Helikális antennákkal végzett kísérletsorozat után egy grafikont állítottunk össze

dipólus és függőleges spirális antennák bemeneti impedanciája a rövidítési tényezőtől függően (6.9. ábra) a 7...28 MHz tartományban. Az antennák 10-10 cm átmérőjű dielektromos keretre készültek, a spirál tekercselése egyenletes volt, és 0,5 mm-nél nagyobb átmérőjű vezetéket használtak.

Mint a kísérletek kimutatták, a rövidített, K = 2...10-es spirális antennáknál a keretük átmérőjének 1...10 cm-en belüli megváltoztatása nem befolyásolja jelentősen a bemeneti impedanciát. Erősen lerövidített, K > 10-es spirális antennáknál azonban az általam kapott eredmények azt mutatták, hogy a bemeneti impedancia nagymértékben függ a dielektromos keretük átmérőjétől és attól, hogy a spirális antenna milyen frekvencián rezonál, így számukra ez egyszerű grafikon, mint az ábrán. 6.9 nem sikerült beszerezni.

Amint a grafikonon látható, egy 50 Ohm hullámimpedanciájú koaxiális kábel, amelynek elektromos hossza az antenna hullámhosszának felének többszöröse, alkalmas a K > 3 dipólus és függőleges spirális antennák táplálására. Egyes esetekben a függőleges antennák bemeneti impedanciája kezdetben sokkal nagyobb volt, mint az 1. 6.9, de az antenna „földjének” rezonanciára hangolása lehetővé tette a leengedését. A koaxiális kábel függőleges antennához való csatlakoztatása általában kissé megváltoztatja a bemeneti impedanciáját a kábel adó-vevő végén, ebben az esetben a bemeneti impedancia változása

csökkenő irányban történik. Dipólus hélix antenna

A függőlegeshez képest általában a grafikonon látható bemeneti impedanciája van. Azonban, ha koaxiális kábelt csatlakoztat egy dipólus spirálantennához, az antenna ellenállása jelentősen eltérhet a grafikonon jelzetttől, felfelé és lefelé egyaránt. A koaxiális kábel végeinél legalább 10 darabos ferritgyűrűk csökkentik annak hatását

a bemeneti ellenállásra, de nem szűnik meg teljesen. Ha a spirális antenna oldalaránya meghaladja az 5-öt, akkor az antennát tápláló koaxiális kábel végén célszerű egy nem ferrit gyűrűk, és 5-20 menetes, 10…20 cm átmérőjű koaxiális kábel formájában.

A spirál átmérőjének és a tényleges lerövidített antenna tekercseléséhez használt vezeték átmérőjének megváltoztatása nincs jelentős hatással az antenna bemeneti impedanciájára. Ez azért van így, mert a hélix átmérőjének növekedésével az antenna hatékonyabban sugároz, ezért nő az antenna sugárzási ellenállása, és nő a bemeneti impedanciája. A spirál átmérőjének csökkenésével az antenna elektromágneses hullámok kisugárzásának hatékonysága csökken, ezért a sugárzási ellenállás csökken, de a dielektromos veszteségek a spirálvázban nőnek. A dielektromos veszteségek növekedése a spirális antenna bemeneti ellenállásának növekedéséhez vezet. Nyilvánvaló, hogy a spirális antenna hatékonyságának növeléséhez a lehető legnagyobb átmérőjű vezetéket kell használni a spirál kialakításához, és a csavarmenetek átmérője a lehető legnagyobb legyen az antenna gyakorlati megvalósításához. Annak a keretnek, amelyen az antennaspirál készül, alacsony dielektromos veszteséggel kell rendelkeznie. A spirális antenna kialakításánál kívánatos a spirál egyenletes tekercselése.

Mérjük az antenna paramétereit? Egyáltalán nem nehéz!

A helyesen meghatározott antennaparaméterek egy rádióvevő rendszerben az alapja a távoli rádióállomások sikeres vételének. De lehet, hogy egy rádióamatőrnek nincs mindig kéznél szükséges pénzeszközöket az ilyen mérésekhez. Ebben a cikkben a szerző egy egyszerű módszer alkalmazását javasolja, amely meglehetősen elfogadható eredményeket hoz.

A kültéri huzalantenna felakasztása után a hosszú és közepes hullámokon (LW és SW) rádiókedvelő gyakran elgondolkodik: mik a paraméterei? Két fő paraméter van - az antenna-földelő rendszer veszteségellenállása rп és az antenna saját kapacitása ugyanazon SA földhöz képest. Az antennarendszer hatékonysága ezektől a paraméterektől függ, így a távoli állomások vételének lehetősége, a vevőkészülék táplálása a levegőből vett jelek „szabad energiájával”, az antennarendszer hangolása különböző frekvenciákra stb.

Az antenna mérése „terra incognita” a legtöbb rádióamatőr számára, és nem csak a kezdők számára. Minden ismert módszerhez nagy teljesítményű nagyfrekvenciás generátor és mérőhíd szükséges - olyan berendezés, amely ritkán található a rádióamatőrök körében. Ezt a két eszközt gyakran kombinálják egy adagoló vagy antenna ohmmérővé (ahogy hívják őket), amelyet például az adó rádióközpontok antennáinak hangolására és beállítására használnak. Erőteljes HF generátorra van szükség, mert a minden szélre nyitott antenna nagy feszültségű, sokféle interferencia, beleértve a méréseket zavaró más rádióállomások jeleit is.

A javasolt mérési módszerben generátorra egyáltalán nincs szükség. Az antenna paramétereit a levegőből érkező jelek segítségével fogjuk megmérni, hiszen ott rengeteg van. Kell-e speciális eszközt vagy állványt készíteni a mérésekhez? Ez nem kötelező. Tekintettel arra, hogy az antennákat nem cserélik minden nap, nem lesz nehéz egyszerű mérőáramköröket közvetlenül az asztalon vagy az ablakpárkányon összeszerelni, anélkül, hogy kenyérsütőtáblákat kellene használni.

Veszteségellenállás mérés. Szükséged lesz egy ferritrúdra mágneses antennából, pár tekercses, lehetőleg DV és MV tartományban, 0,47...1 kOhm ellenállású változó ellenállásra (feltétlenül nem vezetékes), bármilyen germánium kis teljesítményű nagyfrekvenciás dióda és egy nagy belső bemeneti ellenállású DC voltmérő (legalább 0 ,5...1 MOhm). A fogadott rádióállomások fülből történő azonosításához hasznos nagy impedanciájú telefonok használata.

ábra szerinti diagram szerint szereljük össze a készüléket. 1, és a mágneses antennatekercsben lévő rúd mozgatásával egy erős helyi rádióállomás jelfrekvenciájára hangolunk.

Rizs. 1

Ebben az esetben az R1 változtatható ellenállást nulla ellenállásra kell állítani (a diagram szerint mozgassa a csúszkát a felső helyzetbe). Az áramkörnek a rádióállomás frekvenciájával való rezonanciára történő finomhangolásának pillanatát a mérőtű maximális eltérése és a telefonokban a legnagyobb hangerő jelzi. A voltmérővel sorba kapcsolt telefonok gyakorlatilag nem befolyásolják a leolvasást, ugyanakkor a hangerő sem túl magas. Ennek növelésére a rádióállomás azonosítása során a voltmérő rövidre zárható, átkapcsolható az alsó mérési határra, ahol kisebb az ellenállása, vagy párhuzamosan kapcsolható kb. 0,05...0,1 µF kapacitású kondenzátor. a voltmérőre, hogy a hangfrekvenciákat a telefonokhoz továbbítsák (ha ilyen kondenzátor van, a hang némileg torzulhat az érzékelő terhelésének egyenlőtlensége miatt hangfrekvenciákon és egyenáramon).

Miután feljegyezte a voltmérő állását (U1), és az áramköri beállítások megváltoztatása nélkül, a motor változó ellenállás Mozgassa az R1-et, amíg a voltmérő leolvasott értéke felére nem csökken (U2). Ebben az esetben az ellenállás ellenállása megegyezik az antennarendszer veszteségellenállásával egy adott frekvencián. Ugyanezek a mérések más frekvenciákon is elvégezhetők.

Az ellenállás ellenállását ohmmérővel mérjük, leválasztva a mérőkörről. Ha nem rendelkezik ohmmérővel, akkor az ellenállást irányzékkal és skálával ellátott fogantyúval kell felszerelni, amelyet szabványos eszközzel ohmban kalibrálhat.

A fenti módszerrel kiválasztható például a legjobb földelési lehetőség. Városi körülmények között a következő lehetőségek lehetségesek: vízellátó csövek, fűtési csövek, erkélykerítés szerelvények stb., valamint ezek különféle kombinációi. A maximális vett jelre és a minimális veszteségállóságra kell összpontosítania. IN kúria A „klasszikus” földelés mellett érdemes kipróbálni egy vízkutat vagy vízvezetéket, fémhálós kerítést, horganyzott lemeztetőt vagy bármilyen más masszív fémtárgyat, még akkor is, ha az nem érintkezik a valódi földdel.

Antenna kapacitás mérése. Változó ellenállás helyett most egy (bármilyen típusú) KPI-t kell bekapcsolni, amelynek maximális kapacitása 180...510 pF. Célszerű egy olyan kapacitásmérő is, amelynek mérési határa tíz-száz pikofarad. A szerző használta digitális mérő"Master-S" konténerek, amelyeket a tervezője szíves rendelkezésére bocsát.

Ha nincs kapacitásmérő, akkor ugyanazt kell tennie, mint az ellenállásnál - szerelje fel a KPI-t skálával, és kalibrálja pikofaradokban. Ez műszerek nélkül is megtehető, mert a kapacitás arányos a lemezek behelyezett részének területével. Rajzolja meg a rotorlemez alakját milliméterpapírra (minél nagyobb a méret, annál pontosabb lesz a beosztás), ossza el a rajzot 10 szögfokonként szektorokra, és számolja meg az egyes szektorok és a teljes S0 lemez területét a cellákban . ábrán. A 2. ábrán az első S1 területű szektor árnyékolt. A megfelelő első skálajelnél meg kell adni a C1 = CmaxS1/S0 kapacitást stb.

Rizs. 2

Ha a rotorlemezek félkör alakúak (közvetlen kondenzátorkondenzátor), akkor a skála lineárisnak bizonyul, és akkor nem kell rajzokat készíteni és területeket számolni. Például egy szilárd dielektrikummal rendelkező KPI a gyermekek kreativitását célzó készletből 180 pF maximális kapacitással rendelkezik. Elég, ha a skálát 18 10 fokos szektorra osztjuk, és a osztások köré 10, 20 pF stb.

A KPI kalibrálása után összeállítjuk a telepítést az ábrán látható diagram szerint. 3.

Rizs. 3

Az antenna XS1 aljzatba való csatlakoztatásával és a KPI SA1 kapcsolóval történő kikapcsolásával az antenna kapacitása és az L1 tekercs által alkotott áramkört a rádióállomás frekvenciájára hangoljuk. A tekercs megérintése nélkül az antennát az XS2 aljzatra kapcsoljuk, és a C2 kondenzátort (a mi KPI-nket) az SA1 kapcsolóval ellátott áramkörre csatlakoztatjuk. Ismét ugyanarra a frekvenciára hangolunk, ezúttal C2-vel. Sk kapacitását skála segítségével vagy az XS3, XS4 aljzatokhoz csatlakoztatott kapacitásmérővel határozzuk meg (ehhez az SA1-et az ábrán látható helyzetbe kapcsolva). Továbbra is meg kell találni az SA antenna kapacitását a képlet segítségével

CA = C2(1 + sqrt(1 +4C1/C2))/2.

Manipulációink jelentése a következő: amikor az antennát a C1 csatolókondenzátoron keresztül csatlakoztattuk, az áramkör teljes kapacitása kisebb lett, és a helyreállításhoz C2 kapacitást kellett hozzáadni. Ön maga is levezetheti a fenti képletet az antenna CA (az első esetben) és a C2 + CAC1 / (CA + C1) komplex áramköri kapacitás egyenlősége alapján a második esetben. A mérések pontosságának növelése érdekében a csatolókondenzátor kisebb kapacitását célszerű választani, 15...50 pF tartományban. Ha a csatoló kondenzátor kapacitása sokkal kisebb, mint az antenna kapacitása, akkor a számítási képlet egyszerűsödik:

CA = C2 + C1.

Kísérlet és megvitatása. A szerző megmérte a nyaralóban kapható ilyen típusú antenna paramétereit: egy 15 m hosszú PEL 0,7 vezetéket, amelyet a tetőgerincig, a háztól távolabb egy szomszédos fáig feszítettek. A legjobb „földelésnek” (ellensúlynak) a talajtól elkülönített vízmelegítő oszlop bizonyult kis csőhálózattal és helyi fűtőradiátorokkal. Minden mérést a CB tartományban végeztünk egy tranzisztoros vevő szabványos CB mágneses antennatekercsével. Ha nem volt elegendő induktivitás a hangoláshoz a tartomány alacsony frekvenciájú végén, egy másik ferritrudat helyeztek a mágneses antenna mellé, párhuzamosan az elsővel.

A mérési eredményeket táblázatban foglaljuk össze. Szükségük van egy kis megjegyzésre. Először is feltűnő, hogy különböző frekvenciákon mind a veszteségellenállás, mind az antenna kapacitása eltérő. Ezek egyáltalán nem mérési hibák. Nézzük először a kapacitás frekvenciafüggését. Ha az antennavezetéknek nem lenne LA induktivitása, akkor a kapacitásértékek azonosak lennének. A huzal induktivitása sorba van kötve az antenna kapacitásával, amint az az antennaáramkör ekvivalens kapcsolási rajzán látható, amely az ábrán látható. 4.

Rizs. 4

Az induktivitás hatása erősebb magas frekvenciákon, ahol az induktív reaktancia növekszik és részben kompenzálja a kapacitív reaktanciát. Ennek eredményeként a tábornok aktív ellenállás az antenna csökken, és a mért kapacitás nagyobb lesz. Az antenna sajátfrekvenciája f0 - a LACA áramkör rezonanciafrekvenciája, amelynél a reaktancia nullára megy, és a mért kapacitásérték a végtelenbe hajlik. A Lambda0 antenna ennek a frekvenciának megfelelő természetes hullámhossza körülbelül az antenna vezetékének négyszerese, és általában a HF sávba esik.

A sajátfrekvencia kiszámítható két tetszőleges frekvencián végzett kapacitásmérésből, de a képletek túl bonyolultak. Az antennájára a szerző CA = 85 pF értéket kapott. LA = 25 uH és f0 - körülbelül 3,5 MHz. Durva becslésekhez feltételezhetjük, hogy az antennavezeték minden métere (a redukcióval együtt) körülbelül 1...1,5 μH induktivitást és körülbelül 6 pF kapacitást vezet be.

A kellően jó minőségű L1 tekercs veszteségállósága főként a földelési ellenállásból áll. Ezt pedig az empirikus (kísérleti adatok alapján kapott) képlet segítségével számítja ki M. V. Shuleikin: rп = А*Lambda/Lambda0. Itt A egy állandó együttható a földelés minőségétől függően, méretei ohmban. Jó földelés esetén A az ohm egységek, sőt töredékei. Amint látjuk, a veszteségállóság a hullámhossz növekedésével (frekvencia csökkenésével) növekszik, amit a táblázat adatai is megerősítettek. A veszteségállóság gyakoriságtól való függőségét a múlt század elején fedezték fel, de a szerző nem talált erre a hatásra részletes magyarázatot a szakirodalomban.

Ebben a tekintetben a rádióamatőrök által az antennáik paramétereinek mérése során szerzett számos adat nagyon hasznos lehet.

Irodalom

1. Fradin A. Z., Ryzhkov E. V. Antennaparaméterek mérése. - M.: Szvjazizdat, 1962.
2. Andreev V. Egyszerű kapacitásmérő "Master-S". - Rádió, 2002. 1. sz., p. 50-52; 2. szám, p. 51-53; 3. szám, p. 52-54.
3. Belotserkovsky G. B. Antennák. - M.: Oborongiz, 1956.

A hosszú (LW), közepes (MV) és rövid (HF) hullámsávú antennák tervezésével, gyártásával és használatával kapcsolatos kérdések lényegesen kevesebb problémát jelentenek, mint a VHF tartomány antennái, különösen a televíziós antennák. Az a tény, hogy a DV, SV, KB tartományban az adók általában nagy teljesítményűek, a rádióhullámok terjedése ezekben a tartományokban a légkörben nagy diffrakciós és fénytörési értékekkel jár, és a vevőkészülékek rendkívül érzékeny.

A VHF tartományban lévő jel és különösen a televíziós jel átvitele és vétele során e paraméterek szükséges értékeinek biztosítása számos nehézséget okoz, nevezetesen: a televíziós adók, például a műsorszórók teljesítményének elérése nem mégis lehetséges volt; a diffrakciós és fénytörési jelenségek a VHF tartományban jelentéktelenek; A televízió-vevő érzékenységét a saját zajszintje korlátozza, és a szélessávú jel vételének szükségessége miatt körülbelül 5 μV. Ezért a TV képernyőjén való vételhez magas szintű A bemeneti jelszintnek legalább 100 µV-nak kell lennie. Az alacsony adóteljesítmény és a rossz rádióterjedési feltételek miatt azonban a feszültség elektromágneses mező a fogadóponton alacsony. Ebből adódik a televíziós antennával szemben támasztott egyik fő követelmény: a vételi ponton adott térerősség mellett az antennának biztosítania kell a televízióvevő normál működéséhez szükséges jelfeszültséget.

A vevőantenna egyetlen vezeték vagy vezetékrendszer, amely az elektromágneses hullámok energiáját nagyfrekvenciás áramok energiájává alakítja. Az antennák vételi és adási paraméterei azonosak, ezért lehetséges az antennaeszközök kölcsönösségének elve, amely lehetővé teszi az antennák egyes jellemzőinek és paramétereinek meghatározását adási módban, másokat pedig vételben. mód.

A környező tárgyakat érő rádióhullámok nagyfrekvenciás elektromos áramot indukálnak bennük. Ez utóbbi elektromágneses mezőt hoz létre, és az elektromágneses hullám visszaverődik. Az antenna közvetlen és visszavert rádióhullámokat egyaránt fogad, amelyek a TV-képernyőn megjelenő kép torzulásához vezetnek.

Kísérleti vizsgálatok kimutatták, hogy függőleges polarizáció esetén lényegesen több visszavert hullám érkezik a vételi helyre, mint vízszintes polarizáció esetén. Ez azzal magyarázható, hogy a környező térben, különösen a városokban, sok függőleges, erősen tükröződő akadály (épületek, oszlopok, csövek, mágnesek) található. A polarizáció típusának kiválasztásakor az antennák tulajdonságait is figyelembe veszik. Szerkezetileg a vízszintes antennák egyszerűbbek, mint a függőlegesek. Szinte mindegyik vízszintes síkban irányított, ami a térbeli szelektivitás miatt gyengíti az interferencia és a visszavert hullámok vételét.

A vevő televíziós antennáknak meg kell felelniük a következő alapvető követelményeknek:

Egyszerű és könnyen használható kialakítású;

Magas térbeli szelektivitás;

A frekvencia széles tartományának átengedése;

Biztosítsa a jelszint és az interferencia szintjének magas arányát a vétel során;

A bemeneti impedancia és az erősítés gyengén függ a frekvenciától.

Antenna bemeneti impedancia

Az antenna egy jelforrás, amelyet elektromotoros erő (EMF) és belső ellenállás jellemez, amelyet antenna bemeneti impedanciájának nevezünk. A bemeneti impedanciát az antennakapcsokon lévő irány és az adagoló bemeneti áramának aránya határozza meg. Az antenna bemeneti impedanciájának értékét ismerni kell ahhoz, hogy az antennát a kábellel és a TV-vel megfelelően illessze: csak ilyen körülmények között áramlik a legnagyobb teljesítmény a TV bemenetére. Ha megfelelően illeszkedik, az antenna bemeneti impedanciájának meg kell egyeznie a kábel bemeneti impedanciájával, amely viszont egyenlő a TV bemeneti impedanciájával.

Az antenna bemeneti impedanciája aktív és reaktív komponensekkel rendelkezik. A rezonáns hangolású antenna bemeneti impedanciája tisztán aktív. Ez az antenna típusától és típusától függ tervezési jellemzők. Például egy lineáris félhullámú vibrátor bemeneti impedanciája 75 ohm, a hurokvibrátor pedig körülbelül 300 ohm.

Az antenna illesztése az adagolókábellel

Az antenna és a kábel illesztését a utazóhullám-együttható (TWC) jellemzi. Az antenna és a kábel tökéletes illeszkedésének hiányában a beeső hullám visszaverődik ( bemeneti feszültség), például egy kábel végéről vagy más olyan pontról, ahol a tulajdonsága hirtelen megváltozik. Ebben az esetben a beeső és a visszavert hullámok ellentétes irányban terjednek a kábel mentén. Azokon a pontokon, ahol a két hullám fázisa egybeesik, a teljes feszültség maximális (antinódus), azokon a pontokon, ahol a fázisok ellentétes, minimális (csomópont).

A haladó hullám együtthatóját a következő összefüggés határozza meg:

Ideális esetben KBV = 1 (amikor az utazóhullám üzemmód lép fel, azaz a TV bemenetére a lehető legnagyobb teljesítményű jel kerül, mivel a kábelben nincsenek visszavert hullámok). Ez az antenna, a kábel és a TV bemeneti impedanciáinak összehangolásával lehetséges. A legrosszabb esetben (amikor U min =0) KBV=0 (állóhullám üzemmód lép fel, vagyis a beeső és a visszavert hullámok amplitúdója egyenlő, és a kábelen nem halad át az energia).

Az állóhullám arányát a következő összefüggés határozza meg:

Antenna irányíthatósága és erősítése

A vevő mindenirányú antenna minden irányból fogad jeleket. Az irányított vevőantenna térszelektivitással rendelkezik. Ez azért fontos, mert a vételi helyen alacsony térirány mellett egy ilyen antenna növeli a vett jel szintjét és gyengíti a más irányokból érkező külső interferenciát.

Irányegyüttható vevő antenna egy szám, amely megmutatja, hogy az irányított antenna által a TV bemenetén kapott teljesítmény hányszor nagyobb, mint a körsugárzó antenna által (ugyanolyan térerő mellett) fogadható teljesítmény.

Az antenna iránytulajdonságait a sugárzási mintázata jellemzi. A vevőantenna sugárzási mintája a TV bemeneti jelfeszültségének az antenna megfelelő síkban elfordulási szögétől való függésének grafikus ábrázolása. Ez a diagram az antennában az elektromágneses tér által indukált EMF függését jellemzi a jel érkezési irányától. Épül a sarki ill téglalap alakú rendszer koordináták On rizs. 1, 2 Bemutatjuk egy „hullámcsatorna” típusú antenna sugárzási mintázatát.

Rizs. 1. Antenna sugárzási mintázata polárkoordináta-rendszerben

Az antenna sugárzási mintái leggyakrabban többkaréjosak. A hullám érkezési irányának megfelelő lebenyet, amelynél a maximális EMF indukálódik az antennában, főlebenynek nevezzük. A legtöbb esetben a sugárzási mintának fordított (hátsó) és oldallebenyei is vannak. A különböző antennák egymással való összehasonlításának megkönnyítése érdekében sugárzási mintáikat normalizálják, azaz relatív mennyiségben ábrázolják, a legmagasabb EMF-t egynek (vagy száz százaléknak) véve.

A sugárzási mintázat fő paraméterei a főlebeny szélessége (nyitási szöge) vízszintes és függőleges síkban. A főlebeny szélessége az antenna iránytulajdonságainak megítélésére szolgál. Minél kisebb ez a szélesség, annál nagyobb az irányultság.

Rizs. 2. Antenna sugárzási mintázata derékszögű koordinátarendszerben

Az oldalsó és hátsó lebenyek szintje jellemzi az antenna zajállóságát. Meghatározása az antenna védőhatási együtthatója (PAC) felhasználásával történik, amely az antenna által lefoglalt teljesítmény aránya az illeszkedő terheléshez, ha hátulról vagy oldalról veszi a vételt, és az ugyanazon terhelés melletti teljesítményhez viszonyítva. vétel a fő irányból.

A védelmi együtthatót gyakran logaritmikus egységekben fejezik ki - decibelben:

Az antenna iránytulajdonságait az irányítottsági együttható (DC) is jellemzi – ez egy szám, amely megmutatja, hogy a TV bemenetén kapott jelteljesítmény hányszor nagyobb, mint egy adott irányított antenna által vételkor elérhető teljesítmény. egy mindenirányú vagy irányított referenciaantenna. Referenciaantennaként leggyakrabban félhullámú vibrátort (dipólust) használnak, amelynek iránytényezője egy feltételezett körantennához viszonyítva 1,64 (vagy 2,15 dB). A hatásfok-növekedés azt a maximális lehetséges teljesítménynövekedést jellemzi, amelyet egy antenna iránytulajdonságaiból adódóan tud biztosítani, feltételezve, hogy nincs benne veszteség. Valójában minden antennának vannak veszteségei, és az általa biztosított teljesítménynövekedés mindig kisebb, mint a lehetséges maximális. Az antenna valós teljesítménynövekedését egy feltételezett izotróp emitterhez vagy félhullámú vibrátorhoz viszonyítva a teljesítményerősítés jellemzi. K r, ami a hatékonysági arányhoz kapcsolódik:

Ahol η - az antennák teljesítménytényezője (hatékonysága).

Az antenna hatásfoka az antenna teljesítményveszteségét jellemzi, és a sugárzási teljesítménynek a sugárzási teljesítmények és veszteségek összegéhez viszonyított aránya, vagyis az adóból az antennát tápláló teljes teljesítményhez:

Ahol P u- sugárzási teljesítmény, Pn- teljesítményveszteségek.

Antenna sávszélessége

A vevő televíziós antenna sávszélessége egy olyan frekvenciaspektrum, amelyen belül az elektromos jellemzőinek összes alapértéke megmarad. A hangolt antenna frekvenciaválasza hasonló a rezonanciagörbéhez oszcillációs áramkör. Ezért az áramkör sávszélességével analóg módon az antenna sávszélessége is meghatározható.

Rezonáns (rögzített) frekvencián az antenna bemeneti impedanciája bizonyos értékkel rendelkezik, amely összhangban van a terhelési impedanciával. Ezt a frekvenciát általában a televíziócsatorna átlagos frekvenciájának tekintik, amelyen az antenna reaktanciája nulla. A rezonancia alatti frekvenciákon kapacitív jellegű, a rezonancia feletti frekvenciákon pedig induktív.

Így a frekvencia változása mind az aktív komponens változásához, mind a bemeneti ellenállás reaktív komponensének megjelenéséhez vezet. Ennek eredményeként csökken a terhelésnek biztosított teljesítmény.

Ez különösen extrém frekvenciákon észlelhető, a legtávolabb rezonancia frekvencia. A teljesítmény legfeljebb kétszeres csökkentése megengedett. Ezen sávszélesség alapján 2Af A rezonanciafrekvencia közelében lévő frekvenciaspektrumot olyannak tekintjük, amelyen belül a terhelésre szolgáltatott teljesítmény legfeljebb felére csökken.

Annak biztosítására jó minőségű A vevőantennának át kell engednie a televíziós jel teljes frekvenciaspektrumát, amely egy csatorna esetében 8 MHz. A képminőség akkor is elég jó, ha az antenna legalább 6 MHz-es frekvenciasávon halad át. A frekvenciasáv további szűkítése a képminőség romlásához és a tisztaság elvesztéséhez vezet. Legtöbb hatékony módszer sávszélesség bővítése - a vibrátor egyenértékű hullámimpedanciájának csökkentése keresztirányú méreteinek növelésével. Ily módon a lineáris kapacitás növekszik és a vibrátor lineáris induktivitása csökken. Az antenna sávszélességét többek között a redukciós adagoló sávszélessége korlátozza.

Antenna- rezgés átalakító eszköz elektromos áram elektromágneses térhullámba (rádióhullám) és vissza.

Az antennák reverzibilis eszközök, vagyis ahogy az antenna működik az adásnál, úgy a vételnél is működik, úgy az adásnál is.

Etető- kábel, amely összeköti a rádióállomást az antennával.
A kábelek különböző impedanciájú és kivitelűek.
Mivel a polgári rádiókban a kimeneti/bemeneti impedancia 50 Ohm, a kimenet pedig aszimmetrikus, ezért 50 ohmos karakterisztikus impedanciájú koaxiális kábelek alkalmasak nekünk feedernek, pl.: RK 50-3-18 vagy RG 8 vagy RG 58.
Nem kell összezavarodni jellegzetes impedanciaés ohmos. Ha a kábel ellenállását teszterrel méred, a teszter 1 ohmot mutat, bár ennek a kábelnek a hullámimpedanciája 75 ohm lehet.
A koaxiális kábel jellemző impedanciája a belső vezető és a külső vezető átmérőjének arányától függ (az 50 ohmos karakterisztikus impedanciájú kábelnek vastagabb a központi magja, mint az azonos külső átmérőjű 75 ohmos kábelnek).

SWR- állóhullám-együttható, azaz a kábelen az antennához menő teljesítmény és a kábel mentén visszatérő teljesítmény aránya, amely visszaverődik az antennáról, mivel ellenállása nem egyenlő a kábel ellenállásával .
Igen, a nagyfrekvenciás feszültség másképp halad át a vezetékeken D.C., visszaverődhet a terhelésről, ha a terhelés vagy a kábel rossz karakterisztikus impedanciájú.
Az SWR a rádióállomástól az antennáig és vissza történő energiaátvitel minőségét mutatja, minél alacsonyabb az SWR, annál jobb az egyezés a rádióállomás és az adagoló és az antenna között. Az SWR nem lehet kisebb 1-nél.
Az SWR nem jelzi az antenna hatékonyságát és azt, hogy milyen frekvencián működik hatékonyabban. Például az SWR 1-es lesz, ha egy 50 Ohmos ellenállás van a kábel végére csatlakoztatva, de senki sem hall az ellenállásnál, és te sem hallasz rajta senkit.

Hogyan működik az antenna?

A váltakozó áram, mint ismeretes, bizonyos frekvenciával megváltoztatja a polaritását. Ha 27 MHz-ről beszélünk, akkor másodpercenként 27 milliószor cserélődik a polaritása (+/-). Ennek megfelelően másodpercenként 27 millió alkalommal mozognak az elektronok a kábelben balról jobbra, majd jobbról balra. Tekintettel arra, hogy az elektronok 300 millió méter/másodperc fénysebességgel futnak, akkor 27 megahertzes frekvencián már csak 11 métert (300/27) sikerül futniuk az aktuális polaritás megváltozása előtt, majd visszatérni.
A hullámhossz az a távolság, amelyet az elektronok megtesznek, mielőtt a forrás változó polaritása visszahúzná őket.
Ha a rádióállomás kimenetére kötünk egy vezetékdarabot, aminek a másik vége egyszerűen a levegőben lóg, akkor elektronok futnak majd benne, a futó elektronok mágneses teret hoznak létre a vezető körül, a végén pedig egy elektrosztatikus potenciál, amely a rádióállomás működési frekvenciájával változik, vagyis a vezeték rádióhullámot hoz létre.
Az a minimális távolság, amelyet az elektronoknak meg kell tenniük a hatékony konverzióhoz AC rádióhullámmá, a rádióhullámok árammá pedig egyenlő a hullámhossz 1/2-ével.
Mivel minden áram (feszültség) forrásnak két kivezetése van, a minimális effektív antenna két darab, 1/4 hullámhosszúságú vezetékből áll (1/2 osztva 2-vel), és egy vezetéket a forrás egyik kivezetéséhez csatlakoztatunk (kimeneti rádió). állomás), egy másik egy másik kimenetre.
Az egyik vezetőt sugárzónak hívják, és a kábel központi magjához csatlakozik, a másik egy „ellensúly”, és a kábelfonathoz csatlakozik.
* Ha 2 darab, egyenként 1/4 hullámhosszú vezetéket helyez el egymás fölé, egy ilyen antenna ellenállása körülbelül 75 Ohm lesz, ráadásul szimmetrikus lesz, vagyis közvetlenül egy koaxiális ( nem szimmetrikus) kábel nem jó ötlet.

Várjunk csak, akkor hogyan működnek a rövidített antennák (pl. 2 méter 27 MHz-en) és a csak egy tűből álló antennák egy autón?
Az autón lévő csap esetében a tű az első vezetékdarab (az „kibocsátó”), az autó karosszériája pedig a második vezeték (az „ellensúly”).
A rövidített antennákban a vezeték egy része tekercsbe van csavarva, vagyis az elektronok esetében a csap hossza megegyezik a hullámhossz 1/4-ével (2 méter 75 cm 27 MHz-en), és a tű tulajdonosának csak 2 méter, a többi a tekercsben van, ami az időjárás elől el van rejtve az antenna alján.

Mi történik, ha nagyon rövid vagy nagyon hosszú vezetékeket csatlakoztat egy rádióállomáshoz antennaként?
Mint fentebb említettük, a rádióállomás kimenetének/bemenetének hullámimpedanciája ennek megfelelően 50 Ohm, a számára terhelést jelentő antenna ellenállása is 50 Ohm.
Az 1/4 hullámhossznál rövidebb vagy hosszabb vezetékek karakterisztikus impedanciája eltérő lesz. Ha a vezetékek rövidebbek, akkor az elektronoknak lesz idejük elérni a vezeték végét és tovább akarnak futni, mielőtt visszahúznák őket, ennek megfelelően elássák magukat a vezeték végén, megértik, hogy szakadás van. ott, vagyis nagy, végtelen ellenállás van és az egész antenna ellenállása nagyobb lesz, minél több, minél rövidebb a vezeték. A túl hosszú vezeték szintén nem működik megfelelően, ellenállása is nagyobb lesz a szükségesnél.
Az elektromosan rövid antennát nem lehet hatásossá tenni, az elektromos hosszának 1/4-ét elveszíti;
* Az "elektromosan rövid" és a "fizikailag rövid" között az a különbség, hogy megfelelő hosszúságú vezetéket lehet tekercsbe csavarni, de fizikailag a tekercs nem lesz olyan hosszú. Egy ilyen antenna meglehetősen hatékony lesz, de kis számú csatornán, és mindenesetre 1/4 hullámhosszú tűt veszít.
Azt is fontos megérteni, hogy nagyon sok múlik azon is, hogy az antennavezetők, az emitter és az ellensúly milyen szögben helyezkednek el - annak irányától (sugárzásának irányától) és a hullámimpedanciájától.

Létezik olyan jelenség is, mint az antenna rövidülési együtthatója, ez a jelenség abból adódik, hogy a vezetők vastagok, és a vezeték végének kapacitása van a környező térhez. Minél vastagabb az antennavezető, és minél nagyobb frekvencián kell az antennának működnie, annál nagyobb a rövidülés. Ezenkívül minél vastagabb a vezető, amelyből az antenna készül, annál szélesebb sávú (annál több csatornát fed le).

Irányított antennák és sugárzás polarizáció

Az antennák a következők:
+ Vízszintes polarizáció esetén - az antennavezetők vízszintesen helyezkednek el;
+ Függőleges polarizációval - a vezetékek függőlegesen vannak elrendezve.
Ha a vízszintes polarizációjú antenna által kibocsátott jeleket függőleges polarizációjú antennán próbálja meg fogadni, akkor a veszteség kétszerese (3 dB) lesz az adóval azonos polarizációjú antenna vételéhez képest.

Ezenkívül az antennák lehetnek:
+ Irányított - amikor a hullámok kibocsátása és vétele egy vagy több irányba megy.
+ Nem irányított (kör alakú sugárzási mintával) - amikor a rádióhullámokat minden irányból egyenletesen bocsátják ki és fogadják.

Példa: egy függőleges tüske vízszintes síkban kör alakú sugárzási mintázatú, azaz egyformán bocsát ki és fogad rádióhullámokat a körülötte lévő forrásokból.

Mi az antennaerősítés?

Ha kifejezetten antennaerősítésről beszélünk, és nem az antennához csatlakoztatott, tápvezetékeket igénylő erősítőről, akkor az antennaerősítés az a képessége, hogy a rádióhullámokat egy bizonyos síkban vagy irányba koncentrálja, oda, ahol a kommunikációra kívánt tudósítók találhatók.
Például két függőlegesen elhelyezkedő, 1/4 hullámhosszú (függőleges dipólus) csap egyenletesen sugárzik egy körben, de ez akkor van, ha felülről nézzük, és ha oldalról, akkor kiderül, hogy az energia egy része a a földre, és az űrbe. A dipólus erősítése 0 dBd. Nincsenek számunkra hasznos jelek a földben és a térben, ennek megfelelően a dipólus konfigurációjának megváltoztatásával (egy részének a hullámhossz 5/8-ára történő meghosszabbításával) biztosítható, hogy a sugárzás koncentrálódjon a horizonton, és kevés sugárzást bocsátanak ki az űrbe és a földbe, egy ilyen antenna erősítése körülbelül 6 dBd lesz.

Ha szeretné részletesen megismerni az antennák és adagolók működését, és teljes képleteket szeretne látni, olvassa el a K. Rothhammel Antennas című könyvet.

Emlékezzünk a fő dologra:

Hullámhossz = 300 / kommunikációs csatorna frekvencia

Minimális effektív antennahossz = hullámhossz / 2

Minél vastagabbak a vezetők, amelyekből az antenna készül, annál nagyobb mértékben járul hozzá a rövidítési tényező a hosszához.

Az SWR jelzi a rádió és az antenna közötti energiaátvitel minőségét, de nem jelzi az antenna hatékonyságát.

Most pedig a példákért:
300 / 27,175 = 11 méter 3 centiméter hullámhossz.
Az egész antenna a hatékony munkavégzés 5 méter 51 centiméter hosszúságúnak kell lennie, a tű hossza 2 méter 76 centiméter.
A K_rövidítést figyelembe véve egy 20 mm átmérőjű csőből készült csap esetén a csap hossza körülbelül 2 méter 65 centiméter.

Milyen antennákat használnak általában a civil sávon?

Antenna 1/4 GP ("gepeshka" vagy "négyszeres")

Egy csap hornyon vagy mágneses alapon, amelybe egy hosszabbító tekercs van beépítve, amely az elektromos hosszának 1/4-ét teszi ki. Az ellensúly az autó karosszériája, amely vagy közvetlenül (beágyazott antennáknál), vagy a mágnes alapja és a karosszéria felülete által alkotott kondenzátorkapacitáson keresztül kapcsolódik.

A nagyfrekvenciás sávokon, mint például az LPD és a PMR, általában réseket vagy 5/8-at használnak, még autóban és hordható változatban is kollineáris antennákat használnak (több 1/2-es vagy 5-ös antennarendszer); /8 antenna elektromosan és mechanikusan összekapcsolva , ami lehetővé teszi az antenna 10 dbi vagy annál nagyobb K_erősítését, azaz a sugárzás vékony vízszintes palacsintává tömörítését).

V. Polyakov, RA3AAE

Ebben a cikkben nincs semmi új, csak más szemszögből tekinthetünk a régmúltra. ismert tények, és általános oktatási célokat is szolgálhat. Van egy kis nosztalgia is...

Köztudott, hogy az elektromosan rövid huzal- vagy ostorantennák (negyed hullámhossznál kisebb) X kapacitív reaktanciával és alacsony aktív sugárzási ellenállással rendelkeznek, az előbbi az antenna rövidülésével növekszik, az utóbbi pedig csökken. Maga az antenna vesztesége nagyon kicsi, ezt az antenna modellező programok is megerősítik, például az MMANA, amely megmutatja magas hatásfok. Veszteségek lépnek fel az illesztő tekercsben (hosszabbító vagy hurok) és a földelésben.

A rövidre földelt vevőantenna ekvivalens áramkörét általában az ábrán látható módon ábrázolják. 1 a jobb oldalon. E a vett jel térerősségét jelöli, a hd pedig az antenna effektív magasságát. Maga az antenna és a benne lévő árameloszlás a bal oldalon látható. Szinuszos, de a rövid antennáknál megközelítőleg háromszög alakúnak tekinthető.

Az antenna X kapacitását és r sugárzási ellenállását számos könyvben és tankönyvben megadott képletekkel határozzák meg:
X = Wctg(2ph/l), és r = 160p2(hд/l)2,

ahol W az antennavezeték impedanciája.

A képletek leegyszerűsíthetők, ha bevezetjük a k = 2p/l hullámszámot, és a szorzást a kotangenssel helyettesítjük érintővel való osztással, illetve a kicsisége miatt (h<< l). С учетом того, что действующая высота hд антенны в виде короткого вертикального провода равна половине геометрической h из-за треугольного распределения тока, получим:

X = W/kh és r = 10(kh)2.

Sajnos az ekvivalens áramkör az ábrán. Az 1 nem elég világos, mert nem mutatja a vevő antenna általi bemenetének tényleges tolatását. A kapacitás és az aktív ellenállás soros bekötésének párhuzamossá alakításának szabályait célszerű alkalmazni (lásd az áramkörelméleti könyveket). A mi esetünkre, amikor r<< X, они очень просты (рис. 2).


A vevőantenna eredményül kapott ekvivalens áramkörét az ábra mutatja. A 3. ábrán látható, hogy az antenna impedanciáját egy C kondenzátor és egy párhuzamosan kapcsolt R ellenállás határozza meg. Ez az impedancia söntöli a vevő bemenetét, függetlenül attól, hogy van-e jelfeszültség az antennán. A C kapacitás egyszerűen az antenna kapacitása egy vékony vezetéknél könnyen megtalálható 5...7 pF/m, a viszonylag „vastag” teleszkópos antennáknál pedig 8...12 pF/m.

Az R ellenállást úgy találjuk meg, hogy behelyettesítjük az 1. ábra utolsó képletébe. X és r 2 értéke fent:
R = W2/10(kh)4.

Egy vékony vezetéknél szabad térben a W általában 600 ohmnak számít. Ezt az értéket, valamint a k = 2p/l behelyettesítésével a számítási képletet kapjuk:
R = 23 (l/h)4.

Ennek segítségével, szemléltetésképpen, számítsuk ki egy rövid vezetékes függőleges antenna kapacitását és ellenállását 1 MHz-es (a CB tartomány középső frekvenciájának) frekvenciájára, és feltételezzük, hogy a földelési ellenállás nulla.

A számítási eredményeket a táblázat foglalja össze:

Antenna magasság h, m	1	3	10	30
h/l	1/300	1/100	1/30	1/10
C, pF	6	18	60	180
R, Ohm	11 2.10	9 2,3.10	7 2.10	5 2,3.10
R	0,2 teraOhm	2 GigaOhm	20 MegaOhm	230 kiloohm

Csodálatosak. A táblázat azt mutatja, hogy egy rövid függőleges antenna egyenértékű (a bemenettel párhuzamos) aktív ellenállása óriási. Gyakorlatilag nem kerüli meg a vevő bemenetét. Ez lehetővé teszi, hogy a vevő alacsony bemeneti impedanciája esetén ne vegyük figyelembe az R antenna aktív ellenállását, és feltételezzük, hogy csak a C-n keresztül kapacitív áramot táplálunk a vevő bemenetére (3. ábra). Ekkor a vevő bemeneti feszültsége egyszerűen kiszámítható Ohm törvénye alapján.

Példa: egy 3 méteres függőleges antenna csatlakozik a CB tartományban működő vevő 50 ohmos bemenetére. A kapacitív (18 pF) ellenállása 1 MHz-es frekvencián több mint 8 kOhm. Ha a rádióállomás térerőssége 10 mV/m, akkor az antennán indukált feszültség: E.hd = 10 mV/m, 1,5 m = 15 mV. A kapacitív áram körülbelül 15mV/8kOhm = 2μA. Ezt megszorozva a bemeneti ellenállással (50 Ohm) körülbelül 100 µV bemeneti feszültséget kapunk.

A példa azt mutatja, hogy a rövid antennák nem tudnak magas feszültséget kifejleszteni a vevő alacsony impedanciájú bemenetén. Ugyanakkor egy nagy impedanciájú (jelentősen több mint 8 kOhm) bemenettel rendelkező vevő bemenetén ugyanaz az antenna E.hd-hez közeli, azaz körülbelül 15 mV feszültséget fejleszthet. Pontosan ilyenek voltak az ősi rádiók – egycsöves regenerátorok, közvetlen erősítés és még csöves szuperheterodinok is.

Az egykörös regenerátoroknál az antennát vagy közvetlenül, vagy kis kapacitású csatolókondenzátoron keresztül csatlakoztatták az áramkörhöz (4. ábra). A közvetlen csatlakozás (A2 aljzat) csak nagyon rövid, kis kapacitású antennákhoz alkalmas, amit a C2 áramköri kapacitás megfelelő csökkenése kompenzál. Hosszú antenna nem csatlakoztatható az A2 aljzathoz, mivel ez súlyos elhangolódáshoz vezetne, és nagy csillapítást vezetne be az áramkörbe. Az A3 aljzatba került, az intelligens kialakítású C2 csatolókondenzátort pedig állíthatóvá tették, például 8...30 pF-re, ami lehetővé tette az antennával való kapcsolat gyengítését erős jelekkel és nagy interferenciával.

Az áramkör rezonancia-ellenállása MF frekvenciákon eléri a több száz kiloohmot, DV frekvenciákon pedig még többet. A regenerátorokban ezt is meg kell szorozni a regenerációs együtthatóval, akkor sok megaohm keletkezik. Amint láthatja, az ősi vevőkészülékek nagyon jól alkalmasak voltak a rövid vezetékes antennákkal való munkára, nagyon magas bemeneti impedanciával. A helyzet nem változott az UHF és szuperheterodinos direkt erősítésű vevőknél.

A mágneses antennák széles körű elterjedése előtti korszakban az antennával való kommunikációhoz L1 tekercset használtak, amely 4...5-ször több fordulattal rendelkezett, mint egy huroktekercs. Azt remélték, hogy ez a „standard” antenna kapacitásával rendelkező tekercs a tartomány legalacsonyabb frekvenciája alatti frekvenciára hangolt rezonáns áramkört alkot. Ezután a bemeneti áramkör átviteli együtthatóját kiegyenlítettük a tartományon belül. Számítások és grafikonok a rádiós tankönyvekben találhatók. De nem említik egy ilyen döntés más hatását. A hurokellenállás erős csatolásnál 16...25-ször, gyenge csatolásnál valamivel kevésbé alakult át az antennára. A vevő bemeneti impedanciája ismét több megaohm vagy több volt.

A bemutatott adatok egyértelműen mutatják, hogy az egyedi gyengeáramú antennákkal (seprű, tábortűz stb.) végzett kísérletekhez nagy impedanciájú bemenettel rendelkező vevőkre van szükség, beleértve a hangolt áramkört, lámpát vagy térhatású tranzisztort.