Mekkora az antenna bemeneti impedanciája? Antennák Mekkora az antenna karakterisztikus impedanciája

antenna bemeneti impedanciája. Úgy gondolják, hogy ez egy sorba kapcsolt reaktív és aktív ellenállás. De az antennában vagy az adagolóban nincs valódi ellenállás, kondenzátor vagy induktor. Mindez csak az antenna áramkör egyenértékű ellenállásának kiszámításának eredménye. Használjunk terhelésként egy bizonyos „fekete dobozt”, amelynek bemeneti csatlakozóját RF feszültséggel látják el. Ezen a csatlakozón meg lehet mérni az u’ pillanatnyi feszültséget és az i’ áramot, valamint a köztük lévő j fáziskülönbséget. A bemeneti ellenállás a számított aktív és reaktancia ellenállás, amelyhez kapcsolva egy adott RF feszültséget pontosan ugyanazt az u’, i’ és j értéket kapjuk.
Ismeretes, hogy egy ilyen ekvivalensnek egyaránt lehet soros (soros, Zs=Rs+jXs) és párhuzamos (párhuzamos, Zp=Rp||+jXp) aktív és reaktív ellenállása. Mindenkinek soros csatlakozás az aktív (Rs) és reaktív (Xs) ellenállások az aktív (Rp) és reaktív (Xp) ellenállások párhuzamos kapcsolatának felelnek meg. Általában az Rs№Rp és Xs№Xp. Olyan képleteket adok, amelyek segítségével a számértékeket át lehet számítani egyik vegyületről a másikra.

Például alakítsunk át egy Zs=40+j30W soros kapcsolatot Zp párhuzamos kapcsolattá.

A soros kapcsolás megfelelőjét gyakrabban használják, de a párhuzamos kapcsolás megfelelőjét is használják gyakorlati jelentősége. Zs-t soros impedanciának, R ellenállást, X reaktanciát, Zp-t párhuzamos impedanciának nevezzük. Párhuzamos kapcsolással gyakran alkalmazzák az admintanciát, de ez a vezetés, és a használat során az átlátszóság jelentősen csökken. Jellemzően az „impedancia” kifejezés azt jelzi, hogy egyenértékű aktív és reaktív ellenállású soros kapcsolásról beszélünk.

88) Az antenna által biztosított és az antenna által kisugárzott teljesítmény.

A teljesítmény két részre oszlik:

1) kisugárzott

2) az aktív ellenállás miatti veszteségek (a talajban, a környező fémvezetőkben, fickókban, épületekben stb.)

– a kisugárzott teljesítmény, mint minden lineáris áramkör esetében, arányos az antenna áramának effektív értékének négyzetével.

– arányossági együttható.

A sugárzási ellenállás az antennákhoz tartozó együtthatóként határozható meg az antenna adott pontján.

(antenna alakja, geometriai méretei, l)

– hasznos teljesítmény

Áramveszteség:

– áramhoz viszonyított egyenértékű veszteségellenállás én

– teljes teljesítmény (az antenna tápellátása)

Ahol – az antenna aktív ellenállása a betáplálási ponton

Az antenna hatékonyságának értékeléséhez bevezetjük az antenna hatékonyságának fogalmát. , növeléséhez csökkentenie kell.

89) Szimmetrikus elektromos vibrátor szabad térben.

Az áram- és töltéseloszlás közelítő törvényei a vibrátoron keresztül.

Rizs. 15. Szimmetrikus vibrátor

A szimmetrikus vibrato két egyforma méretű és alakú kar, amelyek között a generátor be van kapcsolva.

A szimmetrikus vibrátor szigorú elméletének kidolgozása előtt (a 30-as évek vége, a 40-es évek eleje) közelítő módszert alkalmaztak a vibrátormező kiszámítására. Ez azon a feltételezésen alapul, hogy az áram szinuszos eloszlása ​​a vibrátorban (az állóhullámok törvénye), amely valamilyen külső analógiával jár a szimmetrikus vibrátor és a végén nyitott 2 vezetékes vezeték között.

Az antennák olyan eszközök, amelyek illeszkednek az elektromágneses hullámok mesterséges csatornázási rendszeréhez (EMW) a környező természetes környezethez.

Az antennák beépítve vannak szerves része minden olyan rádiókommunikációs rendszer, amely technológiai célokra elektromágneses hullámokat használ. Az elektromágneses hullámok terjedésének mesterséges és természetes környezetének harmonizálása mellett az antennák számos más funkciót is elláthatnak, amelyek közül a legfontosabb a vett és kibocsátott elektromágneses hullámok térbeli és polarizációs szelekciója.

Referencia:

A koordinált rendszerek olyan rendszerek, amelyek az átvitelre szánt elektromágneses teljesítmény maximumát továbbítják egymásnak.

Vannak vevő és adó antennák.

Adóantennák

Blokkdiagram

1 – antenna bemenet, amelyre az adó hullámvezetője csatlakozik;

2 – egy illesztő eszköz, amely biztosítja a haladó hullám üzemmódot a táphullámvezetőben;

3 – a sugárzó mezők szükséges térbeli amplitúdó-fázis eloszlását biztosító elosztórendszer;

4 – sugárzó rendszer (emitter), az elektromágneses hullámok meghatározott polarizációját és iránysugárzását biztosítja.

Fogadó antennák

Blokkdiagram

1 – antenna kimenet, amelyre az antennát a vevőkészülékkel összekötő hullámvezető csatlakozik;

2 – illeszkedő eszköz;

3 – integrátor – olyan eszköz, amely a térbeli elektromágneses terek súlyozott koherens fázisbeli összegzését biztosítja;

4 – a vevőrendszer biztosítja az antennába érkező elektromágneses hullámok polarizációját és térbeli kiválasztását az azt körülvevő természetes környezetből.

Referencia:

Az adó- és vevőantennák szerkezetének azonos számokkal jelölt elemei azonos kialakításúak lehetnek, aminek következtében az antennák működési rendszerétől elkülönítve nem lehet megkülönböztetni az adóantennát a vevőtől. antenna és fordítva.

Vannak adó- és vevőantennák.

Az antenna besorolása

A különféle típusú antennák rendszerezéséhez ezeket számos közös jellemző szerint kombinálják. Az osztályozás kritériumai a következők lehetnek:

működési hullámtartomány;

a tervezés közössége;

robot elve;

kinevezés.

Az osztályok alosztályokra oszthatók, stb.

Céljuk szerint az összes antennát két nagy osztályra osztják:

közvetítés;

fogadások.

Ez a két osztály altípusokat tartalmaz:

Állóhullámú antennák;

utazóhullámú antennák;

apertúrás antennák;

antennák jelfeldolgozással;

aktív antennatömbök;

pásztázó antennatömbök.

Az antennaelmélet fő feladatai

Két feladat van:

az adott antennák tulajdonságainak elemzésének feladata;

a feladat az antennák tervezése a velük szemben támasztott megadott kezdeti követelmények szerint.

Az elemzési feladatot a feltételek alapján kell megoldani: a szükséges elektromágneses hullámoknak meg kell felelniük a Maxwell-egyenleteknek, a határfelületi peremfeltételeknek és a Sommerfeld-sugárzási feltételeknek.

Ilyen zord körülmények között a problémák felvetésére csak bizonyos speciális esetekben van lehetőség (például szimmetrikus elektromos vibrátor esetén).

Széles körben elterjedtek az elemzési problémák megoldásának közelítő módszerei, amelyek szerint ezek a problémák két részre oszlanak:

Belső feladat;

Külső feladat.

A belső feladat célja, hogy meghatározza az áramok valós vagy azzal egyenértékű eloszlását az antennában. A külső feladat az antenna sugárzási mezőjének meghatározása az áramok ismert eloszlásából. Külső probléma megoldásánál széles körben alkalmazzák a szuperpozíciós módszert, amely az antenna elemi sugárzókra való felosztásából és a mezők ezt követő összegzéséből áll.

Az antenna tervezésének feladata, hogy megtalálja a szerkezet geometriai alakját és méreteit, amelyek biztosítják a szükséges funkcionális tulajdonságait. Az antennatervezési (szintézis) problémák megoldása lehetséges:

meghatározott típusú antennák elemzési eredményeinek és az egymást követő közelítések módszerének alkalmazásával, azaz a paraméterek megváltoztatásával (paraméteres optimalizálási fokozat) az így kapott ismert antennák új verzióinak elektromos jellemzőinek utólagos összehasonlításával;

közvetlen szintézissel, vagyis a parametrikus optimalizálási szakasz megkerülésével. Ebben az esetben az antennatervezési feladatok két részfeladatra oszlanak:

klasszikus szintézis probléma;

a konstruktív szintézis feladata.

Az első az antennakibocsátó áramának (vagy mezőjének) amplitúdó-fázis eloszlásának leírásából áll, amely biztosítja az antennák meghatározott funkcionális tulajdonságait. Ennek a részfeladatnak a megoldása még nem határozza meg az antenna kialakítását, csak az elosztására vonatkozó követelményeket.

A második célja az antenna teljes geometriájának megtalálása az antennakibocsátó áramának (vagy mezőjének) adott amplitúdó-fázis eloszlása ​​alapján. Ez a probléma sokkal bonyolultabb, mint az első, és szerkezetileg nem egyértelmű, gyakran megközelítőleg megoldják.

Néhány antennatípus esetében azonban kidolgozták a konstruktív szintézis szigorú elméletét.

Adóantennák

Jellemzőik és paramétereik

Szerkezet elektromágneses mező(EMF) antennák

Mindegyik antenna egy bizonyos korlátozott térfogatú lineáris térben koncentrált elemi emitterek rendszerének tekinthető (), EM mezője pedig az elemi emittereit alkotó EM mezők szuperpozíciója. Az EMF antenna szerkezetének azonosításához vegye figyelembe egy egyenes vonalú elem EMF elemének szerkezetét, amely harmonikusan változik a szögfrekvenciával , Ennek az elemnek állandó amplitúdójú és hosszúságú árama lineáris korlátlan izotróp közegben, állandó paraméterekkel, ,.

– a közeg abszolút dielektromos állandója;

ε – a közeg relatív dielektromos állandója;

Elektromos állandó;

– a közeg abszolút mágneses permeabilitása;

A közeg relatív mágneses permeabilitása;

Mágneses állandó;

– a közeg fajlagos elektromos vezetőképessége;

λ – hullámhossz.

M – EMF megfigyelési pont;

r – az M pont radiális koordinátája (a gömbkoordináta-rendszer középpontjától az M pontig mért távolság);

– az M pont azimutális koordinátája;

Az M pont meridionális koordinátája.

Ha figyelembe vesszük a z tengely mentén elhelyezkedő Hertz vibrátort, amelynek közepe a gömbkoordináta-rendszer középpontjához igazodik, a Maxwell-egyenlet megoldása az (1.1) alakú, ahol

egységvektorok;

– elektromos áram pillanata;

Ortogonális komplex amplitúdó komponensek gömbi koordináták mentén, elektromos térerősség vektor;

, , - ortogonális komplex amplitúdó komponensek a mágneses térerősség vektor gömbkoordinátái mentén;

- hullámszám;

Hullámhossz a végtelen térben.

A kifejezésekből az következik, hogy egy lineáris áramelem EMF-je a térben merőleges elektromos és mágneses térerősségű hullámokat reprezentálja. Ebben az esetben az egyes hullámok amplitúdójának változási sebességét a pontnak a vibrátor középpontjától való relatív távolsága határozza meg.

A mezőnek három területe van:

A távoli mező régiójában a kifejezések a következő formában vannak:

A távoli régióban az EMF a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

Levegőhöz: .

A köztes és közeli mezők tartományaiban a gömb alakú keresztirányú hullám mellett lokális reaktív mezők is találhatók, amelyek intenzitása nagyon gyorsan növekszik az r csökkenésével. Ezek a mezők tartalmaznak bizonyos mennyiségű EM energiát, amelyet időszakosan (periódussal) cserélnek az antennával. Ezek a mezők határozzák meg az antenna bemeneti impedanciájának reaktív összetevőjét.

Az EMF tulajdonságai határozzák meg az antenna funkcionális tulajdonságait, a közeli és köztes EMF tulajdonságai pedig a funkcionális tulajdonságok stabilitását és az antennák széles sávját.

A távoli EMF régiót gyakran emissziós régiónak, a közeli EMF régiót pedig indukciós tartománynak nevezik.

Valódi antennáknál a távoli, középső és közeli mező tartomány határait az antenna széleitől és középpontjától a megfigyelési pontra érkező hullámok fáziskülönbségének figyelembevételével határozzuk meg.

A megengedhető fáziskülönbséggel a távoli térben egyenlő:

A távoli EMF régió ;

Köztes terület;

Közeli mező, ahol

Távolság az antenna közepétől a megfigyelési pontig;

- a sugárzó antennarendszer legnagyobb keresztirányú mérete.

Az adóantenna főbb jellemzői és paraméterei

Az antenna tulajdonságai a következőkre oszthatók:

Rádiótechnika;

Konstruktív;

Működési;

Gazdasági;

A funkcionális tulajdonságokat teljes mértékben a jel paraméterei határozzák meg.

Az adóantenna jellemzői és paraméterei:

Komplex vektor iránykarakterisztika

Az XNA komplex vektor az antenna által tőle egyenlő távolságra (r sugarú gömb felületén) kibocsátott hullámok elektromos mezőjének irányától (polarizációjától, fázisától) való függés.

Általában egy komplex XNA három tényezőből áll:

hol vannak az antenna által kibocsátott hullám mezejének megfigyelési pontjának gömbkoordinátái.

Amplitúdó Henna

Az XNA amplitúdója az antenna által kibocsátott elektromágneses hullám intenzitásának amplitúdójának irányától egyenlő távolságra lévő pontokon.

A normalizált amplitúdójú CNA-t általában figyelembe veszik:

,

ahol az az irány, amelyben az amplitúdó CNA értéke a legnagyobb.

Antenna sugárzási minta (APP)

Az antenna sugárzási mintája az XNA amplitúdó egy szakasza, amely az irányon átmenő vagy arra merőleges síkok mentén halad át.

A leggyakrabban használt metszet az egymásra merőleges síkok.

A sugárzási mintázat lebeny szerkezetű. A szirmokat amplitúdó és szélesség jellemzi.

Az alsó lebeny szélessége az a szög, amelyen belül a lebeny amplitúdója a megengedett határokon belül változik.

A szirmok a következők:

Fő szirom;

oldalsó szirmok;

Hátsó szirom.

A szirmok szélességét nullák vagy a maximális teljesítmény felének szintje határozza meg.

Mező szerint = 0,707;

Teljesítmény szerint = 0,5;

Logaritmikus skálán = -3 dB.

A teljesítmény szempontjából normalizált amplitúdójú CNA a terepen lévő amplitúdójú CNA-hoz a következő összefüggéssel kapcsolódik:

Az alsó képhez poláris és téglalap alakú koordinátarendszert és háromféle léptéket használnak:

Lineáris (a mezőn át);

másodfokú (teljesítmény);

Logaritmikus

Henna fázis

Az XNA fázis egy harmonikus elektromágneses hullám fázisának irányától való függés a távoli tértartományban az origótól egyenlő távolságra lévő pontokban egy meghatározott időpontban.

Referencia:

Az antenna fázisközéppontja egy olyan pont a térben, amelyhez képest a távoli zónában a fázisérték nem függ az iránytól és hirtelen megváltozik amikor az egyik HNA sziromról a másikra lép.

Egy gömbhullámot kibocsátó elektromágneses hullám pontforrása esetén az egyenlő fázisok felülete gömb alakú.

Polarizáló HNA

Az elektromágneses hullámot a polarizáció jellemzi.

A polarizáció az E vektor térbeli orientációja, amelyet a távoli mező bármely fix pontjában veszünk figyelembe egy rezgés során.

Általános esetben az E vektor vége egy rezgési periódus alatt a tér bármely fix pontjában egy ellipszist ír le, amely a hullámterjedés irányára merőleges síkban helyezkedik el (polarizációs ellipszis).

A polarizációt a következők jellemzik:

ellipszis paraméterek;

az ellipszis térbeli orientációja;

az E vektor forgásiránya.

Antenna sugárzásállósága

Az antenna sugárzási ellenállása az antennát körülvevő tér hullámellenállása, amelyet az a bemenetre, vagy az azt tápláló hullámvezető bármely szakaszára továbbít, ahol a teljes áram fogalmának van jelentése és definiálható.

A sugárzási ellenállást a következő képlettel lehet kiszámítani:

ss ,

ahol I a teljes áram értéke az antenna vagy az azt tápláló kétvezetékes vonal adott helyén, ami egyenértékű a betápláló üreges hullámvezetővel.

Antenna bemeneti impedancia

Az antenna bemeneti impedanciája a harmonikus feszültségek és áramok komplex amplitúdóinak aránya az antenna bemeneti kapcsain.

Az antenna bemeneti impedanciája az antennát a tápvezeték terheléseként jellemzi.

Ezt a paramétert főleg lineáris antennáknál használják, pl. olyan antennák, amelyek bemeneti feszültsége és árama egyértelmű fizikai jelentéssel bír és mérhető.

Mikrohullámú antennáknál általában a bemeneti hullámvezető keresztmetszeti méreteit adják meg.

Antenna hatékonysága (hatékonyság)

Meghatározza az antenna által a környező térbe történő átvitel hatékonyságát.

Veszteségállóság

Referencia:

Az f növekedésével az antenna hatásfoka a hosszú hullámoknál néhány százalékról 95-99%-ra nő mikrohullámú frekvenciákon.

Elektromos erősség és antenna magasság

Az antenna elektromos szilárdsága az antennák azon képessége, hogy a bemenetére érkező elektromágneses hullámteljesítmény növekedése esetén a szerkezetében vagy a környezetében lévő dielektrikum elektromos lebomlása nélkül teljesítsék funkciójukat.

Mennyiségileg az antenna elektromos erősségét a maximálisan megengedett teljesítmény és a megfelelő kritikus elektromos térerősség jellemzi, amelynél a leállás megkezdődik.

Antenna magassága

Az antenna magassága az antennák azon képessége, hogy a környező légkör elektromos meghibásodása nélkül teljesítsék funkcióikat, amikor az antenna magassága egy adott adási teljesítmény mellett nő.

Referencia:

A magasság növekedésével az elektromos szilárdság először csökken, a minimumot 40-100 km-es magasságban éri el, majd ismét növekszik.

Antenna működési frekvencia tartomány

Frekvencia intervallum f max és f min között, amelyen belül az antenna egyik paramétere és jellemzője sem lépi túl a műszaki leírásban meghatározott határokat.

A tartományt jellemzően az a paraméter határozza meg, amelynek értéke a frekvencia megváltozásakor a többi előtt kilép a megengedett határértékekből. Leggyakrabban ez a paraméter az antenna bemeneti impedanciája.

Az antenna hatótávolságának kvantitatív becslései a sávszélesség és az áteresztőképesség:

Gyakran használjon relatív sávszélességet

Az antennák a következőkre oszthatók:

Iránytényező (DC)

Az antenna irányegyütthatója adott irányban egy szám, amely megmutatja, hogy a távoli zóna egy fix pontjában a vizsgált irányban lévő Poynting-vektor értéke hányszor tér el a Poynting-vektor ugyanabban a pontban lévő értékétől, ha cserélje ki a kérdéses antennát egy abszolút körirányú (izotróp) antennára, feltéve, hogy a kisugárzott teljesítményük egyenlő.

Referencia:

Általában az antenna maximális hatásfokát a maximális sugárzás irányában jelzik.

Vibrátor: KND=0,5;

Félhullámú szimmetrikus vibrátor: KND=1,64;

Kürt antenna: KND;

Tükörantenna: KND;

Űrhajó antennák: KND;

A hatékonysági tényező felső határának korlátozója a technológiai gyártási hibák és az üzemi körülmények hatása.

A valódi antennák maximális hatásfokának minimális értéke mindig >1, mert Nincsenek teljesen mindenirányú antennák.

Az irányítottsági tényező mezőben összefügg a normalizált amplitúdójú XNA-val:

,

Ahol – az antenna maximális sugárzási irányú irányíthatóságának maximális értéke, amelyben .

KND show Ez az a teljesítménynövekedés, amelyet az irányított antenna használata biztosít, de nem veszi figyelembe a benne lévő hőveszteségeket.

Co. uh antenna erősítés

Az antenna erősítése egy adott irányban egy olyan szám, amely az irányított antenna használatából származó teljesítménynövekedést mutatja, figyelembe véve a hőveszteséget:

Egyenértékű izotróp sugárzott teljesítmény

Az ekvivalens izotróp kisugárzott teljesítmény az antenna teljesítményének és erősítésének maximális értékének a szorzata.

Antenna diszperziós együttható

Az antenna disszipációs tényezője egy szám, amely az oldalsó és hátsó lebenyeknek tulajdonítható kisugárzott teljesítmény arányát jelzi.

Meghatározza az XNA fő lebenyének tulajdonítható teljesítményt

Hatékony antennahossz

Az antenna effektív hossza a teljes hosszában egyenletes árameloszlású hipotetikus egyenes vonalú vibrátor hossza, amely maximális sugárzása irányában a szóban forgó, azonos értékű antennával azonos térerősséget hoz létre. áramerősség a bemeneten.

Jellegzetes impedanciájú közegben az antenna effektív hosszát a kifejezés határozza meg.

Mekkora az antenna bemeneti impedanciája?

Mindenki tudja, hogy az antenna bemeneti ellenállása (impedanciája) ritkán egyenlő a betápláló vezeték jellemző impedanciájával. Itt megpróbálom bemutatni, hogyan lehet a terhelést az adagolóval egyeztetni hatékony módszerek.
Továbbá az összes példa egy 50 ohm karakterisztikus impedanciájú koaxiális kábelre kerül bemutatásra, de a számítási elv más, aszimmetrikus és szimmetrikus átviteli vonalakra is érvényes.

Antenna bemeneti impedancia

Először is nézzük meg, mi az antenna bemeneti impedanciája. Úgy gondolják, hogy ez egy sorba kapcsolt reaktív és aktív ellenállás. De az antennában vagy az adagolóban nincs valódi ellenállás, kondenzátor vagy induktor. Mindez csak az antenna áramkör egyenértékű ellenállásának kiszámításának eredménye.

Használjunk terhelésként egy bizonyos „fekete dobozt”, amelynek bemeneti csatlakozóját RF feszültséggel látják el. Ezen a csatlakozón ténylegesen megmérheti az u’ pillanatnyi feszültséget és az i’ áramot, valamint a köztük lévő fáziskülönbséget j . A bemeneti ellenállás a számított aktív és reaktancia ellenállás, amelyhez kapcsolva egy adott RF feszültséget pontosan ugyanazt az u’, i’ ill.

j. Ismeretes, hogy egy ilyen ekvivalensnek egyaránt lehet soros (soros, Zs=Rs+jXs) és párhuzamos (párhuzamos, Zp=Rp||+jXp) aktív és reaktív ellenállása. Az aktív (Rs) és reaktív (Xs) ellenállások minden soros csatlakozása megfelel az aktív (Rp) és reaktív (Xp) ellenállások párhuzamos kapcsolatának. Általában Rs No. Rp és Xs No.

Xp. Olyan képleteket adok, amelyek segítségével a számértékeket át lehet számítani egyik vegyületről a másikra. Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot W

párhuzamos Zp-be.

A soros kapcsolás megfelelőjét gyakrabban használják, de a párhuzamos kapcsolás megfelelőjének is ugyanaz a gyakorlati jelentősége. Zs-t soros impedanciának, R ellenállást, X reaktanciát, Zp-t párhuzamos impedanciának nevezzük.

Párhuzamos kapcsolással gyakran alkalmazzák az admintanciát, de ez a vezetés, és a használat során az átlátszóság jelentősen csökken. Jellemzően az „impedancia” kifejezés azt jelzi, hogy egyenértékű aktív és reaktív ellenállású soros kapcsolásról beszélünk.

Az ellenállások soros kapcsolását párhuzamos kapcsolássá alakítani azonban gyakran szükséges a reaktív komponens kompenzálásához. Ne feledje, hogy soros és párhuzamos kompenzációval különböző aktív ellenállás-komponenseket kapunk.
Felmerül a kérdés, hogyan mérhetőek meg egy komplex terhelés paraméterei. Sajnos egy egyszerű SWR mérőnek itt kevés haszna van.

Ehhez egy VA1 vektoranalizátort használok, amely az összes szükséges digitális értéket megjeleníti a kijelzőn. Használhatja az AA-330 készüléket is.

Reaktív komponens kompenzáció

Hasznos az ellenállás reaktív komponensének (impedancia) kompenzálására. Ez csökkenti az SWR-t. A kompenzáció lényege a feszültség és az áram fázisainak kiegyenlítése. Megváltoztathatja a feszültség és az áram közötti fázisszöget egy reaktív elem soros vagy párhuzamos csatlakoztatásával.

Ahhoz, hogy a fázisszögek különbsége nullává váljon, ugyanazt a reaktanciát kell bekötni, mint ami az egyenértékű terhelési körben van, csak ellenkező előjellel. Ismeretes, hogy a kapacitás reaktanciája negatív előjelű, míg az induktivitásé pozitív előjelű.

Soros kompenzáció esetén egy további egyenértékű, ellentétes előjelű reaktív elemet sorba kapcsolunk, és soros áramkört kapunk, párhuzamos kompenzáció esetén pedig párhuzamosan párhuzamos áramkört kapunk. Az ellenállások soros csatlakoztatása esetén egyszerűen hozzáadják őket És abban az esetben

párhuzamos kapcsolatҐ Ha a terhelés teljesen kompenzált, ezek az áramkörök rezonanciában vannak, Xs=0 vagy Xp=.

Például van egy terhelésünk Zs=50+j30 W (Zp=68||+j113 W ), SWR=2. Ha a terheléssel sorba kapcsolunk egy Xc=-30-as kapacitást W , azt kapjuk, hogy Z=50 W és SWR=1. Ha a terheléssel párhuzamosan egy Xc=-113-as kapacitást kötünk

W , azt kapjuk, hogy Z=68 W

és SWR=1,36. Soros kompenzáció esetén egy egyenértékű kiegészítő elem soros áramkörnek felel meg, párhuzamos kompenzáció esetén párhuzamos áramkörnek. Ellenállás illesztés

Ahogy már írtam, a kiegyenlítő elem különböző módon történő összekapcsolásával általános esetben más Z-t kapunk, és így az SWR-t. Nézzük meg, hogyan tudjuk kompenzálni (illeszteni) a Zs=22+j25 terhelést W (Zp=50,4||+j44 W ), SWR=2,94. Egy kondenzátor sorba kapcsolásával Xc=-25 W azt kapjuk, hogy Z=22 W (SWR=2,27). Ha a terheléssel párhuzamosan egy Xc=-44-es kondenzátort kötünk

Ha az adó kimeneti P-áramkörrel rendelkezik, akkor ezt a kapacitást hozzá kell adni a kimeneti (hideg) kondenzátorhoz. Ezt egy kimeneti kondenzátor segítségével lehet megtenni, ha megnövelik a szükséges mennyiséggel. Ebben az esetben egy 50-re tervezett adóhoz jó illeszkedést kapunk Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot , terheléssel (az adagoló és a távadó csatlakozási pontján, r =0), bár az SWR a kábelben 2,94 marad. W , akkor a P-áramköri kondenzátorral párhuzamosan 0,5mH induktivitást kell kötni (Xl=44 Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot ), vagy lehetőség szerint csökkentse a P-áramkör „hideg” kondenzátorának kapacitását 258pF-al (Xs=-44) Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot ). Részben emiatt, ha a P-áramkört valós terhelésre állítjuk, a „hideg” kondenzátor kapacitása nem egyenlő az 50-hez képest. W egyenértékű.

Részben azért, mert a P-áramköri kondenzátorok kapacitásának változtatásával bizonyos határok között lehetőség van arra, hogy a távadót olyan terhelésre állítsák be, amely nem egyezik meg a távadó tervezésénél számított terheléssel. Ha az adó nem rendelkezik P-áramkörrel vagy tunerrel, akkor ez a kompenzálatlan reaktivitás elhangolja az adó kimeneti szűrőjét, a reflexiós együtthatót. r >0, és a távadó nem képes a kiszámított teljesítményt az adagolóba juttatni.

Szeretném megjegyezni, hogy sem a P-áramkör, sem az adóvevőben vagy annak közelében lévő tuner nem változtatja meg az SWR-t a feederben. Ezek az eszközök csak arra képesek, hogy az adó kimeneti impedanciáját a betápláló bemeneti impedanciájával illessze a távadóhoz való csatlakozási pontján (nem tévesztendő össze az adagoló karakterisztikus impedanciájával), pl. javítja a fényvisszaverő képességet r . A kábel SWR-jének javításához a terhelést össze kell hangolni az adagoló jellemző impedanciájával a csatlakozási ponton.
Soros és párhuzamos kompenzáció egyidejűleg is alkalmazható. Ez a konkrét esettől függ. Hadd mondjak egy valós példát. Az antenna ellenállása 1,9 MHz-en Zs=26+j44 impedanciájú W (Zp=100||+j59 W ), SWR=3,7.

Ha a terheléssel párhuzamosan Xc=-59-es kondenzátort kötünk W , azt kapjuk, hogy Z=100 W , SWR=2, ha sorba kötünk egy kondenzátort Xc=-44-el Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot , azt kapjuk, hogy Z=26, SWR=1,92. Az utolsó lehetőség jobb, de még mindig rossz. Most az Rs megváltoztatása nélkül választunk ki X-eket úgy, hogy Rp 50 legyen Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot . Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot Ez az opció a Zs=26+j25-nek felel meg Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot . Kösse sorba az Xs=(26+j25)-(26+j44)=-j19 reaktivitást a terheléssel Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot (4,4nF-os kondenzátor). A kapott Zs=26+j25újraszámolni Zp=50||+j52-re

W. Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot Most párhuzamosan kapcsoljuk az Xp=-j52 reaktivitást Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot (kondenzátor 1,6nF) és Z=50-et kapunk Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot és SWR=1. Ennyi, antenna 50-től
Mindez egyszerűen kiszámítható az MMNA programmal. Mindezt azért írtam le, hogy egyértelmű legyen a beállítási mechanizmus, és hogy mi mit befolyásol.

Más módon is meg lehet állapodni. Ismeretes, hogy ha olyan terhelést csatlakoztatunk az adagolóhoz, amelynek ellenállása nem egyenlő az adagoló karakterisztikus impedanciájával, akkor az adagoló átalakítja a terhelési ellenállást.

Az adagoló bemeneti ellenállásának számértéke a terhelési ellenállástól, a karakterisztikus impedanciától és az adagoló hosszától függ. Az APAK-EL programmal azt találjuk, hogy ha a terhelés Zs = 26 + j44 Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot csatlakoztassa az adagolót 50 Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot 4,76 m hosszú, majd 1,9 MHz frekvencián a bemenetén Zs = 50 + j69újraszámolni Zp=50||+j52-re

Ha ezen a helyen egy Xc = -69-es soros kapacitást kapcsolunk be Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot (kondenzátor 1,2nF), akkor Z=50-et kapunk Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot és SWR=1. Erről a helyről 50-et csatlakoztathat Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot tetszőleges hosszúságú adagoló.

Egyéb koordinációs lehetőségek is lehetségesek. A lényeg megértésétől és a képzelettől függ.
Most próbáljunk meg egy 14 MHz-es antennát illeszteni, melynek ellenállása Zs = 150-j260 W (Zp=600||-j346 W ). Amint látja, nem boldogulunk egyetlen kompenzáló elemmel.

50-et kell szereznünk W, nem 150 W vagy 600 W . Beírjuk az adatokat az APAK-EL-be, és megkeressük a terheléshez legközelebb eső pontot, ahol Rtr=50 W.

Mint látható, a kiegészítő kábel hossza mindössze 30 cm lesz. Ezen a helyen Zs=50-j161 lesz Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot . Ha ezen a helyen az induktivitást sorba kötjük Xl=161-el Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot , akkor teljes egyezést kapunk (Z=50 Például számoljuk újra a Zs=40+j30 soros kapcsolatot , SWR=1).
Mindez azon a ponton koordinálható, ahol a terhelés az adagolóhoz csatlakozik. Példa az MMANA-val

Amint látja, 1,35-ös induktivitás csatlakoztatásával koordinálható m H párhuzamos a terheléssel, és a jel egy 68,5 pF-os kondenzátoron keresztül jut a terheléshez.

Hurkok

A hurkok az adagoló rövidre zárt vagy nyitott részei. Ideális adagolóban (veszteségmentes adagolóban) az ilyen szegmensek ellenállása tisztán reaktív, nincs aktív rész.

Az ilyen adagoló szakaszok a reaktív komponens kompenzálására használhatók. Ez kényelmes, ha párhuzamos kompenzációt alkalmazunk. Gyakran negyed hullámhosszig terjedő szakaszokat használnak. Lehetnek hosszabbak is, de a valódi feedereknek vannak veszteségei, és minél hosszabb a zsinór, annál több.

Zárt hurkú elektromos hossz 1/4-ig l végén induktív, míg a nyitott végén kapacitív reaktanciája van. Az ilyen feeder szegmensekkel szimulálható az induktivitás és a kapacitás egyaránt. De nem szabad elfelejteni, hogy a hurok induktivitása vagy kapacitása a frekvenciától függ.

A fenti példában azt látjuk, hogy 1,352-es induktivitást kell csatlakoztatnunk m H. Az MMANA használatával azt találtuk, hogy egy ilyen induktivitás 14 MHz-en egy 2,62 m hosszú RG58/U kábel végén rövidre zárt hurokkal rendelkezik.

Ugyanezt a példát használva próbáljuk meg ugyanazt a dolgot az MMANA-val más módon, csak egy hurok használatával koordinálni.

Így ha egy rövidre zárt kábel 67,5 cm hosszú. csatlakoztassa párhuzamosan az adagolóval 2,57 m távolságban. a rakománytól, akkor az etetőt is teljesen illesztjük a rakományhoz. Vagy párhuzamosan csatlakoztathat egy 2,84 m hosszú nyitott hurkot. a rakománytól 3,82 m távolságra.
Egyéb koordinációs lehetőségek is lehetségesek. De nem szabad elfelejteni, hogy az alacsony ellenállású (koaxiális) adagolók veszteségei nagy SWR-értékeknél jelentősek, ezért tanácsos olyan illesztési módszert választani, amely a legrövidebb adagolószakaszt állítja elő nagy SWR-rel, és vastag, nagy feszültségű adagolót használ. minőségi kábelek.
Amint látható, gyakorlatilag minden különböző módon koordinálható.
Csak ehhez kell egy mérőeszköz, és természetesen egy számítógép. Az antenna komplex impedanciája nem mérhető sem teszterrel, sem SWR-mérővel. Ezen adatok nélkül az egyeztetés időigényes gyakorlattá válik, és gyakran nem kielégítő eredményekhez vezet.

Ebben a cikkben számos illesztési módszert ismertetek. Igyekeztem a lehető legegyszerűbben leírni a kérdés lényegét, de ez ebben a kérdésben nem megy túl egyszerűen.
Ezt a cikket néhány évvel ezelőtt litvánul írtam, és mostanra lefordították oroszra. Jelenleg más verziók is léteznek az APAK-EL és MMANA programoknak, de példák a régebbi verziók használatára vonatkoznak.
Az APAK-EL rendelkezik egy segédprogrammal, amely a kompenzáló reaktivitás kiszámítására is használható. Maga a koordináció elve azonban nem változik.
Remélem, hogy a cikk hasznos lesz valakinek.

Vytas (LY3BG), ly3bgtakas.lt

A nagyfrekvenciás mérőhíd egy hagyományos Wheatstone-híd, és az antenna átviteli vonalhoz való illeszkedésének mértékének meghatározására használható. Ezt a sémát sok néven ismerik (például "antennoszkóp" stb.), de mindig ezen alapul kapcsolási rajzábrán látható. 14-15.

A hídáramkör nagyfrekvenciás áramokat hordoz, ezért minden benne használt ellenállásnak tisztán aktív ellenállásúnak kell lennie a gerjesztési frekvenciához. Az R 1 és R 2 ellenállásokat pontosan egyenlően választják ki (1% vagy még nagyobb pontossággal), és maga az ellenállás nem számít sokat. A feltételezett feltételezések szerint a mérőhíd egyensúlyban van (a mérőeszköz nulla leolvasása), az ellenállások között a következő összefüggésekkel: R 1 = R 2 ; R1: R2=1:1; R3 = = R4; R3:R4 = 1:1.

Ha az R 4 ellenállás helyett egy próbamintát használunk, amelynek az ellenállását meg kell határozni, és R 3-ként kalibrált változó ellenállást használunk, akkor a híd kiegyensúlyozatlanság mérő nulla leolvasása változó ellenálláson történik. értéke egyenlő aktív ellenállás tesztelt minta. Ily módon az antenna sugárzási ellenállása vagy bemeneti impedanciája közvetlenül mérhető. Emlékeztetni kell arra, hogy az antenna bemeneti impedanciája csak akkor aktív, ha az antenna be van hangolva, ezért a mérési frekvenciának mindig meg kell egyeznie rezonanciafrekvencia antennák. Ezenkívül a hídáramkörrel mérhető a távvezetékek karakterisztikus impedanciája és rövidítő tényezői.

ábrán. A 14-16. ábrán egy antennamérésre szolgáló nagyfrekvenciás mérőhíd diagramja látható. Amerikai rádióamatőr W 2AEF (úgynevezett „antennoszkóp”).

Az R1 és R2 ellenállásokat általában 150-250 ohmnak választják, abszolút értékük nem játszik különösebb szerepet, csak az a fontos, hogy az R1 és R2 ellenállások ellenállása, valamint a C1 és C2 kondenzátorok kapacitása megfelelő legyen. egyenlő egymással. Változó ellenállásként csak nem induktív volumetrikusakat szabad használni. változó ellenállásokés semmi esetre sem huzalos potenciométer. A változtatható ellenállás általában 500 ohm, és ha a mérőhidat csak koaxiális kábelből készült távvezetékeken használjuk mérésekre, akkor 100 ohm, ami pontosabb mérést tesz lehetővé. A változó ellenállás kalibrálva van, és ha a híd kiegyensúlyozott, akkor egyenlőnek kell lennie a tesztminta (antenna, távvezeték) ellenállásával. Az R Ш járulékos ellenállás a mérőeszköz belső ellenállásától és a mérőkör szükséges érzékenységétől függ. Mérőeszközként 0,2-es skálájú magnetoelektromos milliamperméterek használhatók; 0,1 vagy 0,05 ma. A járulékos ellenállást a lehető legnagyobb ellenállásúnak kell megválasztani, hogy a mérőeszköz csatlakoztatása ne okozzon jelentős kiegyensúlyozatlanságot a hídban. Egyenirányító elemként bármilyen germánium dióda használható.

A hídáramkör vezetékeit a lehető legrövidebbre kell tartani, hogy csökkentsék saját induktivitását és kapacitásukat; Az eszköz tervezésénél ügyelni kell a részeinek elrendezésének szimmetriájára. A készüléket egy három különálló rekeszre osztott burkolat zárja, amelyben, amint az a 2. ábrán látható. A 14-16. ábrákon az eszközáramkör egyes elemeit helyezzük el. A híd egyik pontja földelt, ezért a híd aszimmetrikus a talajhoz képest. Ezért a híd a legalkalmasabb a kiegyensúlyozatlan (koaxiális) távvezetékeken végzett mérésekre. Ha a hidat kiegyensúlyozott távvezetékeken és antennákon történő mérésekhez kell használni, akkor azt szigetelő állvánnyal gondosan el kell választani a talajtól. Az antennoszkóp rövid és ultrarövid hullámhossz tartományban egyaránt használható, az URH tartományban való alkalmazhatóságának határa elsősorban a készülék kialakításától és egyes áramköri elemeitől függ.

Teljesen elegendő egy heterodin rezonancia mérőt használni mérőgenerátorként, amely gerjeszti a mérőhidat. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a mérőhídra szállított nagyfrekvenciás teljesítmény nem haladhatja meg az 1 W-ot, és a 0,2 W teljesítmény teljesen elegendő a mérőhíd normál működéséhez. A nagyfrekvenciás energia bevitele 1-3 fordulatú csatolótekerccsel történik, amelynek a heterodin rezonanciamérő áramkör tekercsével való csatolásának mértéke úgy van beállítva, hogy a vizsgálati minta kikapcsolásakor a mérőeszköz teljes eltérést ad. Figyelembe kell venni, hogy ha a csatolás túl erős, akkor a heterodin rezonancia mérő frekvencia kalibrálása kissé eltolódik. A hibák elkerülése érdekében ajánlatos a mérési frekvencia hangját egy precízen kalibrált vevő segítségével hallgatni.

A mérőhíd működőképességének ellenőrzése egy pontosan ismert ellenállású, nem induktív ellenállás mérőaljzathoz való csatlakoztatásával történik. A változó ellenállásnak, amelyen a mérőkör kiegyensúlyozott, pontosan egyenlőnek kell lennie (ha a mérőhíd megfelelően van kialakítva) a vizsgált ellenállással. Ugyanaz a művelet megismétlődik több ellenállásnál különböző mérési frekvenciákon. Ebben az esetben meg kell határozni a készülék frekvenciatartományát. Tekintettel arra, hogy az URH tartományban a mérőhíd áramköri elemei már összetettek, a híd egyensúlya pontatlanná válik, és ha a 2 m-es tartományban a híd körültekintő megépítésével még elérhető, akkor a 70. cm tartományban a figyelembe vett mérőhíd teljesen alkalmatlan.

A mérőhíd működőképességének ellenőrzése után gyakorlati mérésekhez használható.

ábrán. A 14-17. ábrákon a W 2AEF által javasolt antennakialakítás látható.

Az antenna bemeneti impedanciájának meghatározása

A mérőhíd mérőaljzata közvetlenül csatlakozik az antenna tápcsatlakozóihoz. Ha az antenna rezonanciafrekvenciáját korábban heterodin rezonanciamérővel mérték, akkor a hidat egy ilyen frekvenciájú nagyfrekvenciás feszültség táplálja. A változó ellenállás változtatásával nulla leolvasást érnek el a mérőeszközön; ebben az esetben az olvasási ellenállás megegyezik az antenna bemeneti ellenállásával. Ha az antenna rezonanciafrekvenciája előre nem ismert, akkor a mérőhidat tápláló frekvenciát addig változtatjuk, amíg a mérőhíd egyértelmű egyensúlyát nem kapjuk. Ebben az esetben a mérőgenerátor skáláján feltüntetett frekvencia megegyezik az antenna rezonanciafrekvenciájával, a változó ellenállás skáláján kapott ellenállás pedig az antenna bemeneti impedanciájával. Az illesztő áramkör paramétereinek megváltoztatásával lehetőség nyílik (a nagyfrekvenciás mérőhíd gerjesztési frekvenciájának megváltoztatása nélkül) az antenna meghatározott bemeneti impedanciájának beszerzésére, azt antennoszkóppal figyelve.

Ha kényelmetlen a méréseket közvetlenül az antenna betáplálási pontjain végezni, akkor ebben az esetben a mérőhíd közé egy R/2 elektromos hosszúságú vagy ennek többszöröse (2 λ/2, 3) vezetéket csatlakoztathat. λ/2, 4 λ/ 2 stb.) és bármilyen jellemző impedanciával rendelkezik. Mint ismeretes, egy ilyen vezeték a bemenetére kapcsolt ellenállást 1:1 arányban alakítja át, ezért beépítése nem befolyásolja az antenna bemeneti ellenállásának nagyfrekvenciás mérőhíddal történő mérésének pontosságát.

Nagyfrekvenciás távvezeték rövidülési tényezőjének meghatározása

A vonalszakasz pontos λ/2 hossza antennoszkóp segítségével is meghatározható.

Egy kellően hosszú, szabadon felfüggesztett vezetékszakasz egyik végén rövidre van zárva, a másik végén pedig a híd mérőaljzatába van kötve. A változó ellenállás nullára van állítva. Ezután lassan változtassa a heterodin rezonancia mérő frekvenciáját, kezdve az alacsony frekvenciáktól és haladva a magasabb frekvenciák felé, amíg el nem éri a híd egyensúlyát. Ennél a frekvenciánál az elektromos hossz pontosan λ/2. Ezek után könnyen meghatározható a vonalrövidítési tényező. Például egy 3,30 m hosszú koaxiális kábelnél 30 MHz (10 m) mérési frekvencián elérjük az első hídegyensúlyt; így λ/2 egyenlő 5,00 m-rel. Meghatározzuk a rövidülési együtthatót: $$k=\frac(geometrikus hossz)(elektromos hossz)=\frac(3.30)(5.00)=0.66.$$

Mivel a híd egyensúlya nem csak λ/2-vel egyenlő elektromos vezetékhossznál jön létre, hanem annak többszöröseinél is, ezért meg kell találni a híd második egyensúlyát, ami 60 MHz frekvencián legyen. Ennek a frekvenciának a vonal hossza 1λ. Hasznos megjegyezni, hogy a koaxiális kábelek rövidülési tényezője körülbelül 0,65, a szalagkábelek 0,82, a kétvezetékes légszigetelt vezetékek pedig körülbelül 0,95. Mivel a rövidítési tényező antennaszkóppal történő mérése nem nehéz, minden transzformátor áramkört a fent leírt rövidítési tényező mérési módszerével kell megtervezni.

Az antennatávcsővel a λ/2 vonal méretpontosságát is ellenőrizhetjük. Ehhez a vezeték egyik végére egy 500 ohmnál kisebb ellenállású ellenállást, a vonal másik végét pedig a híd mérőaljzatára kell csatlakoztatni; ebben az esetben a változó ellenállás (ha a vezeték elektromos hossza pontosan λ/2) megegyezik a vonal másik végéhez kapcsolt ellenállással.

Antennoszkóp segítségével a vezeték pontos elektromos hossza λ/4 is meghatározható. Ehhez a vezeték szabad vége nincs lezárva, és a heterodin rezonancia mérő frekvenciájának a fentebb leírtak szerinti változtatásával a legtöbb alacsony frekvencia, amelynél (a változó ellenállás nulla helyzeténél) a hídáramkör első egyensúlya létrejön. Ennél a frekvenciánál az elektromos vezeték hossza pontosan λ/4. Ezek után meghatározható a λ/4 vonal transzformációs tulajdonságai, és kiszámítható a karakterisztikus impedanciája. Például egy 100 ohmos ellenállást egy negyedhullámú vonal végére kötünk A változó ellenállás változtatásával a híd Z M = 36 ohm ellenállással van kiegyenlítve. Miután behelyettesítettük a $Z_(tr)=\sqrt(Z_(M)\cdot(Z))$ képletet, a következőt kapjuk: $Z_(tr)=\sqrt(36\cdot(100))=\sqrt(3600) =60 om$. Így, mint láttuk, az antennaszkóp egyszerűsége ellenére lehetővé teszi szinte minden probléma megoldását, amely az átviteli vonal és az antenna illesztésével kapcsolatos.

Általános információk

Az antennák elektromágneses hullámok vételére vagy kibocsátására tervezett rádióeszközök. Az antennák minden rádiótechnikai rendszer szerves részét képezik, amelyek rádióhullámok kibocsátásával vagy vételével kapcsolatosak. Ilyen rendszerek a következők: rádiókommunikációs rendszerek, rádióműsorszórás, televízió, rádiórelé kommunikáció, radar stb.
Szerkezetileg az antenna egy csőkészlet, fémlemezek, vezetékek, fém kürtök, különféle konfigurációjú visszaverő fémtükrök, fémfalú hullámvezetők, amelyekben rések vannak kivágva, dielektrikumok és magnetoelektrikumok.
Működési elv: az adókészülékben generált, hasznos jellel modulált nagyfrekvenciás elektromágneses rezgéseket az adóantenna elektromágneses hullámokká alakítja és kisugározza az űrbe.
Az adóeszköz és az antenna közötti kommunikáció feeder (speciális kábel) segítségével történik.
Az adóból az adagolón keresztül érkező elektromágneses hullámokat az antenna a szabad tér széttartó elektromágneses hullámaivá alakítja.
A vevőantenna felveszi a szabad térben terjedő rádióhullámokat (éter) és nagyfrekvenciás jellé alakítja át, amelyet egy feederen keresztül juttat a vevőhöz. A reverzibilitás elvének megfelelően az adó üzemmódban működő antenna tulajdonságai nem változnak, ha az antenna vételi módban működik.

Rövid információ az antennák főbb paramétereiről

A vevő és adó antennák fő jellemzői és paraméterei a következők:

sávszélesség

polarizáció

bemeneti impedancia

állóhullám-arány

sugárzási minta

irányegyüttható

antenna erősítés

antenna hatékonysága

antenna zaj hőmérséklete

Antenna sávszélessége

A sávszélesség az antenna működési frekvenciájának azon tartománya, ahol az antenna által vett vagy kibocsátott jel szintje a maximális jelamplitúdó 0,7-én belül van, a teljesítmény pedig a maximális jelteljesítmény 0,5-én belül van. A sávszélességet frekvenciaegységekben mérik (például kHz).
Az antenna amplitúdó-frekvencia-válaszának (AFC) egyenetlensége közvetlenül összefügg az antenna sávszélességével. A frekvenciamenet egyenetlensége jellemzi az egyenestől való eltérés mértékét, párhuzamos tengely frekvenciákat, és decibelben mérik. Minél jobb az antenna tervezése és kivitelezése, annál egyenletesebb a frekvenciaválasza. A vevő televíziós antennák főleg szélessávúak. Az 1., 2. méteres és deciméteres sávú televíziós antennák a 48,5 MHz-től 862 MHz-ig terjedő frekvenciasávot fedik le.
A vétel minősége erősen függ az antenna frekvenciamenetének egyenetlenségétől: a frekvenciamenet jelentős egyenetlensége esetén az egyes televíziós csatornákat az antenna jelentős csillapítással fogja venni, ha azok frekvenciája egybeesik az antenna frekvenciamenetének csökkenéseivel, ami különösen észrevehető, ha távolról vett jeleket egy televíziós központból.
A vételi és adási utak frekvenciamenetének egyenetlensége nemcsak magának az antennának a minőségétől függ, hanem a betáplálóhoz (kábelhez) való illeszkedés minőségétől és magának az adagolónak (kábelnek) a minőségétől is.
Digitális jelben az egyenetlen frekvenciamenet torzítja a vett és továbbított jel alakját.

Az elektromágneses hullámok polarizációja

Az elektromágneses hullámok polarizációja (francia polarizáció; eredeti forrás: görög pólustengely, pólus) egy keresztirányú hullám tengelyirányú szimmetriájának megsértése a hullám terjedési irányához képest. Polarizálatlan hullámban az s és v elmozdulás- és sebességvektorok oszcillációi (ebben az esetben rugalmas hullámok) vagy az elektromos és mágneses térerősségek E és H vektorai (elektromágneses hullámok esetén), a tér minden pontjában, a hullám terjedési irányára merőleges síkban minden lehetséges irányban gyorsan és véletlenszerűen helyettesítik egymást , így ezen oszcillációs irányok egyike sem preferált. A keresztirányú hullámot polarizáltnak nevezzük, ha a tér minden pontjában az oszcilláció iránya változatlan marad, vagy egy bizonyos törvény szerint idővel változik. A síkpolarizált (lineárisan polarizált) s vagy E vektorok állandó oszcillációs irányával rendelkező hullámnak nevezzük. Ha ezeknek a vektoroknak a végei köröket vagy ellipsziseket írnak le idővel, akkor a hullámot körkörösnek vagy elliptikusan polarizáltnak nevezzük. . Polarizált hullám keletkezhet: a tengelyirányú szimmetria hiánya miatt a hullámot gerjesztő emitterben; amikor a hullámok visszaverődnek és megtörnek a két közeg határfelületén (lásd Brewster törvényét); amikor egy hullám anizotróp közegben terjed (lásd Kettős törés).
(lásd: Nagy enciklopédikus politechnikai szótár)
A gyakorlatban: ha a televízió központból vízszintes polarizációban érkezik a jel, akkor az antennavibrátorokat az alaplappal párhuzamosan kell elhelyezni, ha a jelet függőleges polarizációban továbbítják, akkor az antennavibrátorokat az alaplapra merőlegesen kell elhelyezni, ha a jeleket két polarizációban továbbítják, akkor két antennát kell használni, és az ezekből származó jeleket összegezni kell. A megbízható vétel területén egy antennát 45 fokos szögben helyezhet el az alaplappal.
A műholdas televízió jeleit lineáris és körkörös polarizációban továbbítják a Földre. Az ilyen jelek vételéhez különböző konvertereket használnak: például a Continent TV-hez - egy lineáris konvertert, és a Tricolor TV-hez - egy kör alakú konvertert. A lemez alakja és mérete nincs hatással a polarizációra.

Antenna bemeneti impedancia

Az antennák fontos paramétere a bemeneti impedancia: (antenna bemeneti impedancia), amely egy adókészülék vagy feeder terheléseként jellemzi. Az antenna bemeneti impedanciája az antenna csatlakozási pontja (gerjesztési pontja) és a betápláló pontja közötti feszültség és az ezeken a pontokon fennálló áram aránya.
Ha az antennát hullámvezető táplálja, akkor a bemeneti impedanciát a hullámvezető útján fellépő visszaverődések határozzák meg. Az antenna bemeneti impedanciája az antenna sugárzási ellenállásának és a veszteségellenállásnak az összegéből áll: Z = R(emission) + R(pot). R(izl) általános esetben összetett mennyiség.
Rezonancia esetén a bemeneti impedancia reaktív komponensének nullának kell lennie. A rezonáns impedancia feletti frekvenciákon induktív jellegű, a rezonáns alatti frekvenciákon pedig kapacitív jellegű, ami teljesítményveszteséget okoz az antenna működési sávjának határain. R (verejték) - az antenna veszteségállósága számos tényezőtől függ, például a Föld felszínéhez vagy a vezető felületekhez való közelségétől, az antennaelemek és vezetékek ohmos veszteségétől, valamint a szigetelési veszteségektől. Az antenna bemeneti impedanciáját össze kell hangolni a betáplálási út karakterisztikus impedanciájával (vagy az adó kimeneti impedanciájával), hogy ez utóbbiban a haladó hullám üzemmódhoz közeli üzemmódot biztosítsunk.
A TV antennák bemeneti impedanciája: naplózó periodikus antenna- 75 Ohm, a hullámcsatornánál - 300 Ohm. Hullámcsatornás antennákhoz 75 Ohm karakterisztikus impedanciájú televíziókábel használatakor egy illesztőeszközre, egy RF transzformátorra van szükség.

Állóhullám-arány (SWR)

Az állóhullámarány jellemzi az antenna és a feeder illesztésének mértékét, valamint az adó és az adagoló kimenetének illeszkedését. A gyakorlatban az átvitt energia egy része mindig visszaverődik és visszakerül az adóba. A visszavert energia a távadó túlmelegedését okozza, és károsíthatja azt.
Az SWR kiszámítása a következőképpen történik:
KSV = 1 / KBB = (U pad + U neg) / (U pad - U neg), ahol U pad és U neg a beeső és visszavert elektromágneses hullámok amplitúdója.
Ideális esetben SWR=1, az 1,5-ig terjedő értékek elfogadhatók.

Sugárzási minta (DP)

A sugárzási mintázat az egyik leginkább vizuális jellemzője az antenna vételi tulajdonságainak. Az iránymintázatok poláris vagy derékszögű (derékszögű) koordinátákban épülnek fel . Példaként tekintsük egy „hullámcsatorna” típusú antenna sugárzási mintázatát, amely poláris koordinátákban van megszerkesztve a vízszintes síkban (1. ábra). A koordináta rács két vonalrendszerből áll. Az egyik vonalrendszer koncentrikus köröket ábrázol, amelyek középpontja az origóban van. A legnagyobb sugarú kör a maximális EMF-nek felel meg, amelynek értékét hagyományosan egységgel egyenlőnek tételezzük fel, a fennmaradó körök pedig az EMF köztes értékeinek felelnek meg egytől nulláig. Egy másik koordinátarácsot alkotó vonalrendszer egy csomó egyenes, amely egy központi 360°-os szöget egyenlő részekre oszt fel. Példánkban ez a szög 36, egyenként 10°-os részre van felosztva.
Tegyük fel, hogy a rádióhullám az ábrán látható irányból jön. 1 nyíl (10°-os szög). A sugárzási mintázatból jól látható, hogy a rádióhullám érkezési iránya megfelel az antennakapcsokon elért maximális EMF-nek. Bármilyen más irányból érkező rádióhullámok vételekor az antennakivezetéseknél az EMF kisebb lesz. Például, ha a rádióhullámok 30 és 330°-os szögben érkeznek (azaz 30°-os szöget zárnak be az antenna tengelyével a rendezőktől), akkor az EMF-érték maximum 0,7 lesz, 40 és 320°-os szögben. - maximum 0,5 stb.

A sugárzási mintázat (1. ábra) három jellemző területet mutat - 1, 2 és 3. Az 1. területet, amely a vett jel legmagasabb szintjének felel meg, főnek nevezzük. , vagy a sugárzási minta főlebenyét. Az antenna reflektor oldalán található 2. és 3. régiót a sugárzási minta hátsó és oldalsó lebenyének nevezik. . A hátsó és oldalsó lebenyek jelenléte azt jelzi, hogy az antenna nem csak elölről (a rendezők felől), hanem hátulról is (a reflektor felől) veszi a rádióhullámokat, ami csökkenti a vétel zajállóságát. Ebben a tekintetben az antenna hangolásakor a hátsó és oldalsó lebenyek számának és szintjének csökkentésére törekednek.
A leírt sugárzási mintát, amely az antenna kivezetéseknél az emf-nek a rádióhullám érkezési irányától való függését jellemzi, gyakran „mező” sugárzási mintának nevezik. , mivel az EMF arányos az elektromágneses tér erősségével a vételi pontban. A rádióhullám érkezési irányának megfelelő EMF-et négyzetre emelve megkapjuk a teljesítménysugárzási mintát (szaggatott vonal a 2. ábrán).
Az antenna iránytulajdonságainak numerikus becsléséhez a sugárzási mintázat fő lebenyének nyitási szögét, valamint a hátsó és oldalsó lebenyek szintjét használjuk. A sugárzási mintázat fő lebenyének nyitási szöge az a szög, amelyen belül az antenna kivezetéseinél az emf a maximumtól 0,7-es szintre csökken. A nyitási szög a teljesítmény-iránymintával is meghatározható, a maximumhoz képest 0,5-re csökkentve (nyitási szög „fél” teljesítménynél). A nyitási szög számértéke mindkét esetben természetesen azonos.
A feszültségminta hátsó és oldalsó lebenyeinek szintje Az EMF aránya az antenna kivezetéseinél, amikor a hátsó vagy oldalsó lebeny maximumának felőli oldaláról vételkor a fő lebeny maximumának oldaláról érkezik az EMF. Ha egy antennán több különböző méretű hátsó és oldalsó lebeny van, akkor a legnagyobb lebeny szintje jelenik meg.

Iránytényező (DC)

Irányegyüttható: Adóantenna (DC) - az antenna által a főlebeny irányában létrehozott térerősség négyzetének aránya az omnidirekcionális vagy irányított referenciaantenna (félhullám) által létrehozott térerősség négyzetéhez vibrátor - dipólus, amelynek iránytényezője egy feltételezett körsugárzó antennához viszonyítva 1,64 vagy 2,15 dB) azonos bemeneti teljesítmény mellett. (KND) egy dimenzió nélküli mennyiség, és decibelben (dB, dBi, dBd) fejezhető ki. Minél keskenyebb a főlebeny (LM) és minél alacsonyabb az oldallebenyek szintje, annál nagyobb az irányíthatóság.
Az antenna tényleges teljesítménynövekedését egy feltételezett izotróp emitterhez vagy félhullámú vibrátorhoz viszonyítva a KU (Power) teljesítményerősítési együttható jellemzi, amely a (hatékonysági) arányhoz kapcsolódik:
KU (teljesítmény) = KND - hatékonyság (antenna hatékonysága)

Nyereség

Az antennaerősítés (GF) a referenciaantenna bemeneti teljesítményének és a kérdéses antenna bemenetére szolgáltatott teljesítmény aránya, feltéve, hogy mindkét antenna egy adott irányban azonos térerősséget hoz létre. távolság teljesítmény kibocsátásakor és vételkor - a teljesítmények aránya, az antennák az illesztett terhelésekhez.
A KU egy dimenzió nélküli mennyiség, és decibelben (dB, dBi, dBd) fejezhető ki.
Az antennaerősítést az a teljesítménynövekedés (feszültség) jellemzi, amely a szóban forgó antenna kimeneti kapcsaira kapcsolt illesztett terhelésben szabadul fel, egy „izotróp” (vagyis kör alakú) antennához képest, ill. például egy félhullámú vibrátor. Ebben az esetben figyelembe kell venni az antenna iránytulajdonságait és a benne lévő veszteségeket (hatékonyság). A televíziós vevőantennák (KU) esetében ez megközelítőleg megegyezik az antenna irányítottsági együtthatójával (DAC), mivel Az ilyen antennák hatásfoka a 0,93...0,96 tartományba esik. A szélessávú antennák erősítése a frekvenciától függ, és egyenetlen a teljes frekvenciasávban. Az antenna adatlapján gyakran szerepel a maximális érték (KV).

Hatékonysági tényező (hatékonyság)

Átviteli módban (hatékonyság) az antenna által kibocsátott teljesítmény és a rá betáplált teljesítmény aránya, mivel az adó kimeneti fokozatában, az adagolóban és magában az antennában veszteségek vannak, az antenna hatásfoka mindig kisebb. mint 1. A vevő televíziós antennákban a hatásfok 0 ,93…0,96 között van.

Zaj hőmérséklet

Az antennazaj hőmérséklete az antenna zajteljesítményének jellemzője a vett frekvenciák teljes tartományában. Maguk az antennák nem adnak zajt. A zaj forrása a Földön és az űrben lévő tárgyak. Minél keskenyebb az antenna sugárzási mintája, annál kevésbé hat rá a zaj. A Földön minden tárgy zajt ad, a légkör és maga a Föld, így az antenna zaja függ a magassági szögétől és a vétel irányában lévő idegen tárgyak (faágak stb.) jelenlététől emberi tevékenység által okozott elektromágneses sugárzás. A Ku-sávban 90 cm átmérőjű parabolaantenna tipikus zajhőmérséklete 30 fokos emelkedési szög esetén 25-30 K.
A környező tér és a vételi út (átalakító + vevő) zaja a gyakorlatban megnöveli a műholdjel vevőrendszerének stabil működésének küszöbét, ez az antenna méretének növekedéséhez vezet, mert az alacsony zajszintű konverterek és vevőkészülékek használata kisebb hatást biztosít.