźnie pionowej): współczynnik kierunkowości zmienia się w kierunku głównym (może to być spadek lub wzrost ), niechciane płaty pojawiają się w innych kierunkach. Przykład - rys. 6 dla anteny GP z nieuziemionym kablem o długości 9λ/4. Jeśli kabel o głównej polaryzacji nie promieniuje, wzór może się zmienić w wyniku naruszenia symetrii wzbudzenia (ryc. 7 dla Ep, dipol poziomy) 3 Zmiana złożonej rezystancji wejściowej. Dla anteny GP, w zależności od długości zasilacza koncentrycznego, składowa czynna R złożonej rezystancji w punktach wzbudzenia Z = R + jX może zmieniać się od 42 do 100 omów. a składnik reaktywny X wynosi od -40 do +17 omów. 4. Zmiana rezystancji wejściowej związana jest ze zmianą współczynnika fali stojącej (SWR) w linii zasilającej. Na ryc. Na rysunku 8 przedstawiono zależności SWR dla anteny GP przy λ=10.9 m: 1 - przy „normalnym” podłączeniu kabla do anteny; 2 - z doskonałą „izolacją” zewnętrznej powierzchni oplotu w miejscu podłączenia do anteny. Jak widać z wykresów, SWR w obu przypadkach zależy od długości zasilacza, co nie powinno wystąpić w przypadku braku prądów współbieżnych (AEF) i strat w podajniku [2]. Zauważamy tutaj, że to prądy w trybie wspólnym prowadzą do zmiany SWR (przez Z), ale nie odwrotnie! Zależność AEF-2 od SWR ma inny „mechanizm”.
5. Słaby SWR oznacza obecność znacznej części fal stojących w prądach zasilających, które nie biorą udziału w przekazywaniu energii RF. W prawdziwym kablu straty wzrastają, w wyniku czego spada sprawność układu antenowo-dosyłowego. Same prądy współbieżne również prowadzą do dodatkowych strat energii dostarczanej do AC. 6. Pogorszenie DP i SWR. spadek wydajności zmniejszenie potencjału energetycznego łącza radiowego. Zasięg niezawodnego odbioru maleje i aby osiągnąć obliczoną jakość komunikacji, konieczne jest zwiększenie mocy. A to dodatkowy koszt energii. Jednocześnie pogłębiają się problemy z punktami 7-9. 7. Zmiana wzoru prowadzi do pojawienia się promieniowania w nieprzewidzianych kierunkach, co może powodować intensywne zakłócenia lub poziomy pola niedopuszczalne zgodnie z normami sanitarnymi. 8. Jeżeli zasilacz znajduje się w pobliżu innych linii, np. linii energetycznych lub telefonicznych, obecność z nimi połączenia indukcyjnego w obecności AEF może prowadzić do poważnych trudności w zapewnieniu wspólnej pracy radiostacji z innymi środkami elektronicznymi (silne wzajemne zakłócenia podczas nadawania i odbioru). 9. W pobliżu podajnika urządzenia nadawczego może powstać zauważalne pole elektromagnetyczne, porównywalne z polami w pobliżu aktywnych części AU. Wszystko. w odniesieniu do zmian w ogólnej charakterystyce nadawczego systemu AS. dotyczy to również głośników odbiorczych (DN. impedancja wejściowa. SWR. Wydajność). Zewnętrzne źródła zakłóceń o polaryzacji innej niż pierwotna lub w strefie dodatkowych listków DN. lub w pobliżu podajnika, jeśli jest AEF, stworzą dodatkowe tło zakłócające podczas odbioru. Zwracamy uwagę na kilka ogólnych cech manifestacji AEF: 1. AEF silniej objawia się wymiarami rezonansowymi podajnika, a słabiej wymiarami nierezonansowymi. 2. Charakter zmiany RP w obecności AEF zależy od długości podajnika. Im dłuższy podajnik pionowy, tym większe wcięcie DN w płaszczyźnie pionowej. 3. Wzmocnienie AS w głównym kierunku w obecności AEF może być zarówno większe, jak i mniejsze niż bez uwzględnienia AEF. 4. AEF objawia się tym silniejszy, im silniejsze pole bliskie anteny jest podajnikiem. W tym sensie rozważana antena GP jest jedną z najbardziej wrażliwych. 5. W przypadku anten wibracyjnych (dipolowych) AEF jest bardziej wyraźny niż w przypadku anten pętlowych. 6. W przypadku anten o polaryzacji pionowej AEF pojawia się częściej i jest silniejszy niż w przypadku anten o polaryzacji poziomej. 7. Wpływ zasilacza na charakterystykę głośnika jest tym silniejszy, im mniejszy jest rozmiar anteny i tym mniejsza jest jej skuteczność. ADF jest bardzo niebezpieczny dla elektrycznie małych anten. 8. AEF jest szczególnie niebezpieczny dla wysoce ukierunkowanych i. w szczególności anteny kierunkowe. 9. Przejaw AEF w odbiorze AS jest nie mniejszy, ale nawet poważniejszy niż w transmisji. Problem ten pojawił się po raz pierwszy w przypadku głośników odbiorczych literatura
Autorzy: Anatolij Grechikhin (UA3TZ), Dmitrij Proskuryakow
Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024 Zagrożenie śmieciami kosmicznymi dla ziemskiego pola magnetycznego
01.05.2024 Zestalanie substancji sypkich
30.04.2024
▪ Fotoprzekaźniki kompaktowe o podwyższonym napięciu izolacji 3,75 kV ▪ Asustor AS3102T i AS3104T NAS z obsługą wideo 4K
▪ część opisów stanowisk na stronie internetowej. Wybór artykułu ▪ artykuł Ogród na balkonie. Wskazówki dla mistrza domu ▪ artykuł Kto wyrzeźbił twarze na Mount Rushmore? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Ostrzenie ostrza strugarki. warsztat domowy ▪ artykuł Stopień ochrony przed kurzem i wilgocią. 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