Як правильно узгодити антену типу lw. Багатодіапазонна КВ антена Несиметричний диполь. АСУ. Антенні тюнери. Схеми. Огляди фірмових тюнерів
Антенні узгоджувальні пристрої. Тюнери
АСУ. Антенні тюнери. Схеми. Огляди фірмових тюнерів
У радіоаматорській практиці негаразд часто можна зустріти антени, у яких вхідний опір є рівним хвильовому опору фідера, і навіть вихідному опору передавача.
У переважній більшості випадків виявити таку відповідність не вдається, тому доводиться використовувати спеціалізовані узгоджувальні антенні пристрої. Антена, фідер та вихід передавача (трансівера) входять до єдину систему, в якій енергія передається без будь-яких втрат.
Чи потрібний вам антенний тюнер?
Від Олексія RN6LLV:
У цьому відео я розповім радіоаматорам-початківцям про антенні тюнери.
Для чого необхідний антенний тюнер, як його грамотно використовувати разом з антеною, і які типові помилки про застосування тюнера існують у радіоаматорів.
Йдеться про готовий виріб - тюнер (вироблений фірмою), якщо є бажання побудувати власний, заощадити або поекспериментувати - то можна пропустити відео і див. далі (нижче).
Зовсім унизу - огляди фірмових тюнерів.
Антенний тюнер купити, цифровий тюнер+з антеною, автоматичний тюнер антени, антеня тюнер mfj, антеня тюнера, антеня тюнер +своїми руками, антеня тюнер кв діапазону, схема антенного тюнера, а тюнер LDG, ксв метр
Вседіапазонне узгоджувальний пристрій (З роздільними котушками)
Змінні конденсатори та галетний перемикач від Р-104 (блок БСН).
За відсутності зазначених конденсаторів, можна застосувати 2-секційні, від радіомовних радіоприймачів, увімкнувши секції послідовно та ізолювавши корпус та вісь конденсатора від шасі.
Також можна застосувати звичайний галетний перемикач, замінивши вісь обертання на діелектричну (склотекстоліт).
Дані контурних котушок тюнера та комплектуючих:
L-1 2,5 витка, провід AgCu 2 мм, зовнішній діаметр котушки 18 мм.
L-2 4,5 витка, провід AgCu 2 мм, зовнішній діаметр котушки 18 мм.
L-3 3,5 витка, провід AgCu 2 мм, зовнішній діаметр котушки 18 мм.
L-4 4,5 витка, провід AgCu 2 мм, зовнішній діаметр котушки 18 мм.
L-5 3,5 витка, провід AgCu 2 мм, зовнішній діаметр котушки 18 мм.
L-6 4,5 витка, провід AgCu 2 мм, зовнішній діаметр котушки 18 мм.
L-7 5,5 витка, дріт ПЕВ 2,2 мм, зовнішній діаметр котушки 30 мм.
L-8 8,5 витка, провід ПЕВ 2,2 мм, зовнішній діаметр котушки 30 мм.
L-9 14,5 витка, дріт ПЕВ 2,2 мм, зовнішній діаметр котушки 30 мм.
L-10 14,5 витка, дріт ПЕВ 2,2 мм, зовнішній діаметр котушки 30 мм.
Джерело: http://ra1ohx.ru/publ/skhemy_radioljubitelju/soglasujushhie_ustrojstva_antennye_tjunery/vsediapazonnoe_su_s_razdelnymi_katushkami/19-1-0-652
Просте узгодження антени LW - "довгий провід"
Потрібно було терміново запустити 80 та 40 м у чужому будинку, виходу на дах немає, та й часу на встановлення антени немає.
Кинув з балкона третього поверху на дерево полеву трохи більше 30 м. Взяв шматок пластикової труби діаметром приблизно 5 см, намотав близько 80 витків дроту діаметром 1 мм. Знизу зробив відводи через кожні 5 витків, а зверху через 10 витків. Зібрав на балконі ось такий найпростіший узгоджуючий пристрій.
На стіну повісив індикатор напруги поля. Увімкнув діапазон 80 м у режимі QRP, зверху котушки підібрав відвід і конденсатором налаштував свою "антену" в резонанс по максиму показань індикатора, потім внизу підібрав відведення мінімуму КВС.
Часу не було, а тому галетники не ставили. і витками " бігав " з допомогою крокодильчиків. І ось на такий сурогат мені відповідала вся європейська частина Росії, особливо на 40 м. На мою полівку навіть ніхто не звернув уваги. Це, звичайно, не справжня антена, але інформація буде корисна.
RW4CJH info - qrz.ru
Узгоджувальний пристрій для антен НЧ діапазонів
Радіоаматори, які мешкають у багатоповерхових будинках, нерідко застосовують на НЧ діапазонах рамкові антени.
Такі антени не вимагають високих щоглів (їх можна натягнути між будинками на порівняно великій висоті), хорошого заземлення, для їх живлення можна застосувати кабель, та й перешкодам вони менше схильні.
На практиці зручний варіант рамки у вигляді трикутника, тому що для її підвіски потрібна мінімальна кількість точок кріплення.
Як правило, більшість короткохвильовиків прагнуть використовувати такі антени як багато діапазонних, проте в цьому випадку вкрай складно забезпечити прийнятне узгодження антени з фідером на всіх робочих діапазонах.
Протягом більш ніж 10 років я використовую антену типу "Дельта" на всіх діапазонах від 3.5 до 28 МГц. Її особливості - це розташування у просторі та використання узгоджувального пристрою.
Дві вершини антени закріплені на рівні дахів п'ятиповерхових будинків, третя (розімкнена) - на балконі 3-го поверху, обидва її дроти введені в квартиру та підключені до узгоджувального пристрою, який з'єднаний з передавачем кабелем довільної довжини.
У цьому периметр рамки антени близько 84 метрів.
Принципова схема узгоджувального пристрою наведена малюнку праворуч.
Узгоджувальний пристрій складається з широкосмугового симетруючого трансформатора Т1 і П-контуру, утвореного котушкою L1 з відводами і конденсаторами, що підключаються до неї.
Один із варіантів виконання трансформатора Т1 наведено на рис. зліва.
Деталі.Трансформатор Т1 намотаний на феритовому кільці діаметром не менше 30 мм з магнітною проникністю 50-200 (некритично). Обмотка виконується одночасно двома проводами ПЕВ-2 діаметром 0,8 – 1,0 мм, число витків 15 – 20.
Котушка П-контуру діаметром 40...45 мм і довжиною 70 мм виконана з голого або емальованого мідного дроту діаметром 2-2.5 мм. Число витків 13, відведення від 2; 2,5; 3; 6 витків, рахуючи від лівого за схемою виведення L1. Підстроєні конденсатори типу КПК-1 зібрані на шпильках пакети по 6 шт. та мають ємність 8 - 30 пФ.
Налаштування.Для налаштування узгоджувального пристрою необхідно у розрив кабелю включити КСВ метр. На кожному діапазоні узгоджувальний пристрій налаштовується щонайменше КСВ за допомогою підстроєних конденсаторів і при необхідності підбором положення відведення.
Раджу перед налаштуванням узгоджувального пристрою від'єднати від нього кабель та налаштувати вихідний каскад передавача, підключивши до нього еквівалент навантаження. Після цього можна відновити з'єднання кабелю з узгоджувальним пристроєм і завершити налаштування антени. Діапазон 80 метрів доцільно розбити на два піддіапазони (CW та SSB). При налаштуванні легко досягти КСВ близького до 1 на всіх діапазонах.
Дану систему можна використовувати також на WARC діапазонах (треба тільки підібрати відводи) і на 160 м відповідно збільшивши число витків котушки і периметр антени.
Все сказане вище справедливо тільки при безпосередньому підключенні антени до узгоджувального пристрою. Звичайно, ця конструкція не замінить "хвильовий канал" або "подвійний квадрат" на 14 - 28 МГц, але вона добре налаштовується на всіх діапазонах і знімає багато проблем у тих, хто змушений використовувати одну багатодіапазонну антену.
Замість конденсаторів, що перемикаються, можна застосувати КПЕ, але тоді доведеться щоразу налаштовувати антену при переході на інший діапазон. Але, якщо вдома такий варіант незручний, то у польових чи похідних умовах він цілком виправданий. Зменшені варіанти "дельти" для 7 та 14 МГц я неодноразово застосовував при роботі в "полі". При цьому дві вершини кріпилися на деревах, а живильна підключалася до узгоджувального пристрою, що лежить безпосередньо на землі.
На закінчення можу сказати, що використовуючи для роботи в ефірі тільки трансівер з вихідною потужністю близько 120 Вт без будь-яких підсилювачів потужності з описаною антеною на діапазонах 3,5; 7 і 14 МГц ніколи не відчував труднощів, при цьому працюю, як правило, на загальний виклик.
С. Смирнов, (EW7SF)
Конструкція простого антенного тюнера
Конструкція антенного тюнера від RZ3GI.
Пропоную простий варіант антенного тюнера, зібраного за Т-подібною схемою.
Опробовані спільно з FT-897D та антеною IV на 80, 40 m.
Будується на всіх діапазонах КВ.
Котушка L1 намотана на оправці 40 мм з кроком 2 мм і має 35 витків, провід діаметром 1,2 - 1,5 мм, відводи (вважаючи від "землі") - 12, 15, 18, 21, 24, 27, 29, 31, 33, 35 витків.
Котушка L2 має 3 витки на оправці 25 мм, довжина намотування 25 мм.
Конденсатори С1, С2 із С max = 160 пф (від колишньої УКХ станції).
КСВ метр застосовується вбудований (у FT-897D)
Антена Inverted Vee на 80 та 40 метрів – будується на всіх діапазонах.
Юрій Зіборов RZ3GI.
Фото тюнера:
«Z-match» антенний тюнер
Під назвою «Z-match» відомо безліч конструкцій і схем, я б навіть сказав більше конструкцій ніж схем.
Основа схемного рішення від якого я відштовхувався широко поширена в інтернеті та offline літературі, все виглядає приблизно так (див. праворуч):
І ось, розглядаючи безліч різних схем, фотографій та нотаток розміщених у мережі, народилася у мене ідея зібрати і для себе антенний тюнер.
Під рукою опинився мій апаратний журнал (так, так, я прихильник старої школи - олдскул, як виявляється молодь) і на його сторінці народилася схема нового для моєї радіостанції приладу.
Довелося вилучити сторінку з журналу «для долучення до справи»:
Помітно, що мають бути значні відмінності від першоджерела. Я став застосовувати індуктивну зв'язок з антеною з її симетричністю, мені досить автотрансформаторной схеми т.к. живити антени симетричною лінією не планується. Для зручності налаштування та контролю за антенно-фідерними спорудами я додав у загальну схемуКСВ-метр та Ваттметр.
Покінчивши з розрахунками елементів схеми можна приступити до макетування:
Крім корпусу доводиться виготовляти і деякі радіоелементи, однією з небагатьох радіодеталей, яку радіоаматор може зробити сам це котушка індуктивності:
А ось, що вийшло в результаті, всередині та зовні:
Ще не нанесені шкали та позначення, лицьова панель безлика і не інформативна, але головне ПРАЦЮЄ!! І це добре…
R3MAV. info - r3mav.ru
Узгоджувальний пристрій за аналогією до Alinco EDX-1
Ця схема антенного узгоджувального пристрою запозичена мною з фірмового Alinco EDX-1 HF ANTENNA TUNER, який працював із моїм DX-70.
Деталі:
С1 та С2 300 пф. Конденсатори з повітряним діелектриком. Крок пластин 3мм. Ротор 20 пластин. Статор 19. Але можна застосувати здвоєні КПЕ з пластиковим діелектриком від старих транзисторних приймачів або повітряним діелектриком 2х12-495 пф. (як на знімку)
Ви запитаєте: «А чи не прошиє?». Справа в тому що коаксіальний кабельприпаяний безпосередньо до статора, а це 50 Ом, і де має проскочити іскра за такого низького опору?
Достатньо від конденсатора протягнути "голим" дротом лінію довжиною 7-10 см, як він згорить синім полум'ям. Для зняття статики конденсатори можна зашунтувати резистором 15 кОм 2 W. (Цитата з "Підсилювачі потужності конструкції UA3AIC").
L1 - 20 витків срібного дроту Д=2.0 мм, безкаркасна Д=20 мм. Відведення, рахуючи від верхнього за схемою кінця:
L2 25 витків, ПЕЛ 1.0, намотана на двох, складених разом феритових кільцях, розміром Д наруж.=32 мм, Д вн.=20 мм.
Товщина одного кільця = 6 мм.
(Для 3.5 МГц).
L3 28 витків, а решта як у L2 (Для 1.8 МГц).
Але, на жаль, на той час я не зміг знайти відповідних кілець і вчинив так: Виточив з оргскла кільця і на них намотав дроти до заповнення. Поєднав їх послідовно – це вийшов еквівалент L2.
На оправці діаметром 18 мм (можна використовувати пластикову гільзу від мисливської рушниці 12 калібру) виток до витка намотав 36 витків – це вийшов аналог L3.
На знімку все видно. І КСВ-метр теж. КСВ метр із опису Тарасова А. UT2FW «КВ-УКХ» № 5 за 2003 рік.
Узгоджувальний пристрій для антен дельта, квадрат, трапеція
Серед радіоаматорів велику популярність має петлева антена периметром 84 м. В основному його налаштовують на 80М діапазон і з невеликим компромісом його можна використовувати на всіх радіоаматорських діапазонах. Такий компроміс можна прийняти, якщо працюємо ламповим підсилювачем потужності, але якщо маємо сучасніший трансівер, там справа вже не піде. Потрібен узгоджуючий пристрій, який встановлює КСВ на кожному діапазоні, що відповідає нормальній роботі трансівера. HA5AG розповідав мені за простий узгоджуючий пристрій і надіслав мені короткий його опис (дивися малюнок). Пристрій розроблений для петлевих антен практично будь-якої форми (дельта, квадрат, трапеція і т.д.)
Короткий опис:
У автора узгоджуючий пристрій було випробувано на антені, форма якого майже квадрат, встановлена на висоті 13 м у горизонтальному положенні. Вхідний опір цієї QUAD антени на 80 м-му діапазоні 85 Ом, а на гармоніках 150 - 180 Ом. Хвильовий опір кабелю живлення 50 Ом. Завдання стояло узгодити цей кабель із вхідним опором антени 85 – 180 Ом. Для узгодження було застосовано трансформатор Tr1 та котушка L1.
У діапазоні 80 м за допомогою реле Р1 замикаємо коротко котушку n3. У кола кабелю залишається включеним котушка n2, яка зі своєю індуктивністю ставить вхідний опір антени на 50 Ом. На інших діапазонах Р1 вимкнено. У кола кабелю включені котушки n2+n3 (6 витків) і антена узгодить 180 Ом на 50 Ом.
L1 - котушка, що подовжує. Він знайде своє застосування на діапазоні 30 м. Справа в тому, що третя гармоніка 80 м діапазону не збігається з дозволеним діапазоном частоти 30 м діапазону. (3 х 3600 кгц = 10800 кгц). Трансформатор T1 узгодить антену на 10500 Кгц, але це ще мало, потрібно включити і котушку L1 і в такому включенні антена вже буде резонувати на частоті 10100 Кгц. Для цього за допомогою К1 включаємо реле Р2, який при цьому відкриває свої нормально замкнуті контакти. L1 може послужити і в діапазоні 80 м, коли бажаємо працювати в телеграфному ділянці. На 80-му діапазоні смуга резонансу антени близько 120 Кгц. Для зсуву частоти резонансу можна увімкнути L1. Включена котушка L1 помітно знижує КСВ та на 24 МГц частоті, а також на 10 м діапазоні.
Узгоджувальний пристрій виконує три функції:
1. Забезпечує симетричне живлення антени, оскільки полотна антени ізольована по ВЧ від «землі» через котушки трансформатора Tr1 та L1.
2. Узгоджує імпеданс, описаним вище способом.
3. За допомогою котушок n2 і n3 трансформатора Tr1 ставить резонанс антени у відповідні, дозволені смуги частоти діапазонів. Про це трохи докладніше: Якщо антена спочатку налаштована на частоту 3600 кГц (без включення узгоджувального пристрою), то на 40 м діапазоні буде резонувати на 7200 КГц, на 20 м на 14400 КГц, а на 10 м вже на 28800 КГц. Це означає – антену потрібно подовжувати у кожному діапазоні, і при цьому чим вища частота діапазону тим більше потребує подовження. Ось саме такий збіг використовується для узгодження антени. Котушки трансформатора n2 і n3, T1 c певною індуктивністю, тим більше подовжує антену, що вища частота діапазону. Таким способом на 40 м котушки подовжують дуже мало, а на 10 м діапазоні вже значною мірою. Правильно налаштовану антену узгоджувальне пристрій ставить у резонанс кожному діапазоні у районі першої 100 Кгц частоти.
Положення вимикачів К1 та К2 за діапазонами зазначені в таблиці (праворуч):
Якщо вхідний опір антени на 80 м діапазоні встановлюється не в межах 80 - 90 Ом а в межах 100 - 120 Ом, то кількість витків котушку n2 трансформатора T1 потрібно збільшити на 3, а якщо опір ще більше на 4. Параметри інших котушок залишаються без змін.
Переклад: UT1DA джерело - (http://ut1da.narod.ru) HA5AG
КСВ-метр із узгоджувальним пристроєм
На рис. справа наведена принципова схемаприладу, що включає КСВ-метр, за допомогою якого можна налаштувати Си-Бі антену, і узгоджуючий пристрій, що дозволяє привести опір налаштованої антени до Ra = 50 Ом.
Елементи КСВ-метра: Т1 – трансформатор антенного струму, намотаний на феритовому кільці М50ВЧ2-24 12х5х4 мм. Його обмотка I - одягнений у кільце провідник з антеним струмом, обмотка II - 20 витків дроту у пластиковій ізоляції, її намотують рівномірно по всьому кільцю. Конденсатори С1 і С2 – типу КПК-МН, SA1 – будь-який тумблер, РА1 – мікроамперметр на 100 мкА, наприклад, М4248.
Елементи узгоджувального пристрою: котушка L1 – 12 витків ПЕВ-2 0,8, внутрішній діаметр – 6, довжина – 18 мм. Конденсатор С7 - типу КПК-МН, С8 -будь-який керамічний або слюдяний, робоча напруга не менше 50 В (для передавачів потужністю не більше 10 вт). Перемикач SA2 - ПГ2-5-12П1НВ.
Для налаштування КСВ-метра його вихід відключають від узгоджувального контуру (в т. А) і з'єднують з 50-омним резистором (два паралельно включених резистора МЛТ-2 100 Ом), а до входу підключають Сі-Бі радіостанцію, що працює на передачу. У режимі вимірювання прямої хвилі – у вказаному на рис. 12.39 положення SA1 - прилад повинен показати 70...100 мкА. (Це для передавача потужністю 4 Вт. Якщо він потужніший, то "100" на шкалі РА1 виставляють інакше: підбором резистора, що шунтує РА1 при закороченому резистори R5.)
Переключивши SA1 в інше положення (контроль відбитої хвилі), регулювання С2 домагаються нульових показань РА1.
Потім вхід і вихід КСВ-метра міняють місцями (КСВ-метр симетричний) і цю процедуру повторюють, встановлюючи "нульове" положення С1.
На цьому налаштування КСВ-метра закінчують, його вихід підключають до сьомого витка котушки L1.
КСВ антенного тракту визначають за формулою: КСВ=(А1+А2)/(А1-А2), де А1 - показання РА1 у режимі вимірювання прямої хвилі, а А2 - зворотної. Хоча вірніше було б говорити тут не про КСВ як такий, а про величину і характер антенного імпедансу, приведеного до антенного роз'єму станції, про його відмінність від активного Ra = 50 Ом.
Антенний тракт буде налаштований, якщо змінами довжини вібратора, противаг, іноді - довжини фідера, індуктивності котушки, що подовжує (якщо вона є) та ін. буде отримано мінімально можливий КСВ.
Деяка неточність налаштування антени може бути компенсована розладом контуру L1C7C8. Це можна зробити конденсатором С7 або зміною індуктивності контуру - наприклад, введенням L1 невеликого карбонильного сердечника.
Як показує досвід налаштування та узгодження Сі-Бі антен різних конфігурацій і розмірів (0,1...3L), під контролем і за допомогою цього приладу неважко отримати КСВ = 1... 1,2 в будь-якій ділянці цього діапазону.
Радіо, 1996, 11
Простий антенний тюнер
Для узгодження трансівера з різними антенами можна успішно застосувати найпростіший ручний тюнер, схема якого показана на малюнку. Він перекриває діапазон частот від 1,8 до 29 мГц. Крім того, цей тюнер може працювати як найпростіший комутатор антен, що має ще й еквівалент навантаження. Потужність, що підводиться до тюнера, залежить від зазору між пластинами конденсатора змінної ємності С1, що застосовується - чим він більше, тим краще. Із зазором 1,5-2 мм тюнер витримував потужність до 200 Вт (може і більше – для подальших експериментів моєї потужності TRX не вистачило). На вході тюнера для вимірювання КСВ можна включити один із КСВ-метрів, хоча при спільної роботитюнера з імпортними трансіверами це не обов'язково – всі вони мають вбудовану функцію виміру КСВ (SVR). Два (або більше) ВЧ роз'єми типу PL259 дозволяють підключити антену, вибрану за допомогою галетного перемикача S2 "Коммутатор антен" для роботи з трансівером. Цей же перемикач має положення "Еквівалент", при якому трансівер може бути підключений до еквіваленту навантаження опором 50 Ом. За допомогою релейної комутації можна увімкнути режим «Обхід» та антена або еквівалент (залежно від положення комутатора антен S2) будуть безпосередньо під'єднані до трансівера.
Як С1 і С2 застосовуються стандартні КПЕ-2 з повітряним діелектриком 2х495 пФ від промислових побутових приймачів. Їхні секції просмикнуті через одну пластину. С1 задіяні дві секції, з'єднані паралельно. Він встановлений на пластині з оргскла завтовшки 5 мм. У С2 – задіяна одна секція. S1 - галетний ВЧ перемикач на 6 положень (2Н6П галети з кераміки, їх контакти з'єднані паралельно). S2 - такий самий, але на три положення (2Н3П, або на більше положень залежно від кількості антенних роз'ємів). Котушка L2 - намотана голим мідним проводом d=1мм (краще посріблений), всього 31 виток, намотування з невеликим кроком, зовнішній діаметр 18 мм, відведення від 9+9+9+4 витка. Котушка L1 -теж, але 10 витків. Котушки встановлені взаємно-перпендикулярно. L2 можна припаяти висновками до контактів галетного перемикача, зігнувши котушку півкільцем. Монтаж тюнера проводиться короткими товстими (d=1,5-2 мм) відрізками голого мідного дроту. Реле типу ТКЕ52ПД від радіостанції Р-130М. Звичайно, оптимальним варіантомє застосування більш високочастотних реле, наприклад типу РЕН33. Напруга для живлення реле отримано від найпростішого випрямляча, зібраного на трансформаторі ТВК-110Л2 та діодному мосту КЦ402 (КЦ405) або подібним до них. Комутація реле здійснюється тумблером S3 "Обхід" типу МТ-1, встановленому на лицьовій панелі тюнера. Лампа La (не обов'язкова) є індикатором включення. Може виявитись, що на низькочастотних діапазонах не вистачає ємності С2. Тоді паралельно С2 можна за допомогою реле Р3 і тумблера S4 підключати або його другу секцію або додаткові конденсатори (підібрати 50 - 120 пФ на схемі показано пунктиром).
За рекомендацією, осі КПЕ з'єднані з ручками керування через відрізки дюритового бензошланга, що є ізоляторами. Для їхньої фіксації використані водопровідні хомутики d=6 мм. Тюнер був виготовлений у корпусі від набору "Електроніка-Контур-80". Дещо більші розміри корпусу, ніж у тюнера, описаного в , залишають достатній простір для доробок та модифікацій даної схеми. Наприклад, ФНЧ на вході, що узгоджує трансформатор 1:4, що симетрує, на виході, вмонтований КСВ-метр та інші. Для ефективної роботитюнера не слід забувати про хороше його заземлення.
Простий тюнер для налаштування симетричної лінії
На малюнку наведено схему простого тюнера для узгодження симетричної лінії. Як індикатор налаштування використовується світлодіод.
Безпосередньо до передавача можна підключити лише антенно-фідерний пристрій, вхідний опір якого забезпечує його нормальну роботу. Живлення більшості антен, що застосовуються в даний час радіоаматорами-короткохвильовиками, здійснюється за допомогою коаксіального кабелю з КСВ, близьким до 1 (зазвичай не більше 2). Наявні у вихідних каскадах лампових підсилювачів потужності пристрою зв'язку з антеною забезпечують можливість узгодження з такими антенно-фідерними пристроями, тобто передачу максимальної вихідної потужності в антену. Транзисторні підсилювачіпотужності можуть не мати органів регулювання погодження з антеною та вимагають підключення до них фідера з КСВ не більше 1,1...1,2. Тому між антенно-фідерним пристроєм з великим КСВ і будь-яким передавачем і між передавачем, розрахованим на роботу з певним узгодженим фідером (на активне навантаження 50 або 75 Ом), та будь-яким антенно-фідерним пристроєм необхідно включити пристрій узгодження. Для контролю налаштування пристрою узгодження між передавачем та входом антени включають вимірювач КСВ, як показано на рис. 3.11. При цьому КСВ-метр повинен працювати за повної вихідної потужності передавача. Схема підключення пристрою узгодження рис. 3.11 відрізняється від схем, що зазвичай наводяться в підручниках з антенно-фідерних пристроїв, де пристрій узгодження включається між антеною і фідером, забезпечуючи мінімальний КСВ, а отже, і втрати у фідері. У практиці радіоаматорів-короткохвильовиків узгодження антени з фідером досягається включенням його в точки живлення антени, опір між якими близько до хвильового опору фідера або використанням найпростіших трансформаторів опорів між антеною та фідером. А в деяких типах KB радіоаматорських антен застосовуються фідери, неузгоджені з антеною, такі споруди радіоаматори називають антенами з живленням стоячою хвилею. При застосуванні в цих антенах фідерних ліній з малими втратами (наприклад, повітряних двопровідних симетричних ліній) ККД антенно-фідерного пристрою, як було показано вище, зберігається досить високим.
Узгоджуючий пристрій, що трансформує вхідний опір антени в активний опір, близький до 75 Ом, виявляється корисним і при прийомі. Воно забезпечує оптимальне узгодження вхідного ланцюга приймача (зазвичай розрахованого на підключення коаксіального кабелю з хвильовим опором 50...75 Ом) і, отже, реалізацію повної чутливості приймача.
Використовувані радіоаматорами узгоджувальні пристрої (зокрема, і описані нижче) корисні та для покращення фільтрації побічних випромінювань передавача та є гарним засобомзахисту від перешкод телевізійному прийому
На рис.3.12 наведена схема універсального узгоджувального пристрою, призначеного для роботи з несиметричним антенно-фідерним пристроєм (антена, що живиться коаксіальним кабелем, антена типу «довгий провід» із заземленням тощо). Цей пристрій забезпечує можливість узгодження передавача, розрахованого на навантаження 50 або 75 Ом, з антеною, що має активну складову вхідного опору від 10 до 1000 Ом та індуктивну або ємнісну реактивну складову вхідного опору до 500 Ом. Діапазон робочих частот 1,8...30 МГц, що підводиться потужність до 200 Вт. При необхідності працювати з повною потужністю, дозволеною аматорським KB радіостанціям, деталі пристрою (рис. 3.12) повинні бути розраховані на роботу при ВЧ напругах, що досягають 3000 В, - зазори між пластинами С1 повинні бути не менше 3 мм, відстані між контактами перемикачів не менше 10мм. При роботі з меншими потужностями або при узгодженні антен, що живляться коаксіальними кабелями при КСВ не більше 3, достатньо використовувати С1 із зазором 0,5 мм (здвоєний конденсатор змінної ємності від старих радіомовних приймачів) та звичайні галетні керамічні перемикачі. Котушка L1 намотана на керамічному каркасі діаметром 50 мм мідним дротом діаметром 1,5 мм. Вважаючи від кінця, з'єднаного з XS1, вона містить: два витки з кроком 5 мм, кінця, з'єднані з XS1, вона містить: два витки з кроком 5 мм, два витки з кроком 5 мм, три витки з кроком 3 мм, три витки із кроком 3 мм, п'ять витків із кроком 3 мм, п'ять витків із кроком 3 мм та п'ять секцій по сім витків із кроком 2 мм.
Перемикач SA1 регулює індуктивність котушки LI. Перемикач SA2 змінює схему узгодження: у рис. 3.12 положенні SA2 конденсатор С1 підключений між виходом передавача і корпусом, а L1 - між виходом передавача та антеною.
При цьому забезпечується узгодження антен, що мають низький вхідний опір.
У наступному (за схемою) положенні SA2 конденсатор С1 підключається між антеною та корпусом, a L1 залишається включеною між виходом передавача та антеною. У такому положенні SA2 забезпечується узгодження антен, що мають високий вхідний опір. В останньому (за схемою) положенні SA2 елементи С1 і L1 включаються послідовно між виходом передавача та антеною, що дозволяє компенсувати реактивну складову вхідного опору антени без трансформації його активної складової.
Схему рис. 3.12 можна застосувати і для зв'язку передавача з несиметричним виходом (під коаксіальний кабель) із симетричною антеною. Для цього між XS2 та антеною необхідно включити симетруючий трансформатор (рис. 3.13).
З'єднувач XS1 підключається до антенного виходу узгоджувального пристрою за схемою рис. 3.12, а до XS2 і XS3 підключаються дроти симетричного кабелю, що живить антену. Трансформатор Т1 можна виконати на тороїдальному феритовому магнітопроводі з магнітною проникністю 70...200, діаметром близько 100 мм та перетином не менше 2 см2. Обмотка виконується дротом у фторопластової ізоляції, переріз дроту не менше 2 мм2 (можна використовувати мідний провід, пропущений у фторопластову трубку або мідний провід з будь-якою іншою високочастотною ізоляцією, розрахованою на напругу до 3000 В). Обмотку виконують двома проводами, скрученими з кроком близько 15 мм на одне перехрещення проводів. Число витків 2x15, початок одного дроту з'єднують з кінцем іншого, утворюючи заземлений відвід трансформатора. Слід враховувати, що в залежності від вхідного опору антени і матеріалу осердя число витків Т1, можливо, доведеться підібрати. Крім того, магнітопровід трансформатора може стати джерелом втрат і нелінійних спотворень сигналу, що призводять до появи побічних складових сигналу передавача в антені за їх відсутності на його виході.
Більш надійним для роботи з симетричною антеною є пристрій, що узгоджує, зібране за схемою рис. 3.14. Як і пристрій, показаний на рис. 3.12, воно розраховане на потужність, що підводиться до 200 Вт в діапазоні 1,8 ... 30 МГц. Конденсатор С1 повинен мати проміжок між пластинами не менше 0,5 мм, а С2 - не менше 2 мм. Котушка L1 намотана на керамічному каркасі діаметром 50 мм. Від відводу, що заземляється, в обидві сторони ведеться намотування мідним проводом діаметром 1,2 мм. Перші десять витків обидві сторони від відведення намотуються з кроком 4 мм, далі ще по 20 витків з кроком 3 мм. Від кожного витка котушки робиться відведення (його зручно виконати у вигляді пелюстки з мідної фольги). Відведення розташовуються рівномірно по колу котушки так, що до будь-якого з них легко підключити висновки, що з'єднують L1 з пристроями. На кожному діапазоні необхідно підібрати положення підключень з'єднувачів XS2 і SS3 (зв'язок з антеною) та індуктивність L1 перемичками. При цьому число положень підключення фідера і число витків, що діють, з кожної сторони L1 від заземленого відводу повинно бути однаковим. Відведення, що підключає L1 конденсатор С1 , регулює зв'язок узгоджувального пристрою з передавачем. Конденсатор С1 налаштовує резонанс ланцюг зв'язку з передавачем, а С2 - ланцюг зв'язку з антеною. Виконує регулювання узгоджувальних пристроїв, виготовлених за схемами рис. 3.12 та 3.14 справа трудомістка. Велика кількість наявних у цих схемах органів налаштування дозволяє в кабелі, що йде до передавача, домогтися КСВ, близького до 1. Так як при довільному положенні органів налаштування узгоджувальних пристроїв передавач може виявитися різко неузгодженим з навантаженням, регулювання узгодження з антеною треба починати при мінімальній потужності передавача .
Можна використовувати на кожному діапазоні (або тільки на діапазонах, де КСВ у фідері антени велике) окремі узгоджувальні пристрої, виконані на основі рис. 3.12 та 3.14.
Пристрій, зібраний за схемою рис. 3.14, дозволяє домогтися узгодження передавача з антеною при різних установках відводів регулювання зв'язку передавача і антени. при роботі з симетричною антеною доцільно перевірити, чи виконується насправді її симетричне живлення Для цього заміряються ВЧ напруги на проводах фідера по відношенню до корпусу передавача. Їх значення мають дорівнювати з точністю не гірше ±2%.
Радіоаматори часто, з різних причин, застосовують, як передавальної, антену «довгий провід». Така її назва означає, що довжина дроту більша, ніж довжина робочої хвилі, і, отже, антена збуджується на гармоніках її довжини хвилі. Про властивості та конструктивні особливості антени у вигляді довгого дроту далі.
Спорудження антени як довгого дроту досить легко і вимагає великих витрат, але сама антена займає багато місця, оскільки пропорційно її довжині збільшується та її ефективність. При відповідному підборі розмірів антени і фідера антена може бути короткохвильовою широкодіапазонної антени.
Необхідна довжина антени у вигляді довгого дроту визначається за формулою
де l - довжина, що шукається, м;
n - число напівхвиль робочої хвилі;
f – робоча частота, МГц.
З діаграми спрямованості напівхвильового вібратора (рис. 1-9) видно, що максимум випромінювання спрямований перпендикулярно до осі антени.
Зі збільшенням довжини антени напрямок основної пелюстки діаграми спрямованості дедалі більше наближається до осі антени. Одночасно збільшується і інтенсивність випромінювання у напрямку основної пелюстки. На рис. 2-1 зображені діаграми спрямованості антен, що мають різну довжину.
Помітно, що із збільшенням довжини антен з'являються бічні пелюстки.
Отримана багатопелюстковість діаграми спрямованості не є істотним недоліком таких антен (довгий провід), так як вони все-таки зберігають задовільну кругову діаграму спрямованості, що дозволяє встановлювати зв'язок майже в будь-яких напрямках. Та й у напрямку основного випромінювання досягається помітне посилення, що збільшується разом із збільшенням довжини антени.
Характерною рисою таких антен, особливо корисною для DX зв'язків є те, що вони мають невеликі вертикальні кути випромінювання. На рис. 2-2 наведено графік, за яким можна розібратися з теоретичним посиленням антени в децибелах (крива I), побачити кут між напрямком основного випромінювання і площиною підвісу антени (крива III), а також опір випромінювання антени, віднесений до струму в пучності (крива II ).
Потрібно визначити:
а) необхідну довжину дроту для 4λ антени;
б) очікуване посилення антени у напрямку максимуму основної пелюстки;
в) опір випромінювання та напрямок максимуму основної пелюстки.
Довжина дроту визначається за такою формулою:
Так як на 4λ антені може розміститися 8 напівхвиль, то n = 8. Середня частота 20 діапазону 14,1 МГц.
Таким чином, довжина дроту становить 84,57 м-коду.
З рис. 2-2 знаходимо, що при довжині антени 4λ (точка перетинів з кривою I) слід очікувати посилення антени в напрямку максимуму основної пелюстки близько 3 дБ.
Опір випромінювання при цьому 130 ом (крива II), а кут між напрямком основного пелюстки діаграми спрямованості і площиною підвісу антени (крива III) дорівнює 26 °.
У зв'язку з тим, що антена підвішена у напрямі схід - захід, і це відповідає 270 °, то, як видно з розгляду на рис. 2-1, основні максимуми діаграми спрямованості мають такі напрямки:
270 + 26 = 296 °,
270 - 26 = 244 °,
Визначивши напрями основного випромінювання, можна за картою світу в конічній рівнокутній проекції знайти ті райони, з якими може бути досягнуто найбільш сталого зв'язку при використанні розглянутої тут антени.
Діаграми спрямованості (рис. 2-1) є ідеалізованими теоретичними діаграмами і на практиці завжди зазнають деяких змін. Наприклад, помітна деформація діаграми спрямованості має місце, коли вібратор порушується одному з його кінців, т. е. харчування антени несиметричне. Для наочності на рис. 2-3 наведена діаграма спрямованості 2λ антени у вигляді довгого дроту в горизонтальній площині при симетричному та несиметричному харчуванні. При збудженні антени на одному з її кінців (діаграма зображена штриховою лінією) діаграма спрямованості також стає несиметричною, причому максимум випромінювання переміщається в напрямку відкритого кінця антени, а пелюстки випромінювання, що знаходяться в напрямку кінця антени, з якого проводиться збудження антени.
Подібна деформація діаграми спрямованості виникає у всіх антенах із несиметричним харчуванням. Отже, антена як довгого проводу дає основне випромінювання у бік відкритого кінця. Подальша деформація діаграми спрямованості відбувається у разі, якщо антена або нахилена до землі, або розташована над похилою ділянкою. Якщо відкритий кінець антени нахилений або антена підвішена над похилою поверхнею (рис. 2-4), то в напрямку, вказаному на малюнку стрілкою, в аматорських короткохвильових діапазонах можуть бути далекі зв'язки.
При встановленні зв'язків на великих відстаняхособливе значення має напрямок основної пелюстки діаграми спрямованості антени у вертикальній площині. Як згадувалося, для далеких зв'язків особливо сприятливим є «плоське» випромінювання, т. е. невеликі вертикальні кути випромінювання. Зокрема, для кожного з аматорських діапазонів найбільш сприятливі середні кути вертикального випромінювання становлять: 80 діапазон - 60°; 40-му - 30°; 20-му - 15°; 15-му - 12° і 10-му - 9°.
Антени у вигляді довгого дроту мають пологі кути вертикального випромінювання у разі великої висоти підвісу дроту. Наприклад, при висоті підвісу, що дорівнює 2λ, вертикальний кут випромінювання становить 10°, а при висоті 0,5λ - близько 35°. При менших висотах підвісу антени зменшення вертикального кута випромінювання і, отже, збільшення можливості далеких зв'язків може бути досягнуто, як зазначалося вище, рахунок нахилу вібратора.
Використання антени «довгий провід» як багатодіапазонна
Найпростіша з антен короткохвильового діапазону L-подібна антена. По своєму зовнішньому виглядувона мало чим відрізняється від радіомовних антен середньохвильового діапазону (рис. 2-5). Її загальна довжина l (до антенного затиску пристрою, що під'єднується) повинна становити щонайменше λ/2. Цю антену можна використовувати як багатодіапазонну, якщо вона розрахована як напівхвильова антена для діапазону 80 м. У цьому випадку антена являє собою для діапазону 40 м 1λ антену, для 20 м - 2λ антену, для 15 м - 3λ антену і для 10-м діапазону - 4λ антену.
На жаль, сказане вище не зовсім вірно, коли за формулою:
визначається довжина напівхвильової антени для f = 3500 кГц, то маємо:
Однак напівхвильова антена для частоти 7 МГц, за тією ж формулою, повинна мати довжину:
Таким чином, напівхвильова антена коротше за необхідне значення більш ніж на 1 м.
З порівняння видно, що напівхвильова антена, розрахована для 3 500 кГц, у разі використання її на вищих гармоніках розрахункової частоти, відповідних аматорським діапазонам, у кожному випадку коротше необхідного значення.
Таким чином, коли нормальна L-антена використовується як багатодіапазонна, то слід враховувати, що вона може бути точно розрахованою тільки для одного діапазону, а в інших діапазонах повне узгодження отримано бути не може.
На практиці довжина антени, що дорівнює 42,2 м, є досить хорошим компромісним рішенням, тому що в цьому випадку резонансна частота антени розташована в межах діапазонів 10, 15 і 20 м (f відповідно дорівнює 14040 кГц, 21140 кГц, 2823 ), а для діапазону 40 і 80 м така антена має довжину, більшу за необхідну. Застосування розглянутої антени як вседіапазонної антени, звичайно, слід розуміти як допоміжне рішення.
Це пов'язано з тим, що в густонаселених районах внаслідок того, що L-подібна антена випромінює по всій своїй довжині, включаючи фідер, що підводить, можуть виникнути сильні перешкоди радіомовним і ін. Приймачам. Часто пропонований спосіб зв'язку антени з коливальним контуром кінцевого каскаду через високовольтний конденсатор (рис. 2-6) може в кращому разі зменшити випромінювання вищих гармонік тільки у станції невеликої потужності.
73!Настав час розповісти важливу інформацію: навіщо здирали обмотку кабелю при конструюванні найпростішого несиметричного вібратора для прийому цифрового телебаченняколи показували, як зробити саму просту антену. Нагадаємо, з цією метою шмат коаксіального кабелю обраної довжини зачищався від ізоляції, постачався f-роз'ємом і встромлявся в приставку. Розташовували горизонтально і, по можливості, перпендикулярно до напрямку приходу сигналу. Подібна нескладна конструкція ловить сигнал у містах легко. Але, зверніть увагу, у раціях рекомендували використовувати обплетення, замикаючи на жилу біля основи при стиковці з платою. Вже розповіли, як зробити антену власноруч для будь-якого випадку, а тепер перейдемо до тонкощів.
Діапазон частот
Для виготовлення правильної антени з'ясуйте діапазон частот. Надалі завдання зводиться до пошуку готових конструкцій. Ймовірно, читачі не братимуть у бібліотеці підручник з розрахунку антен і вираховуватимуть розміри. Є можливість скористатися готовими кресленнями, потрібно визначити частоту каналу Гц і структуру сигналу (тип поляризації).
Інформація, що замовчується у посібниках з виготовлення саморобних антен
В огляді виготовлення антени Харченка згадали, що для кожної частоти використовують фіксований діаметр дроту. Чим більша довжина хвилі, тим матеріал товщі. Відомо, що за певних умов дістати дріт необхідного діаметра не виходить, тому конструюють із пластин чи виробляють кілька контурів. Що стосується простих вібраторів, згадували, що підвищення товщини мідної жили розширює смугу частот, що приймаються. На чому і заснований принцип дії фрактальних біконусних антен, винайдених понад сто років тому.
Виходить, що товщина дроту вносить корективи. Для довгохвильових антен і рекомендується застосовувати антенні канатики. Даний матеріал подібний до одножильної полівки. Міцний та тонкий антенний канатик не спотворює характеристик, на відміну від звичайного дроту, товщина якого може виявитися значною. Як подібний момент враховувати під час конструювання. Довжина напівхвильового вібратора менша за ідеальну розрахункову. Виключно в цьому випадку забезпечується точне потрапляння частоти в резонанс. Чим товщі дріт, тим далі догляд. Що стосується канатиків і тонкого дроту, то в їхньому випадку довжина становить 97% розрахункової. Тепер стає зрозуміло, чому при лові цифрового мультиплексу знімали обплетення.
Для радіостанцій залишали екран, переважно, хороших експлуатаційних якостей. Зовнішня ізоляція кабелів міцна і антена для рації довговічна. Щоправда, довжину слід брати менше за розрахункову. Простіше визначити потрібні розміри досвідченим шляхом, відрізаючи трохи від кабелю та вимірюючи дальність прийому. А тепер наведемо таблицю, де дано довжини напівхвильових вібраторів та товщини дроту. Цифри зведені до таблиці. Стовпцями йдуть номери каналів, рядками довжини напівхвильових вібраторів залежно від двох товщин мідного дроту, 1,5 мм і 4 мм.
Видно, що різниця становить 1 см до кількох міліметрів і падає із зростанням частоти. Це не дивно, швидше поправка пов'язана з довжиною хвилі, що зменшується. Пояснимо, що стосується телебачення, вкажемо частоти для наведених каналів.
Це зображення, близькі до лівої межі смуги каналу. Звук розташовується симетрично згори. Відповідно, не виявиться помилкою налаштувати напівхвильовий вібратор на це значення. Тоді для серединної частоти антена виявиться трохи коротка, що і потрібно. Вище наведено точну таблицю, нею керуємося для створення приймальної системителемовлення. Що робити, якщо провід відрізняється діаметром від зазначеного. Відповідно трохи змінити довжину саморобної антени. До речі, не забувайте, що для телебачення напівхвильовий вібратор розташований горизонтально, а для радіо - вертикально, цим враховується поляризація сигналу. У першому випадку антена перпендикулярна напрямку станцію мовлення.
Узгодження та симетрування саморобних антен
Тим, хто звик користуватися покупними антенами, потрібно вивчити два питання:
- Симетрія саморобних антен.
- Узгодження антен із кабелем (фідером).
Почнемо з другого, оскільки він очевидніший. У кожній лінії хвиля рухається, відбиваючись від стінок. Задано кут переображення. Власне, і довжина хвилі в лінії змінюється, що не так важливо в даному випадку. Опір міді не відіграє великої ролі, адже хвиля біжить у діелектриці, хоч і активна складова накладає обмеження. Енергія відбивається екраном і виходить межі лінії.
Зрозуміло, що вище провідність металу, то втрати виявляться менше. Ідеальний коаксіальний кабель із золотим напиленням. До речі, інший тип ліній – хвилеводи – таку якість має. Тому коштують дорого (а паспорті зазначена відсоткова частка дорогоцінних металів, які підлягають здачі державі під час утилізації).
Коли хвиля біжить усередині лінії, відбивається від перешкод. Простіше проілюструвати на прикладі обладнання для дослідження високовольтних ліній. Спеціальний фургон з апаратурою до кабелю посилає електричний сигнал звукової частоти. Той відбивається від будь-якої муфти, але, оскільки ремонтники мають карту, подібні неоднорідності не цікавлять. Але обрив помітний і натомість регулярних джерел відбиття. З прикладу зрозуміло, наскільки важлива однорідність лінії. Узгодження має на меті виключення перешкод руху сигналу. Як правило, йдеться про таку неоднорідність, як неоднакові хвильові опори ділянок лінії.
Наочний, але слабкий приклад: уявити канал із поточною водою. Русло звужується, утворюється кругообіг. Але хвилі в лінії все одно звужується або розширюється канал, все одно частково повертає назад. Причому процес повторюється багаторазово: хвиля, як маятник, бігає туди-сюди, поступово згасаючи. Подібні процеси знижують якість прийому. Не так просто досягти погодження. Антени наділені хвильовим опором, точно як у лінії.
При випромінюванні хвиля відчуває у собі опір. Відповідно, втрачається частина потужності. Цей опір називають хвильовим.
На відміну від активного, хвильовий опір залежить від довжини хвилі (частоти сигналу). Вимірюють за допомогою генератора та високочастотного вольтметра, як звичайне. Цей опір дорівнює радіо 50 Ом, а телемовлення – 75 Ом. За кабелем. Насправді далеко не завжди виходить. Для цього збирають узгоджувальні пристрої, наприклад, чвертьхвильові трансформатори. Передають енергію майже без втрат, точне налаштування антени ведеться за КСВ метром. У разі напівхвильових вібраторів допустимо укорочувати плечі та дивитися, чи змінилися на краще параметри.
Телебачення прийняло за стандартний кабель 75 Ом. І хвильовий опір напівхвильового вібратора становить 75 Ом. Погодження в цьому випадку не потрібне. Але симетруючий пристрій потрібно зібрати. І покажемо, як це зробити. Нижче наведено малюнок найпростішого пристосування для цього. Сам його взято з сайту http://lib.qrz.ru/node/1033, де з'явився, як вважаємо, завдяки одній з численних книг на тему конструювання антен. Наводимо нижче таблицю із зазначенням довжини а і б, а провід є відрізком коаксіального кабелю.
Зрозуміло, вигадані й інші різновиди антен, деякі годяться і як кімнатні. Напівхвильовий вібратор гарний простотою. Подібна саморобна антенаприймає цифровий мультиплекс, що виготовляється з підручного матеріалу. Довгі вібратори ставлять на розтяжки та вішають між будинками (прийом телемовлення). Частина конструкцій досягають заввишки житлового багатоквартирного будинку. Не дивно, що подібні радіоаматори ставлять рідко.
У період СРСР громадянам вдавалося зв'язатися зі США. Довгі хвилі огинали земну поверхню і насилу вловлювалися пеленгаторами спецслужб. Не скажемо, використовувалися подібні методики дисидентами, але любителі балувалися, заплющуючи очі на дозволені для побутового зв'язку діапазони.
Тепер читачі знають, як зробити антену самостійно.
vashtehnik.ru
Узгодження кабелю 75 Ом із 50 Ом на УКХ
Іноді за відсутності кабелю з необхідним хвильовим опором виникає потреба застосувати коаксіальний кабель під рукою. Замість кабелю 50 Ом можна успішно використовувати кабель 75 Ом. Як узгодити вихід трансівера та фідерну лінію? Це не складно!
Варіанти узгоджувальних пристроїв для діапазону 144 МГц
Вид на монтаж узгоджувального пристрою
Зовнішній вигляд закінченого блоку.
У першому варіанті, як правило, для налаштування вистачає розтягування/стискання котушки. (При застосуванні постійних конденсаторів ємністю 22 pF.)
Дані котушки: 4 витки. Діаметр дроту 1 мм. Діаметр оправлення котушки 5 мм. або
2 витки. Діаметр дроту 2 мм. Діаметр оправки котушки 10 мм.
Налаштування-за мінімумом КСВ.
При перебудові по діапазону можливо доведеться підлаштовувати узгоджувальний пристрій, тому друга схема найбільш переважна так як в ній є змінні конденсатори.
www.ruqrz.com
10.4. Узгоджувальні та симетруючі пристрої
Під узгодженням розуміють забезпечення рівності хвильового опору фідера вхідним опорам антени та телевізора. Особливе значення для підвищення якості зображення має узгодження фідера із входом телевізора.
У сучасних телевізоріввхід несиметричний, 75-омний, тому при використанні як фідер коаксіального кабелю з хвильовим опором 75 Ом узгодження на вході телевізора забезпечується автоматично. Що стосується точності узгодження фідера з антеною, воно відіграє роль переважно при прийомі слабких сигналів.
Симетрування - це підключення симетричної антени (мається на увазі "електрична" симетрія) до несиметричного фідера (коаксіальний кабель), при якому виключаються протікання струмів по зовнішньому провіднику (оплітці) фідера та його антенний ефект. Антенний ефект може виникнути в будь-якому фідер при неправильному підключенні його до антени, що призводить до спотворення діаграми спрямованості антени і прийому перешкод.
Якщо фідерна лінія збуджується під дією електромагнітного поля, при прийомі сигналів від близько розташованого передавача на вхід телевізора надходитимуть два сигнали - від антени та фідера. Більше слабкий сигнал, Прийнятий фідерною лінією, досягне входу першим. В результаті на екрані можуть з'явитися менш контрастні зображення, зсунуті вліво від основного. Якщо зсув між основним і повторним зображеннями невеликий, основне зображення виходить нечітким, яке контури - потовщеними. У разі дальнього прийому антенний ефект призводить до зменшення співвідношення сигнал/шум на вході телевізійного приймача.
Симетруючий пристрій повинен виконувати роль переходу, що дозволяє з'єднати симетричні відносно землі антени з несиметричним фідером. Узгоджуючий пристрій повинен перетворити вхідний опір антени до рівня хвильового опору фідера, завдяки чому забезпечується максимальний сигнал на вході телевізора.
Симетруючий місток (рис. 10.11) є дві металеві трубки (1), які прикріплюються до кінців активного вібратора (2) антени шляхом зварювання, болтовими з'єднаннями та іншими способами в точках А і Б, і закорочені на відстані чверті довжини хвилі у вільному просторі металевою перемичкою (3) довільної ширини. Важливо забезпечити надійний контакт з трубками містка, якщо передбачена можливість невеликого пересування перемички. Шляхом незначної зміни довжини М містка за допомогою короткозамикаючої перемички можна досягти найбільшої контрастності зображення на екрані телевізора, особливо при слабкому сигналі.
Відстань між трубками містка не критична, переважно вона визначається розривом між кінцями вібратора антени. На метрових хвилях може бути 50...100 мм, на дециметрових - 10...30 мм. Діаметр трубок містка будь-який, але він має бути однаковим для обох трубок. Зазвичай його вибирають таким самим, як і діаметр трубок вібратора антени. Практично на метрових хвилях діаметр дорівнює 10...20 мм, але в дециметрових - 5...10 мм.
Фідер (4) (кабель марки РК з хвильовим опором 75 Ом) протягують усередині однієї з трубок - лівої або правої. Якщо кабель простягають через праву трубку, то й обплетення кабелю припаюють до точки Б, а центральний провідник - до точки А і навпаки. Якщо кабель неможливо протягнути в трубці, його прикріплюють до неї у кількох місцях. Якщо кабель прокладають до точок А та Б, не можна знімати захисну оболонку, оскільки не буде забезпечено симетрію антени.
Симетруючий короткозамкнений шлейф (рис. 10.12) є чвертьхвильовим містком на відрізках коаксіального кабелю. Роль трубок містка грають обплетення кабелів. Обплетення фідера і центральний провідник припаюють до вібратора антени аналогічно містку. Нижній кінець шлейфу (2) з'єднують з оплеткою фідера (4) за допомогою жорсткої металевої перемички (3), яка одночасно фіксує відстань між кабелями. Для перемички можна використовувати обплетення шлейфу. Обплетення кабелів (1) і (2) припаюють один до одного легкоплавким припоєм, щоб уникнути оплавлення ізоляції. Відрізок шлейфу виконують із кабелю, що йде для виготовлення фідера.
Обидва кінці центрального дроту кабелю можна зрізати врівень і залишити розімкненими або спаяти з оплетками, оскільки він не бере участі в роботі шлейфу. Для забезпечення паралельності кабелів необхідно встановити між ними ізоляційні розпірки (5). Замість них можна закріпити кабелі паралельно один до одного на ізоляційній пластині.
Розміри описаних вище пристроїв для метрових хвиль наведено у табл. 10.5, а для дециметрових – у табл. 10.6. У верхніх каналах діапазону ДМВ довжини хвиль відносно короткі, тому важко встановити шлейф довжиною 10...15 см. У таких випадках довжину шлейфу (містка) можна збільшити у непарну кількість разів. Принцип роботи цих пристроїв такий самий.
Місток і шлейф мають однакові параметри та діапазонні властивості. Механічно міцніший і надійніший чвертьхвильовий місток, але виготовити його трохи складніше, ніж шлейф.
Обидва симетруючі пристрої використовують в антенах, вхідний опір яких близько до 75 Ом (наприклад, лінійний напівхвильовий вібратор, рамкові антени, багатоелементні антени типу «Хвильовий канал», широкосмугові та ін.). Місток і шлейф широко застосовуються при підключенні коаксіального кабелю з хвильовим опором 75 Ом до синфазних антен, коли сума вхідних опорів окремих антен близька до 75 Ом.
У цих випадках симетруючі пристрої типу містка та шлейфу забезпечують узгодження вхідного опору антени з хвильовим опором 75-омного фідера, оскільки вони є пристроями трансформаторного типу з коефіцієнтом трансформації, що дорівнює одиниці.
Членихвильові трансформатори, що узгоджують, часто застосовуються в складних багатоповерхових антенах, а також якщо потрібно трансформувати активний опір навантаження.
За відсутності гнучких коаксіальних кабелів з необхідним хвильовим опором необхідний хвильовий опір можна отримати, паралельно включивши кілька однакових по довжині відрізків кабелів. Наприклад, три паралельно включені відрізки кабелів з хвильовим опором 75 Ом (або два з 50 Ом) утворюють лінію з хвильовим опором 25 Ом.
Напівхвильова погоджувально-симетруюча петля використовується для підключення несиметричного фідера до антени, вхідний опір якої більший за хвильовий опір фідера (наприклад, до петлевого вібратора антен типу «Хвильовий канал»).
Симетрія петлевого вібратора за допомогою відрізка кабелю, довжина якого становить половину довжини хвилі в кабелі, досягається зсувом фази сигналу на 180°. Тому напруги на вхідних затискачах А і Б петльового вібратора щодо точки нульового потенціалу 0 мають протилежні фази, що забезпечує симетрію струмів у лівій та правій частинах вібратора (рис. 10.13). На зовнішню поверхню обплетення кабелю струми не затікають, оскільки обплетення ізольоване від вібратора.
Узгодження за допомогою напівхвильової петлі. При рівних діаметрах трубок петлевого вібратора, налаштованого в резонанс з сигналом, його вхідний опір становить 292 Ом. Отже, опір кожної половини петлевого вібратора між будь-яким із вхідних затискачів (А або Б) та точкою нульового потенціалу 0 становить 146 Ом (292: 2). Відомо, що вхідний опір кабелю, довжина якого дорівнює половині довжини хвилі (в кабелі), дорівнює опору, на який він навантажений. Отже,напівхвильова петля передає без змін опір з точки А в точку Б, який у кожній з них становить 146 Ом. У точці Б відбувається додавання двох активних паралельно включених опорів. Загальний опір на кінці кабелю становить 73 Ом, що забезпечує гарне узгодження фідера з вібратором петлі. Обплетення кабелів фідера та петлі необхідно спаяти один з одним.
У табл. 10.5, 10.6 наведена геометрична довжина напівхвильової погоджувально-симетруючої петлі частотних каналів MB і ДМВ діапазонів з урахуванням укорочення довжини хвилі в кабелі.
riostat.ru
Налаштування та узгодження антен
Ви можете завантажити всю статтю у форматі WinWord
У практиці роботи аматорських, комерційних та військових радіостанцій мабуть залишилася одна область вкрита мороком таємничості та невизначеності-це сама антена. Тобто один або два дроти приєднаних до виходів передавача і ні з чим не з'єднані протилежні кінці або замкнуті у вигляді петлі. За довгі роки роботи та спостережень в ефірі чого тільки не доводилося чути з приводу їх настроювання. Починаючи від лазіння по даху та відрізання зайвих шматків або їх загинання до застосування різних узгоджувальних пристроїв, рекомендованих у літературі з налаштуванням за КСВ-метром. Весь діапазон можливих варіантів заповнений безліччю конструктивних рішень. У відомих довідниках з антен наводяться лише рекомендації для копіювання. Причому, як показує практика, воно дуже часто не призводить до позитивних результатів, що якраз і є наслідком початкової неясності всього опублікованого і тому заповненого досвідченими приватними пробами. Саме це спонукало автора взятися за вивчення антенного питання, використовуючи всі правила проведення наукового дослідження. Звісно ж, що результати його знайдуть широке застосування і запобіжать зайві муки і витрати багатьох ентузіастів ефіру.
Чи правильно ми розраховуємо П-контур.
Десь у 70-десяті роки в журналі Радіо з'явилася стаття про зручність застосування П-контурів у вихідних каскадах див. приєднувалася антена до деяких середніх витків (це визначалося практично). Рис1 Схема П-контуру. R - опір навантаження (антени), с1, с2 - змінні ємності налаштування та зв'язку, L - котушка індуктивності. Ті, хто використовував П-контур, відразу ж переконалися, що налаштовуватися на антену з ним значно простіше, ніж це було раніше з паралельним контуром. З рекомендованого розрахунку випливало, що він дає можливість узгодити опір випромінювання антени (воно ж – навантаження для контуру) з еквівалентним опором вихідного каскаду. Розрахунок параметрів каскаду рекомендувалося проводити за такими залежностями: Визначається середнє значення навантаження 2. Задається значення добротності Q, 3. Обчислюються реактивні опори конденсаторів 4. Визначається реактивний опір котушки індуктивності і далі за формулами і величини ємностей і інду. Наприклад, якщо задатися значеннями, і, то в результаті можна отримати, і. Несподіванка тут полягає в тому, що якщо випробувати контур з цими параметрами, то опір на вході в нього буде зовсім не 3000 ом, як це закладалося, а 3800 ом за рахунок появи ємнісного реактивного опору в 2450 ом. Причому виявити це за допомогою КСВ-метра неможливо, бо відбита хвиля йде від самого контуру, а не після нього, де встановлюється КСВ-метр. Чи не так несподіваний висновок? Адже у довідниках про це нічого не йдеться. Повинен зауважити, що розрахункове завдання для цього випадку не є будь-якою новиною. Вся теорія вже давно розроблена і дає можливість точно розрахувати будь-які ланцюги. Автор спеціально склав комп'ютерну програму, що розраховує еквівалентні схеми через функції комплексного змінного, де абсолютно точно виявляється цей ефект. Він передбачуваний і, мабуть, відомий фахівцям. До речі, наявність додаткового реактивного опору практично ліквідується особливим порядком налаштування П-контуру, коли ємність конденсатора зв'язку поступово зменшують при безперервному підстроюванні резонансу конденсатором настройки. В цьому випадку можна підібрати таке значення ємностей та індуктивності, що вхідний реактивний опір зникне. Усе це змушує до глибшого вивчення те, що відбувається у П- контурі. До речі, багато хто вже знайомий з ефектом, коли налаштований по КСВ-метру контур збільшує потужність при невеликому розладі. Тобто, мінімум КСВ не дає максимум потужності. Це явище того самого порядку, як і поява додаткового реактивного опору.Так у чому ж справа?
З погляду азів радіотехніки ідея П-контуру, пов'язана з комбінацією двох Г-подібних ланок, представлених на рис 2 Рис 2. Схеми Г-подібних ланок. Zn-реакт. опору. Якщо з'єднати z31 і z32, це і буде П- контур. Щодо точки з'єднання ці фільтри є послідовними контурами із загальною напругою в точці з'єднання. Напруга в точки підключення антени та вихідного каскаду, зважаючи на резонанс напруги, має бути вищою, ніж у середній точці. Розглянемо докладніше висновок необхідних розрахункових співвідношень.Розрахунок П-контуру.
Мал. 1 Схема перетворення П-контуру до двох послідовних контурів. Оскільки через фільтри проходить однакова потужність, то добротність фільтрів визначається виразами: і. Загальна добротність П-контуру - . Звідси випливає, що опір у точці з'єднання- . Тут активний опір послідовного контуру в точці з'єднання двох індуктивностей z31, z32. Користуючись правилами символічного методу розрахунку опорів обчислимо провідність паралельно з'єднаних ланцюгів активного навантаження та конденсатора зв'язку для правого послідовного контуру на рис. Причому активне навантаження є опір випромінювання антени. Тут враховується, що реактивний ємнісний опір є негативним. (1) Після перетворень отримаємо вираз (2) При резонансі реактивний, останній член (2), компенсується індуктивністю z32. Активна частина є опір у точці розриву індуктивності, (3) а індуктивність дорівнює З (3) слід вираз для розрахунку z2 (4) Як видно обов'язково. Далі обчислимо еквівалентний опір лівої частини П-контуру. Тут враховується, що реактивний індуктивний опір позитивний. або помноживши і розділивши чисельник та знаменник на сполучене число знаменника отримаємо. (5) У резонансі останній член дорівнює нулю, що означає рівність нуля його чисельника. (6) Спільно з першим членом виразу (5) для реактивних складових утворюються два рівняння з двома невідомими. Для їх визначення виразимо Підставляючи цей вираз у (6), після перетворень отримаємо (7) Тепер підставимо ці комбінації, а також у перший член правої частини (5). Звідси (8) З урахуванням цього виразу виходять остаточні вирази (9), (10) Як тут обов'язково Величина індуктивності визначається сумою необхідної для резонансу правої частини контуру і лівої частини (11) Тут можна додатково розглянути два граничні випадки. Якщо, це означає, що вхідна ємність дорівнює нулю. Інакше вона відсутня. Тоді (3) . Це означає, що розглядається послідовний контур, у якому діють перетворені залежності (9) та (10). і Якщо, то це означає, що конденсатор налаштування П-контуру відсутній. Тоді з (10) випливає, що, а з (9) - . Це означає, що розглядається Г-подібний послідовний контур, для якого справедливі співвідношенняРозрахунок Т-контуру.
У разі Т-контуру добротність визначається із співвідношення
Звідси Позначимо опір у точці з'єднання двох послідовних контурів через r, а опір навантаження у правій частині через R. У цьому випадку права частина являє собою послідовний контур, для якого Після множення чисельника та знаменника на число сполучене знаменника отримаємо (12) При резонансі останній член повинен бути рівним нулю, що означає рівність нулю чисельника (13). (16) З урахуванням цього значення, (14) і (15) набудуть вигляду (17), (18) Тут підтверджується відоме співвідношення Конденсатор лівої частини фільтра, при резонансі, навантажений паралельно активним опором r. Для цієї пари справедливий вираз (2), в якому необхідно провести заміну позначень (19) Останній член правої частини повністю компенсується індуктивністю z31, а перший член дорівнює еквівалентному опору джерела (20) Звідси можна визначити опір конденсатора налаштування (21). 19) дорівнює (22) Ємності розраховані за (11) та (14) повинні складатися за правилами паралельного включення ємностей. Величина сумарної ємності, за правилами паралельного з'єднання ємностей, є сумою ємностей двох контурів, оскільки вони з'єднуються в одній точці.
Варіанти дволанкових узгоджувальних пристроїв.1) Пристрій, що узгоджує активне навантаження і активний еквівалентний опір вихідного контуру. Якщо необхідно підвищити фільтруючі здібності цього пристрою, то між конденсатором і індуктивністю включається послідовний контур налаштований на цю частоту. Тоді виходить автотрансформаторний вхід передавача. Реактивний опір конденсатора тут дорівнює сумі опорів узгоджувального пристрою та кондесатора додаткового послідовного контуру. Якщо на підключаються кінцях антени є якийсь реактивний опір, воно може бути нейтралізовано зміною ємності З узгоджувального пристрою. Таким чином цей пристрій може узгоджувати навантаження, якщо воно менше еквівалентного опору вихідного каскаду. Для варіанта Для цього пристрою доцільно провести новий розрахунок Представимо цей вираз у вигляді Далі, при послідовному підключенні реактивного опір від котушки L1 отримаємо Нарешті, ввівши позначення і приєднуючи паралельно котушку XL2 отримаємо Умову резонанасу зводиться до рівності нулю уявного другого слідують два граничні випадки, при якому XL2=0 і XL1=0 . Після підстановки сюди a і b отримаємо Це дуже примітний вираз, бо він дає можливість обчислити опір індуктивності за відомим опором навантаження та ємнісного реактивного опору паралельного контуру. Звідси видно, що підключення навантаження до паралельного контуру змінює частоту резонансу. Розрахунок за новим виразом для П-контуру, наведених вище умов, дає значення: с1=60,11 пкф, с2=232пкф, L=9,31мкгн. Як видно, відмінність у значеннях, особливо с2, з наведеним раніше, дуже велика. Саме за цими даними таке налаштування і проводиться практично. Тобто цей розрахунок показує, що правильно розрахований П-контур дійсно добре фільтрує сигнал і узгоджує вхідний опір антени у разі відсутності реактивної складової. Але він зручний лише у випадку лампового вихідного каскаду з високим еквівалентним опором. Для вихідного каскаду на транзисторах, з низьким вихідним опором, розрахункові значення конденсаторів виявляються дуже великими і важко практично практично. Тому тут доцільно використовувати другий варіант комбінації двох Г-подібних ланок, коли вони змінюються місцями і з'єднуються своїми точками з високою напругою, А точки з низьким напругою з'єднуються з антеною і вихідним каскадом з низьким еквівалентним опором. Втім, можна трохи змінити Т-контур замінивши індуктивності на ємності та навпаки. Тоді буде новий варіант.Чи можна працювати на кількох діапазонах з однією антеною?Судячи з розглянутих вище особливостей П-контуру, його застосування узгоджувального пристрою для роботи з однією антеною на різних діапазонах, можливо, для лампових вихідних каскадів, якщо додатково компенсувати реактивні опори в самій антені. Воно обмежене лише можливим діапазоном зміни змінних конденсаторів та змінних індуктивностей з перемикачами на різну кількість витків. Допустимо дуже важко регулювати дуже малі ємності або створювати великі індуктивності. Якщо антена живиться через коаксіальний кабель, то в принципі це нічого не змінює, бо треба тільки розрахувати, який струм він може витримати у вузлах. Для транзисторних вихідних каскадів більше підходить описаний вище Т-контур. Однак все залежить ще й від фактичних параметрів вхідних антени на різних діапазонах. Взагалі бажання мати одну антену на всі діапазони цілком здійсненну справу. Треба тільки добре розумітися як це зробити. Чи важко визначити опір випромінювання та реактивну складову антени на різних діапазонах? Ці параметри також дуже завуальовані в різних описах, бо відсутні прості способиїх визначення. Автор практично випробував кілька варіантів таких пристроїв та підібрав найбільш вдалу схему. Для її реалізації немає необхідності будувати спеціальну споруду в корпусі, бо в такому вигляді вона навіть може спотворити результати. Спочатку досить мати ГИР (Наприклад, промисловий ГИР1) , мікроамперметр на 50 мка з випрямляючим мостом, два змінних конденсатора 15-500 пкф, дві котушки індуктивності в 30 мкгн., з напаяними висновками для захоплення крокодильчиками через 2 на корпусах діаметром 60 мм з кроком укладання намотування в 3-1,5 мм -для зручності напаювання жорстких відводів. Можна також використовувати котушки зі ковзними контактами. Крім цього треба мати набір проводів завдовжки по 10-15 см із крокодильчиками на кінцях для проведення тимчасових з'єднань. Витрати виготовлення та придбання всього названого з лишком окупляться емоційністю бачення події багатьох корисних функційстворюваного приладу. Повна схема показана на рис 3: Рис 3. Схема приладу. . Мікроамперметр приєднується паралельно до клем 1 спільно з клем ВЧ напруги від ГІРа. Якщо використовується джерело напруги ВЧ з низьким вихідним опором, то підключення проводиться через резистор. Падіння напруги на ньому якраз і фіксується у резонансі. Встановивши потрібну частоту джерела, поступово збільшується напруга ВЧ і перевіряється наявність відхилення стрілки приладу. Тепер можна приступити до першого етапу роботи- тарування ємності конденсаторів по куту повороту та індуктивності за кількістю витків. Спочатку треба досягти резонансу обертанням конденсатора С1 у бік максимуму показання приладу. Після цього слід збільшити напругу ВЧ до максимальної точки шкали. Підключаючи паралельно контуру різні постійні конденсатори та відновлюючи резонанс знаходиться кілька контрольних точок, якими визначається залежність ємності конденсатора від кута повороту. Потім, за показаннями ємності, тарується котушка індуктивності. Ці дані заносяться до таблиці та інтерполуються на цілі поділки кута повороту через 10 градусів. Аналогічна процедура проводиться і з парою С2 після цього можна приступити до вимірювань. Для необізнаних нагадаємо, що будь-яка антена веде себе подвійно. З одного боку, її можна представити як послідовний контур, що з'єднує індуктивність і ємність, і деякий активний опір званий опір випромінювання. Якщо до кінців 2 на рис 3 підключити активний опір, то разом з L2 і C2 якраз і буде утворено послідовний контур. З іншого боку та сама антена може працювати як паралельний контур за типом L1, C1 з кінцями 1 замкнутими опором випромінювання. Ці опори, для однієї й тієї ж антени, відрізняється на порядок. Чому саме так працює антена нікому невідомо, хоч і є обґрунтовані припущення. Але що саме так, можна переконатися з наступних вимірів. Щоб визначити опір випромінювання при паралельному підключенні антени, використовується тільки L1 і C1. Увімкнувши ГІР необхідно подати змінну напругу на одному з робочих діапазонів, досягнувши резонансу по максимуму відхилення стрілки мікроамперметра. Потім необхідно визначити ємність конденсатора по куту повороту. Після цього до кінців котушки L1 підключаються висновки антени (Для антени типу довгий провід одним кінцем є заземлення.). Після підключення показання приладу зменшаться. Це відбудеться через наявність в антені реактивного та активного опору. Повертаючи ручку конденсатора слід знову досягти резонансу по максимуму показань і визначити ємність конденсатора. Також необхідно записати нове показання приладу. Якщо ємність конденсатора збільшилася, це означає, що антена має додатковим індуктивним опором Xa, яке підключаючись паралельно до індуктивного опору L1 зменшуючи його значення. Для визначення індуктивного опору антени, саме в цьому випадку необхідно обчислити ємнісний опір конденсатора, який був до підключення антени і після підключення Xc, Xca, і провести обчислення за формулами X=Xc-Xca XaXXX(Xc-X) . Далі Xa слід обчислити величину індуктивності за затискачах антени. Підключаючи потім замість антени змінний опір і встановлюючи резонанс, необхідно домогтися того ж показання приладу, яке було при підключеній антені. Це якраз і буде опором випромінювання. Якщо ємність при підключенні антени, в резонансі, зменшиться, то це означає, що антена має додатковий ємнісний опір. Величина зміни ємності конденсатора якраз і дорівнюватиме вхідної ємності антени. . Робота з визначення опору випромінювання при послідовному резонансі проводиться після підключення антени до роз'єму 2. При цьому встановлюється максимум показань при обертанні конденсатора 1 і мінімум показань при обертанні конденсатора 2. Це послідовно досягається кількома налаштуваннями. Після цього записуються показання двох конденсаторів та приладу. Далі замість антени підключається змінний опір і, повторюючи всю процедуру, встановлюючи резонанс двома конденсаторами і величину опору так, щоб досягти попереднього показання приладу. Після цього знову записують показання двох конденсаторів і вимірюють тестером величину змінного опору. Вона і дорівнюватиме опору випромінювання. Величина ємності С1 повинна автоматично бути тією самою, що і при підключенні антени. За значенням відхилення С2 з антеною та з активним опором можна знайти величину реактивного опору антени. Якщо ємність з антеною була меншою, ніж з активним опором, то це означає, що антена має додатковий вхідний індуктивний опір, яке в приладі компенсується зменшенням ємності. Це зменшення і чисельно дорівнює індуктивному опору. Якщо, навпаки, ємність з антеною більша, що означає зменшення ємнісного опору, то отже антена має додатковий ємнісний опір - саме те, на яке зменшився опір конденсатора. Точка підключення до контуру L1, C1 визначається зручністю вимірів. Як приклад нижче наведені результати таких вимірювань для антени типу LW довгий провід із заземленням має власну резонансну частоту 5,94 мгц.
Що ж далі?Після визначення опору випромінювання та реактивного опору на всіх діапазонах антена була підключена до П-контуру передавача з можливістю регулювання потужності в межах 1-20 ват та мінімальним еквівалентним опором вихідного каскаду на лампі ГУ-50 рівним 7500 ом. В результаті виявилося, що на 28 Мгц антена працювала в послідовному резонансі з добротністю порядку 11, що можна підрахувати розділивши 7500 на опір випромінювання 75 ом і витягуючи квадратний корінь з отриманого значення. На 21 Мгц антена працювала в паралельному резонансі. На 14 Мгц вдалося досягти погодження регулюванням конденсаторів контуру, але антена працювала в паралельному резонансі-тобто конденсатор зв'язку довелося зменшити майже до краю. Природно велике опір навантаження призвело до зменшення добротності до 1,4. При цьому природно фільтрація гармонік практично була відсутня (для нормальної роботи добротність повинна бути не нижче 8). На 7 мг антена також працювала в паралельному підключенні з поганими фільтруючими властивостями. На частотах 3,5 і 1,84 МГц добитися хоча б задовільної роботи не вдалося. Далі було зроблено спроби застосувати додаткові узгоджувальні пристрої. На частоті 28 МГц виявилося зручним підключити в розрив антени послідовний контур налаштований на цю частоту змінним конденсатором з того ж набору, що і в вимірюваннях. Установка послідовного контуру тут грає подвійну роль. Він, з одного боку, компенсує зайвий реактивний опір антени і діє як фільтр-пробка для гармонік. Шляхом наступного підстроювання контуру на 28 Мгц вдалося трохи поліпшити узгодження, тобто анодний струм збільшився. На 21 Мгц таким додаванням також дещо покращало узгодження. На частоті 14 МГц досягти переходу в послідовний резонанс не вдалося. Але за рахунок установки послідовного контуру значно збільшилася добротність і ємність конденсатора зв'язку стала більшою. Тобто відбулося зміщення в бік послідовного резонансу і добротність дорівнювала приблизно 8. Віддається потужність збільшилася приблизно на 20 відсотків. Це ж саме сталося і на частоті 7 мгц., де потужність збільшилася на 25-30 відсотків. На частоті 3,5 мгц., з допомогою послідовного контуру вдалося повністю компенсувати реактивний опір і антена добре працювала у послідовному резонансі віддаючи повну потужність за високої добротності- близько 20-ти. На частоті 1,84 МГц виявилося доцільним підключити антену до паралельного контуру і того ж набору, що і при вимірах. Потім на 1/5 витків котушки був підключений вихід передавача, що знизило опір навантаження до 760 ом. антену. З параметрів антени має бути ясним чому саме на цьому діапазоні довелося застосувати паралельний контур-опір випромінювання в паралельному резонансі, для цього діапазону, дуже великий. Таким чином у даному конкретному випадку вдалося узгодити наявну антену для роботи на всіх діапазонах без будь-яких дій над самою антеною, а тільки шляхом встановлення додаткового послідовного контуру. Тільки в діапазоні 1,84 МГц був встановлений додатковий паралельний контур. Думаю, що так само можна дослідити будь-яку антену і домогтися задовільної або навіть хорошої її роботи не забруднюючи ефір побічними випромінюваннями. Характерною особливістюроботи налаштованої антени є повне збігу максимуму потужності з максимумом струму та напругою в антені та максимумом анодного струму, а також максимуму напруженості поля. Таким чином однозначно вирішується питання про спосіб визначення точки повного налаштування антени-її можна визначати тільки за максимальним анодним струмом. КСВ-метр виявився зайвим. До речі він визначає тільки відношення потужності відбитої або потужності, що повертається, зважаючи на неузгодженість, до підводиться, але не розкриває причину чому це відбувається. При повному узгодженні повністю зникають ознаки будь-якого самозбудження чи наявності ВЧ на ключі, педалі управління та навушниках. Більше того, практично зникають перешкоди телебаченню там, де раніше, як здавалося, вони були неминучі. Наведений приклад послужить допомогою тим, хто має передавач з П- контуром. Для тих же, хто має імпортну апаратуру з фіксованим вихідним еквівалентним опором, наприклад у 50 му, то тут трохи складніше добитися саме такого вхідного опору від антени. Очевидно доведеться зробити спеціальний узгоджувальний пристрій, що використовує властивості Г-подібної ланки послідовного контуру... Дбати про фільтрацію гармонік тут не доведеться, бо на виході, як правило, сигнал вже добре відфільтрований. Потрібно лише позбутися реактивної складової за рахунок додаткового значення послідовного включення ємності або індуктивності. Для тих, хто займається конструюванням передавальної апаратури на транзисторах, доведеться вирішувати завдання узгодження при дуже маленькому еквівалентному опорі вихідного каскаду. Як зазначено вище, це зручніше зробити Т-контуром. Наприклад, антена, з наведеними вище параметрами, узгоджувалася з транзисторним виходом трансівера потужністю 2 Вт, з еквівалентним вихідним опором в 35 ом, на трьох діапазонах 14, 7 і 3,5 мгц. У першому випадку, зважаючи на відсутність реактивної складової антени, використовувався Т-контур, в якому котушка індуктивності підключалася одним кінцем до маси, а до другого кінця підключався корпус двосекційного змінного конденсатора, нерухомі та ізольовані секції якого утворювали дві гілки. До однієї з них підключалася антена, а до другої - вихід передавача. Потім підбором витків і налаштуванням в резонанс максимум колекторного струму встановлювалося повне узгодження. Втім, на цьому ж діапазоні добре працював просто послідовний контур, у якого котушка індуктивності підключалася до маси, а конденсатор - до виходу трансівера. Антена приєднувалася до частини витків котушки індуктивності так, щоб при резонансі струм був максимально допустимим. До речі, цей варіант дуже простий та зручний. Потрібно лише дотримуватись умов достатності фільтрації сигналу встановлюючи значення ємності та індуктивності відповідні великої добротності. Добротність розраховується як квадратний корінь з приватного від поділу опору в точці з'єднання цих елементів на еквівалентний опір вихідного каскаду. На діапазоні 7 МГц використовувався тільки послідовний контур підключений як описано вище. Оскільки на цьому діапазоні антена має додатковий індуктивний опір, то, при підключенні до частини витків індуктивності контуру, зменшує індуктивність тієї частини котушки, до якої вона приєднується. Це зменшення компенсується підстроюванням конденсатора. На діапазоні 3,5 МГц також використовувався послідовний контур. При цьому котушка індуктивності підключалася до маси, а антена до конденсатора. Вихід від передавача підключався до частини витків котушки індуктивності. Оскільки на цьому діапазоні антена має ємнісний опір, воно компенсується збільшеною індуктивністю контуру. Таким чином і в цьому випадку вдається досягти гарного узгодження.ВисновокЗа довгу та славну епоху існування радіоаматорського руху ентузіасти ефіру зробили великий внесок у теорію та практику проведення зв'язків та конструювання апаратури. Думаю, що поява цієї статті спонукає нову хвилю численних дослідників щодо розкриття ще невідомих закономірностей у галузі антен. Ми просто маємо подолати те, що нам ще невідомо чи у чому ми сумніваємося. Незважаючи на появу спеціальних імпортних Матч-боксів, у тому числі і вбудованих у трансівер, з автоматичним підстроюванням під будь-яку антену, які ніби вже все вирішують, в основі їх, досі, просто механічне копіювання відомих рішеньбез осмисленого застосування. Грунтуючись на викладених тут принципах та при використанні комп'ютерних программожна швидко розрахувати будь-який пристрій і, потім, з меншими витратами провести дослідну перевірку з мінімальною доробкою. Це дає також можливість внести зміни до існуючих конструкцій, де з різних причин виявилися прихованими невраховані можливості чи похибки у розрахунках. |
У радіоаматорському короткохвильовому зв'язку в якості антени, що передає, використовується «довгий провід». Вираз – антена у вигляді довгого дроту – означає, що довжина дроту більша, ніж довжина робочої хвилі, і, отже, антена збуджується на гармоніках її власної довжини хвилі. Розглянемо докладніше властивості та конструктивні особливості антени у вигляді довгого дроту.
Спорудження антени у вигляді довгого дроту досить просто і не вимагає великих витрат, але сама антена займає багато місця, оскільки пропорційно до довжини антени збільшується її ефективність. При відповідному підборі розмірів антени і фідера антена може бути короткохвильовою широкодіапазонної антени.
Необхідна довжина антени у вигляді довгого проводу визначається за формулою $$l=\frac(150 cdot (n-0,05))(f),$$
де l - довжина, що шукається, м ;
n - число напівхвиль робочої хвилі;
f - робоча частота, МГц.
З діаграми спрямованості напівхвильового вібратора (рис. 1-9) видно, що максимум випромінювання спрямований перпендикулярно до осі антени.
Зі збільшенням довжини антени напрямок основної пелюстки діаграми спрямованості дедалі більше наближається до осі антени. Одночасно збільшується і інтенсивність випромінювання у напрямку основної пелюстки. На рис. 2-1 зображені діаграми спрямованості антен, що мають різну довжину.
Особливо помітно, що зі збільшенням довжини антен з'являються бічні пелюстки. Така багатопелюстковість діаграми спрямованості не є істотним недоліком антен у вигляді довгого дроту, так як вони все ж таки зберігають більш-менш задовільну кругову діаграму спрямованості, що дає можливість встановлювати зв'язок майже у всіх напрямках. Крім того, у напрямку основного випромінювання досягається значне посилення, яке збільшується зі збільшенням довжини антени. Характерною рисою цих антен, особливо корисною для зв'язків великі відстані, і те, що вони мають невеликі вертикальні кути випромінювання. На рис. 2-2 наведено графік, яким можна визначити теоретичне посилення антени в децибелах (крива I ), кут між напрямом основного випромінювання і площиною підвісу антени (крива III ), а також опір випромінювання антени, віднесений до струму в пучності (крива II ).
Потрібно визначити: а) необхідну довжину дроту для антени 4λ; б) очікуване посилення антени у напрямку максимуму основної пелюстки; в) опір випромінювання та напрямок максимуму основної пелюстки.
Довжина дроту визначається за формулою
$$l[м]=\frac(150 \cdot (n-0,05))(f[МГц]).$$
Так як на 4λ антені може розміститися 8 напівхвиль, то n = 8. Середня частота 20-м діапазону 14,1 МГц.
$$l[м]=\frac(150 \cdot (8-0,05))(14,1)=\frac(1192,5)(14,1)\approx 84,57 м.$$
Таким чином, довжина дроту становить 84,57 м-коду.
З рис. 2-2 знаходимо, що при довжині антени 4λ (точка перетинів з кривою I) слід очікувати посилення антени в напрямку максимуму основної пелюстки близько 3 дБ.
Опір випромінювання при цьому 130 ом (крива II), а кут між напрямком основного пелюстки діаграми спрямованості і площиною підвісу антени (крива III) дорівнює 26 °.
Так як антена підвішена у напрямку схід - захід, що відповідає 270 °, то, як видно з розгляду рис. 2-1, основні максимуми діаграми спрямованості мають такі напрямки:
270 + 26 = 296 °,
270 - 26 = 244 °,
Визначивши напрями основного випромінювання, можна за картою світу в конічній рівнокутній проекції знайти ті райони, з якими може бути досягнуто найбільш стійкий зв'язок при використанні розглянутої антени.
Діаграми спрямованості (рис. 2-1) є ідеалізованими теоретичними діаграмами і на практиці завжди зазнають деяких змін. Наприклад, помітна деформація діаграми спрямованості має місце, коли вібратор порушується одному з його кінців, т. е. харчування антени несиметричне. Для наочності на рис. 2-3 наведена діаграма спрямованості 2λ антени у вигляді довгого дроту в горизонтальній площині при симетричному та несиметричному харчуванні. При збудженні антени на одному з її кінців (діаграма зображена штриховою лінією) діаграма спрямованості також стає несиметричною, причому максимум випромінювання переміщається в напрямку відкритого кінця антени, а пелюстки випромінювання, що знаходяться в напрямку кінця антени, з якого проводиться збудження антени. Подібна деформація діаграми спрямованості виникає у всіх антенах із несиметричним харчуванням. Отже, антена як довгого проводу дає основне випромінювання у бік відкритого кінця. Подальша деформація діаграми спрямованості відбувається у разі, якщо антена або нахилена до землі, або розташована над похилою ділянкою. Якщо відкритий кінець антени нахилений або антена підвішена над похилою поверхнею (рис. 2-4), то в напрямку, вказаному на малюнку стрілкою, в аматорських короткохвильових діапазонах можуть бути далекі зв'язки.
При встановленні зв'язків на великих відстанях особливе значення має напрямок основної пелюстки діаграми спрямованості антени у вертикальній площині. Як згадувалося, для далеких зв'язків особливо сприятливим є «плоське» випромінювання, т. е. невеликі вертикальні кути випромінювання. Зокрема, для кожного з аматорських діапазонів найбільш сприятливі середні кути вертикального випромінювання становлять: 80 діапазон - 60°; 40-му - 30°; 20-м - 15 °; 15-му - 12° і 10-му - 9°.
Антени у вигляді довгого дроту мають пологі кути вертикального випромінювання у разі великої висоти підвісу дроту. Наприклад, при висоті підвісу, що дорівнює 2λ, вертикальний кут випромінювання становить 10°, а при висоті 0,5λ - близько 35°. При менших висотах підвісу антени зменшення вертикального кута випромінювання і, отже, збільшення можливості далеких зв'язків може бути досягнуто, як зазначалося вище, за рахунок нахилу вібратора.
Використання антени у вигляді довгого дроту як багатодіапазонної антени
Найпростіша з антен короткохвильового діапазону L-подібна антена. За своїм зовнішнім виглядом вона мало чим відрізняється від радіомовних антен середньохвильового діапазону (рис. 2-5). Її загальна довжина l (до антенного затиску пристрою, що під'єднується) повинна становити щонайменше λ/2. Цю антену можна використовувати як багатодіапазонну, якщо вона розрахована як напівхвильова антена діапазону 80 м . У цьому випадку антена є для діапазону 40 м 1λ антену, для 20 м - 2λ антену, для 15 м - 3λ антену і для 10-м діапазону - 4λ антену.
На жаль, сказане вище не зовсім правильно. Коли формулою $$l[м]=\frac(150 \cdot (n-0,05))(f[Мгц])$$ визначається довжина напівхвильової антени для f = 3 500 кгц, маємо: $$l[ м] = \ frac (150 \ cdot 0,95) (3,5) = 40,71 м. $ $
Однак напівхвильова антена для частоти 7 Мгц за тією ж формулою повинна мати довжину $$l[м]=\frac(150 \cdot 1,95)(7)=41,78 м.$$
Таким чином, напівхвильова антена коротше за необхідне значення більш ніж на 1 м .
З наведеного нижче порівняння видно, що напівхвильова антена, розрахована для 3 500 кгц, у разі використання її на вищих гармоніках розрахункової частоти, що відповідають аматорським діапазонам, у кожному випадку коротше за необхідне значення.
Таким чином, коли нормальна L-антена використовується як багатодіапазонна, слід враховувати, що вона може бути точно розрахована тільки для одного діапазону, а в інших діапазонах повне узгодження отримано бути не може.
На практиці довжина антени, що дорівнює 42,2 м є досить хорошим компромісним рішенням, так як в цьому випадку резонансна частота антени розташована в межах діапазонів 10, 15 і 20 м (f відповідно дорівнює 14 040 кгц , 21 140 кгц , 28 2 ), а для діапазону 40 і 80 м така антена має довжину, більшу за необхідну. Застосування розглянутої антени як вседіапазонну антену, звичайно, слід розуміти як допоміжне рішення.
Це пов'язано з тим, що в густонаселених районах внаслідок того, що L-подібна антена випромінює по всій своїй довжині, включаючи фідер, що підводить, можуть виникнути сильні перешкоди радіомовним приймачам. Часто пропонований спосіб зв'язку антени з коливальним контуром кінцевого каскаду через високовольтний конденсатор (рис. 2-6) може в кращому разі зменшити випромінювання вищих гармонік тільки у станції невеликої потужності.