|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ O zasilaniu odbiorników radiowych darmową energią. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / odbiór radia Być może ze względu na wzrost cen akumulatorów i baterii, a może z innego powodu, ale w ostatnim czasie znacznie wzrosło zainteresowanie radiosłuchaczy problemem zasilania odbiornika radiowego „darmową energią” promieniowania z potężnych stacji nadawczych . W wielu periodykach pojawiały się doniesienia o „głośnomówiących” urządzeniach wykrywających, a także o odbiornikach, które pracują na telefonach i zasilane z pola jakiejś potężnej stacji radiowej, odbierają programy z innych słabszych stacji. Ponieważ przyczyny takiego zjawiska są w pewnym stopniu owiane tajemnicą, a w literaturze oferowane są najbardziej niesamowite rozwiązania obwodów, za pomocą których rzekomo można uzyskać jeszcze bardziej niesamowite wyniki. Celem tego artykułu jest pomoc radioamatorom zainteresowanym tym problemem w zrozumieniu go z obiektywnego punktu widzenia i rzeczywistej ocenie możliwości odbiorników radiowych zasilanych „darmową energią” potężnych stacji radiowych. Zagadnienia optymalnej detekcji i konstrukcji samych odbiorników mają zostać omówione w jednym z kolejnych artykułów. Wiadomo, że pole elektromagnetyczne indukowane przez pole nadawczej stacji radiowej w antenie odbiornika radiowego można wyznaczyć ze wzoru: ε = E*hд, gdzie E jest natężeniem pola stacji radiowej w punkcie odbioru, a hд jest efektywną wysokością anteny. Musimy jednak maksymalizować wcale nie pole elektromagnetyczne, ale moc odebranego sygnału dostarczonego do detektora, którego rezystancja wejściowa Rin zależy od jego obwodu, rezystancji obciążenia i w pewnym stopniu od wielkości indukowanego pola elektromagnetycznego w antenie. Ponieważ moc sygnału wchodzącego do detektora P = U * I (gdzie U to napięcie dostarczane do detektora, a I to przepływający przez niego prąd), a rezystancja wejściowa Rvh = U/I, wówczas można zmaksymalizować moc zmieniając impedancję wejściową detektora, wybierając różne schematy dopasowania go do anteny, a także zwiększając napięcie na detektorze, zmniejszając prąd i odwrotnie. Wiadomo natomiast, że źródło (obwód anteny) oddaje maksymalną moc obciążeniu (detektorowi) wtedy, gdy jego rezystancja czynna jest równa rezystancji wejściowej obciążenia, tj. RА = Rvh, a reaktancja jest kompensowana przez włączenie reaktancji o innym znaku. Są to typowe warunki dopasowania źródła do obciążenia.Jak je spełnić w rzeczywistej sytuacji? Najpotężniejsze stacje radiowe działają w zakresie fal długich i średnich. Wilgotna gleba, słodka woda, a zwłaszcza woda morska, mają właściwości przewodnika przy tych częstotliwościach, w których prądy przewodzenia są znacznie większe niż prądy przemieszczenia. W rezultacie fale o polaryzacji poziomej są znacznie tłumione w pobliżu powierzchni Ziemi. Z tego powodu do nadawania wykorzystuje się fale spolaryzowane pionowo, emitowane przez maszty pionowe - anteny z mniej lub bardziej rozwiniętą częścią poziomą i dobrym uziemieniem. Zagadnienia projektowania anten długo i średniofalowych zostały rozwiązane już w latach trzydziestych i szczegółowo omówione w podręcznikach z lat czterdziestych i pięćdziesiątych, co także tłumaczy „starożytność” literatury przytoczonej na końcu artykułu.
Szkic anteny pionowej z uziemieniem pokazano na rys. 1a. Własna (rezonansowa) długość fali emitowana przez taką antenę (przypomnijmy, że uważa się ją za falę, przy której rezystancja na złączu XT1 jest aktywna i jest równa rezystancji ćwierćfalowego wibratora asymetrycznego, tj. ~ 37 Ohm) λ0=4*JaД, oraz wysokość efektywna hд=2IА/π. W warunkach amatorskich prawie niemożliwe jest zbudowanie anteny pionowej ćwierćfalowej, ponieważ okazuje się ona zbyt wysoka, dlatego anteny w kształcie litery L (ryc. 1, b) i T (ryc. 1, c) są zwykle używany, w którym parametr λ0= KIД, Gdzie jaА = h + IГ, a K jest współczynnikiem, którego wartość można wyznaczyć z tabeli:
Można polecić antenę parasolową posiadającą 3-4 poziome belki połączone w jednym punkcie z częścią pionową, jednak ze względu na złożoność konstrukcji jest ona stosowana niezwykle rzadko. Tylko pionowa część anteny bierze udział w odbiorze fal radiowych, natomiast część pozioma pełni funkcje obciążenia pojemnościowego, zwiększając własną długość fali i efektywną wysokość. Im bardziej rozwinięta jest część pozioma, tym dokładniejsza jest relacja hд = h, a sama antena jest bardziej wydajna. W większości przypadków antena odbiera sygnały, których długość fali jest większa niż długość fali anteny λ > λ0, a jego opór jest złożony (Za) z aktywnym (RΣ) i składniki reaktywne (X), określone wzorami: ZА=RА -jX;
gdzie W jest impedancją falową przewodu antenowego, która wynosi około 450 ... 560 omów.
Aby skompensować rezystancję pojemnościową anteny, w jej obwodzie znajduje się indukcyjność (cewka przedłużająca), a obwód zastępczy anteny ma postać pokazaną na ryc. 2. Można już policzyć moc przekazywaną przez antenę do obciążenia (detektora), na razie nie będziemy brać pod uwagę strat w jej obwodzie. Jeżeli rezystancja wejściowa detektora jest równa aktywnej składowej rezystancji anteny Rvh=RΣ moc w obciążeniu jest maksymalna i równa Р0= (ε/2)2/RΣ. Podstawiając do tego wzoru wyrażenia na ε i RΣ, dostajemy P0= E2 hд2 λ2 / (4*1600*godzд2) = E2 λ2 / 6400 Wyprowadzony przez nas wzór określa maksymalną moc, jaką może indukować pole stacji radiowej w idealnej antenie bezstratnej. Warto zauważyć, że moc ta nie zależy od rozmiaru i konstrukcji konkretnej anteny. Z tego, co zostało powiedziane, można wyciągnąć następujące wnioski. - możliwość zasilania odbiorników „darmową energią” uzależniona jest wyłącznie od natężenia pola stacji radiowej w miejscu odbioru;
Dla przykładu obliczmy maksymalną moc, jaką może indukować się w antenie pole LW stacji radiowej pracującej na częstotliwości 171 kHz (λ = 1753 m) przy jej sile 20 mV/m, co występuje w wielu obszarach regionu moskiewskiego, a nawet poza jego granicami: Р0= E2*λ2/6400 = 0,022 * 17532 /6400=0,19 W. Moc ta jest wystarczająca do głośnej pracy większości przenośnych odbiorników, ponieważ jest równoważna Upit = 9 V przy prądzie 20 mA. Niestety, rzeczywista sytuacja jest daleka od idealnej. Faktem jest, że w obwodzie anteny występuje rezystancja strat Rп, składający się z rezystancji przewodu antenowego, rezystancji czynnej cewki dopasowującej L (rys. 2) i rezystancji uziemienia. Wydajność takiej anteny określa wyrażenie η = RΣ/ (RΣ+Rп). a otrzymana z niego moc - według wzoru: P = P0*η = E2 λ2*η / 6400 Obliczenie wydajności anteny jest problemem całkowicie rozwiązywalnym. Opór liniowy drutu miedzianego o średnicy 1 mm względem prądu stałego wynosi 22,5 oma/km i wzrasta około 2-krotnie przy częstotliwości 200 kHz [1]. W przypadku drutu o średnicy 2 mm te same wartości będą wynosić 5,5 oma / km i 3 razy. Zatem rezystancja drutu antenowego RPA Długość 20 ... 50 m można oszacować na 0,3 ... 3 oma. Rezystancja uziemienia PPP więcej. M. B. Shuleikin zaproponował kiedyś następujący wzór empiryczny na określenie strat w uziemieniu [2]: RPP =Aλ/λ0, gdzie współczynnik A waha się od 0,5 ... 2 omów dla dobrego uziemienia i do 4 ... 7 omów - dla złego. Dopasowana rezystancja cewki RPC zależy od jego współczynnika jakości konstrukcyjnej Q i można go obliczyć według wzoru: RPC =X/Q. Korzystając z danych z powyższego przykładu, obliczamy wydajność anteny w kształcie litery L o wysokości zawieszenia 10 m i długości części poziomej 20 m, mającej hд\u10d 6 m. Zgodnie z tabelą określamy współczynnik K \uXNUMXd XNUMX, wtedy naturalna długość fali anteny będzie równa: λ0\u6d 10 * (20 + 180) \uXNUMXd XNUMX m i λ / λ0 = 10. Przy średnicy drutu 1 mm rezystancja RPA\u22,5d 2 * 0,03 * 1,3 \u3d 10 oma, zadowalające uziemienie można uzyskać przy Roe \u30d 500 * 500 \u10d 500 omów. Przy impedancji falowej drutu antenowego W = 0,31 omów reaktancja anteny wynosi X = 1600 * ctg (π / 250) = XNUMX / XNUMX = XNUMX omów. Biorąc pod uwagę współczynnik jakości konstrukcyjnej pasującej cewki Q = XNUMX, znajdujemy jej rezystancję RPC = 1600/250 = 6,45 oma. Całkowita rezystancja strat anteny, równa sumie wszystkich znalezionych, wyniesie około 38 omów, podczas gdy rezystancja promieniowania RΣ = 1600(godzД/λ)2=1600(10/1753)2 = 0,05 oma, co oznacza, że sprawność η = 0,05/38 = 0,14%! Zatem moc sygnału przekazywana do obciążenia przez rozważaną antenę wyniesie zaledwie 0,19 * 0,0014 = 0,26 mW, co odpowiada na przykład napięciu zasilania 1 V przy prądzie 0,26 mA. To wystarczy do obsługi odbiornika w telefonach, ale nie na tyle, aby zasilić amplituner głośnikowy. Należy pamiętać, że uziemienie odpowiada za większość strat anteny. Aby było dobrze należy przekopać ziemię do warstwy wodonośnej i na tej głębokości umieścić metalowy przedmiot, być może większy obszar oczywiście, a następnie zakopać dół. Można także zalecić wykonanie układu drutów przeciwwagi, promieniowo odchodzących od punktu uziemienia i zakopanych na małej głębokości. Jeśli eksperymenty przeprowadzane są na działce ogrodowej, wówczas rury studni, wodociąg mogą służyć jako uziemienie, a metalowe ogrodzenie terenu może również służyć jako przeciwwaga, jeśli zadbasz o dobry kontakt elektryczny między jego poszczególnymi Części. Ważne pytanie: jak zapewnić niezbędne dopasowanie anteny do detektora? Wprowadzenie dodatkowych elementów reaktywnych jedynie pogarsza wydajność ze względu na związane z nimi dodatkowe straty, dlatego pożądane jest stosowanie wyłącznie elementów pokazanych na ryc. 2. W takim przypadku zalecany obwód odbiornika będzie miał postać pokazaną na rys. 3. XNUMX.
Zmienna cewka indukcyjna L1 wraz z pojemnością anteny tworzy obwód oscylacyjny dostrojony do częstotliwości potężnej stacji radiowej. Impedancje bierne anteny i cewki są równe i kompensowane. Szeregowa rezystancja czynna obwodu anteny RА = RΣ + Rпprzeliczone na równoważny opór Roh = X2/RАpołączone równolegle z cewką. Jeżeli jest ona zbyt duża w stosunku do impedancji wejściowej detektora, to ten ostatni łączy się z odczepem cewki w taki sposób, aby warunek n2*Roh=Rvh, gdzie n jest stosunkiem liczby zwojów cewki od uziemionego zacisku do zaczepu do całkowitej liczby zwojów. Obwód detektora zawierający diodę VD1, kondensator blokujący C1 i obciążenie nie wymaga wyjaśnienia. W powyższym przykładzie Roh= 16002/38 = 67,4 kOhm. Jeżeli detektor ma impedancję wejściową rzędu 2 kOhm, co ma miejsce przy pracy z telefonami o rezystancji 4 kOhm, n = (2/67)0,5 \u0,17d 1, dlatego kran należy wykonać z około 6/XNUMX zwojów całej cewki. Ważnym problemem na obszarach wiejskich zawsze była i pozostaje ochrona anten odgromowych. Antenę najlepiej podłączyć na stałe do masy. Schemat odbiornika pokazany na ryc. 3 spełnia ten warunek. Niemniej jednak nawet niezbyt bliskie uderzenia pioruna indukują w dużych antenach pulsacyjne pole elektromagnetyczne, mierzone w wielu kilowoltach, co w żadnym wypadku nie jest bezpieczne. Iskiernik wypełniony gazem lub nawet zwykła żarówka neonowa HL1 włączona pomiędzy antenę a masę pomoże chronić diodę detektora. A jednak przy bliskiej burzy antenę należy uziemić specjalnym przełącznikiem SA1. Na pierwszy rzut oka paradoksalny wynik, polegający na niezależności mocy pobieranej z anteny, od jej wielkości przy braku strat i koordynacji z obciążeniem, można łatwo wytłumaczyć. Powszechnie wiadomo, że antena nadawcza, jeśli nie ma strat i jest dopasowana do źródła sygnału, wypromieniuje całą dostarczoną do niej moc. Dlatego różne anteny o tej samej charakterystyce promieniowania w powyższych warunkach wytwarzają to samo natężenie pola elektromagnetycznego w tej samej odległości. Pozostaje dodać – niezależnie od wielkości anteny. Oczywiście w przypadku rzeczywistych anten ze stratami stwierdzenie to od razu traci wartość praktyczną.Przy zmniejszeniu rozmiaru anten ich rezystancja radiacyjna staje się niezwykle mała, wzrasta składowa reaktywna rezystancji, co utrudnia dopasowując antenę do źródła sygnału, straty rosną, przez co wydajność anten gwałtownie spada Z odwracalności anten wynika, że przy tym samym natężeniu pola, dopasowaniu do obciążenia i braku strat, anteny odbiorcze o różnych rozmiarach zapewnią taką samą moc w obciążeniu. Oczywiście w przypadku anten odbiorczych straty i trudności w dopasowaniu do obciążenia pozostawiają po uzyskanym wyniku wartość czysto teoretyczną. Jeszcze raz zauważamy, że wszystkie obliczenia podane w artykule obowiązują tylko w przypadku, gdy wymiary anteny są znacznie mniejsze niż długość fali. literatura
Autor: V.Polyakov, Moskwa
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Wzmocnione karty pamięci firmy Silicon Power ▪ Czujnik w łóżku monitoruje osobę starszą ▪ Modułowy konwerter DC/DC B0505ST16-W5 ▪ Bezpowietrzne opony przyszłości od Michelin ▪ Dostawa leków do miejsca przeznaczenia
▪ sekcja witryny Urządzenia komputerowe. Wybór artykułów ▪ artykuł Który zegarek jest najdokładniejszy? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Trener biznesu. Opis pracy ▪ artykuł Dzwonek elektromuzyczny. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Strażnik napięcia. 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