Поговорим об антеннах?. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны. Теория

 Комментарии к статье

Известно, что возможности самого совершенного трансивера не могут быть реализованы без использования высокоэффективных антенно-фидерных систем (АФС), включающих в себя комплекс устройств от выхода передатчика до антенн.

Мы рассмотрим некоторые общие вопросы создания АФС, более подробно остановившись на конструкции широкополосного трансформатора (ШПТ).

Практика показывает, что широкополосность ШПТ позволяет достичь удовлетворительных результатов их работы во всем диапазоне, но не гарантирует максимального использования возможностей АФС.

Такое положение можно объяснить недостаточной изученностью радиолюбителями степени влияния конструкции АФС на эффективность системы.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ШПТ

Большинство ШПТ предназначено для работы во всех КВ-диапазонах: от 1,8 МГц до 28 МГц включительно.

Если принять во внимание различие механизмов передачи трансформаторами энергии низких и высоких частот, то с использованием ШПТ в широком спектре можно согласиться с [1].

Мы же разделяем точку зрения, к сожалению, не известного нам зарубежного автора, изложенную в статье "Новый класс трансформаторов на коаксиальных линиях";

Из анализа практики применения ШПТ автор делает выводы:

- ШПТ целесообразно применять только при работе с небольшими мощностями и только в низкочастотных участках КВ-диапазонов;

- к недостаткам ШПТ следует отнести нелинейность их характеристик при насыщении середечника, приводящую к искажению сигнала, а также опасность возникновения дугового рязряда при работе с большой мощностью, что может повлечь за собой разрушение седечника.

От себя добавим, что мы не исключаем принципиальной возможности создания ШПТ, обладающего хорошими показателями на высокочастотных КВ-диапазонах. Видимо, правильнее вести речь об ограничении частотного спектра ШПТ двумя-тремя смежными диапазонами, в пределах которых трансформатор обладает удовлетворительными показателями.

2. МАТЕРИАЛ ОБМОТОК ШПТ

Для обмоток ШПТ отечественные авторы рекомендуют использовать эмалированные провода или многожильный монтажный провод в ПВХ-изоляции [2].

3. КОНСТРУКЦИЯ ОБМОТОК ШПТ

Обмотки трансформатора с К=1:4 наматываются сложенным вдвое проводом. По нашему мнению, частотная характеристика ШПT может быть скорректирована путем изменения конструкции обмоток и количества витков в них.

4. НАСТРОЙКА АФС

Наивысшие показатели АФС достигаются при точном согласовании всех элементов системы, т.е. тогда, когда полные сопротивления сопрягаемых каскадов или равны, или согласованы с помощью специальных устройств.

Составляющие полного сопротивления - емкостная и индуктивная - с изменением частоты изменяются по разным законам, в связи с чем достичь полного согласования элементов системы в широком спектре частот невозможно.

Настройка АФС практически сводится к такому подбору конструкции элементов системы, при котором достигаются или достаточно равномерные и относительно высокие показатели ее работы на всех диапазонах, или наиболее высокие показатели в намеченном заранее частотном участке. О степени настройки АФС судят по значениям КСВ.

5. ПОКАЗАТЕЛЬ КСВ

КСВ является важнейшим показателем, по которому с определенной степенью достоверности можно судить о фактической эффективности АФС.

Практически все коротковолновики знают, что при настройке АФС следует стремиться к заветной "единичке" и не "выходить" за некоторые граничные значения КСВ. Но при этом далеко не все вникают в физическую сущность показателя, представляющую собой отношение большего из полных сопротивлений сопрягаемых элементов к меньшему.

Отметим, что по значениям КСВ нельзя определить, какое из сопрягаемых сопротивлений имеет большую величину. Например, если передатчик точно согласован с фидером 75 Ом и при этом КСВ-3,0, то входное сопротивлени антенны, подключенной непосредственно к фидеру, может составлять или 25 Ом, или 225 Ом. При таком широком разбросе возможных значений порядок величины сопротивления легко определяется по литературным данным. Фактическая величина сопротивления антенны может быть измерена приборами [3].

Как уже отмечалось, для радиолюбителей больший интерес представляет не величина сопротивления антенны, а выявление зависимости эффективности системы от конструкции ее элементов. Достижение минимальных значений КСВ свидетельствует о выполнении поставленной задачи.

Говоря о настройке АФС, мы предполагали, что передатчик точно настроен на расчетное сопротивление нагрузки.

Однако, как показывает практика, такой настройке не всегда уделяется дожное внимание, в результате чего снижается излучаемая мощность.

Мы предлагаем простую методику настройки передатчика в рабочем режиме.

К выходу передатчика через КСВ-метр необходимо подключить безындукционный эквивалент нагрузки и путем подстройки каскада, включая подбор индуктивностей, добиться КСВ-1,0.

(Заметим, что получившую широкое распространение практику использования в качестве эквивалента нагрузки различных ламп накаливания мы считаем ошибочной, т.к. лампа не обладает чисто активным сопротивлением.)

Выше отмечалось, что судить об эффективности АФС по показаниям КСВ-метра можно лишь с определенной степенью достоверности, зависящей как от конструкции АФС, так и от места расположения в ней КСВ-метра [5].

Как правило, прибор располагается на выходе передатчика, что удобно с практической точки зрения. Наибольшая достоверность оценки будет соответствовать случаю непосредственного подключения антенны к фидеру, наименьшая - при наличии согласующего устройства (СУ).

Достижение минимальных значений КСВ при наличии СУ свидетельствует о настройке АФС на заданную частоту, но не характеризует степени передачи энергии передатчика в антенну.

Для точного согласования всех элементов АФС, содержащей СУ, в процессе настройки системы необходимо одновременно замерять КСВ как до СУ, так и после него. При всей сложности практического осуществления измерений, они представляют несомненный интерес. В то же время замечание об измерении КСВ в линии от СУ к антенне скорее может быть отнесено к разряду пожеланий, т.к. используемые радиолюбителями КСВ-метры не предназначены для работы в высокоомных линиях передачи.

Но имеется компромиссный выход. О степени согласования СУ с антенной можно судить по максимальным значениям тока антенны измеряемым безиндукционным методом. С целью исключения ошибок, которые могут быть вызваны паразитными резонансами антенны, графики изменения тока следует рассматривать совместно с частотной характеристикой антенны.

Рекомендованная автором конструкция ШПТ [2] предназначалась для работы с антенной, имеющей входное сопротивление 300, Ом, работающей в диапазонах 1,8...28 МГц. Рекомендованное значение n=8...15 витков. Для обмоток рекомендованы провода в эмалевой изоляции или многожильный монтажный провод в ПВХ-иэоляции.

Нами были применены: середчник ТВС, провод - ПЭ 1,0. Вход ШПТ с помощью фидера 75 Ом длиной 18 м через КСВ-метр был подключен к ВЧ-генератрру. К выходу трансформатора поочередно подключались эквиваленты нагрузки RSH сопротивлением 75, 155, 310, 420, 500 и 600 Ом. Степень согласования входа ШПТ с генератором оценивалась по значениям КСВ. Первоначальные опыты, проводившиемся в широком спектре частот (табл.1), определили возможную сферу применения ШПТ.

Таблица 1. КСВ в фидере при различных значениях рабочей частоты (F) и количества витков (9) ШПТ (Сопротивление эквивалента нагрузки Rэн=310 Ом)

F1 МГц	КСВ
	n=10 витков	n=12 витков
1,88	1,13	1,00
3,575	1.38	1,07
4,68	1,00	-
7,020	3,38	2,57
8,9	1,14	-
12,85	2,28	-
33,37	-	3,17
13,50	-	1,22
17,25	3,54	-
17,50	-	9,55
21,4	3.0	-
21,65	-	5,28
25,8	1,85	-
2,59	-	1,75

Последующие опыты (табл.2, рис.1) проводились на средних частотах 160-ти, 80-ти и 40-метрового диапазонов, в которых предполагалась работа в эфире.

Таблица 2. КСВ в фидере при различных значениях рабочей частоты (F), количества витков (n) шпт и сопротивления эквивалента нагрузки (Rэн)

Rэн, Ом	КСВ
	n=10 витков	n=12 витков	n=19 витков
F=1,88 МГц.		-
75	2,23	-	2,45
155	1,36		2,11
310	1,06	1,00	1,69
420	1,06	-	1,61
500	1,05	-	1,61
600	1,03	-	1,57
F=3,575 МГц
75	2,23	-	2,39
155	1,52		2,03
310	1,28	1,07	1,82
420	1,24		1,76
500	1,23		1,74
600	1,.22		1,74
F=7.020 МГц
75	5,67	--	7,33
155	3,88		5,45
310	3,35	2,57	4,56
420	3,17		4,41
500	3,17		4,41
600	3,08	-	4,18

 

Рис. 1

По результатам опытов можно сделать следующие выводы об испытанных ШПТ.

• При всех значениях Rэн ШПТ обладают наилучшими показателями в диапазонах 160 и 80 метров. На 40-метровом диапазоне показатели ШПТ можно признать удовлетворительными лишь при определенном значении n.
  Показатели ШПТ на более высоких частотах непредсказуемы.
• Показатель КСВ возрастает с ростом частоты.
• Количество витков n однозначно влияет на изменение входных параметров Шит, изменяя степень согласования трансформатора с ВЧ-генератором. Оптимальное значение n может быть найдено опытным путем.

Обобщая изложенное, постараемся сформулировать некоторые рекомендации по созданию и настройке многодиапазонных АФС с использованием ШПТ.

1. Практически невозможно создать АФС, показатели которой были бы одинаково высокими в широком спектре частот.
2. Использование одного ШПТ для работы во всех КВ-диапазонах от 1,8 МГц до 28 МГц включительно представляется весьма спорным.
3. Область использования АФС следует ограничить двумя, максимум - тремя смежными диапазонами.
4. Создание АФС следует начинать с определения частотных характеристик конкретного ШПТ в пределах намечаемых к работе диапазонов.
5. При выбранном сердечнике оптимальный вариант ШПТ может быть найден.опытным путем в результате подбора количества витков и конструкции обмоток трансформатора.
6. Настройку АФС следует производить только после настройки передатчика на расчетное сопротивление нагрузки.
7. При настройке АФС с СУ желательно одновременно измерять КСВ в фидере и КСВ или ток в линии передачи от СУ к антенне.
8. Для окончательной настройки АФС, возможно, потребуется проведение экспериментов по изменению входного сопротивления антенны путем изменения конструкции элементов антенны и их ориентации в пространстве.
9. Представляется вероятным, что более равномерные частотные характеристики АФС могут быть достигнуты при использовании антенн с высоким входным сопротивлением.

Предлагая вниманию читателей результаты проведенных опытов, мы рассматриваем их только как информационный материал, а не как описание конструкции, подлежащей повторению. Цель статьи - обратить внимание на проблемы создания высокоэффективных АФС, призвать радиолюбителей к экспериментам, обмену опытом.

Литература

1. С.Г.Бунин, Л.П.Яйленко. Справочник радиолюбителя-коротковолновика. Изд.2-е. Киев. "Техника". 1984г.
2. Газета "Советский патриот". 20.04.83 г.
3. К.Ротхаммель. Антенны. Изд. 2-е Пер. с немецкого. "Энергия". Москва. 1969г.
4. Л.Бвтеева. "Холодная" настройка П-контура передатчика. "Радио". N2,1981.
5. И.Подгорный. Как повысить эффективность работы радиостанции. "РЛ" N12,1991 г.

Авторы: В. Пантелеев (UA3TX), Д. Пантелеев (UA3TJW); Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Антенны. Теория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Тающие айсберги создают новые оазисы жизни на дне океана 30.06.2026

Глобальное потепление активно меняет облик нашей планеты, и одним из наиболее заметных его проявлений становится ускоренное таяние ледников в полярных регионах. Этот процесс не только приводит к подъему уровня Мирового океана, но и вызывает цепную реакцию в морских экосистемах, порой создавая неожиданные и парадоксальные последствия. Массовое высвобождение айсбергов из Гренландии - яркий пример того, как климатические изменения перестраивают жизнь в самых глубоких и удаленных уголках океана. Из-за повышения температуры количество айсбергов, откалывающихся от гренландских ледников, стремительно растет. Ученые проанализировали данные за последние 40 лет и установили, что с 2000 года поток ледяных глыб через пролив Фрама увеличился в четыре раза. Об этом сообщает Futurism со ссылкой на исследование специалистов из Технического университета Дании. Такое беспрецедентное нашествие айсбергов представляет серьезную опасность для международного судоходства. Одновременно оно радикально тра ...>>

Робот-тьютор Optio, помошник школьника 30.06.2026

Икусственный интеллект и робототехника все активнее помогают учителям и ученикам, делая обучение более персонализированным и увлекательным. Гуманоидные роботы, способные взаимодействовать с людьми естественным образом, открывают новые возможности для школ, особенно в условиях нехватки педагогических кадров и растущего интереса к технологиям. Одна из таких инновационных инициатив стартовала в американском штате Нью-Йорк. Компания Realbotix запустила своего помощника учителя на базе искусственного интеллекта под названием Optio в Центральном школьном округе Саламанки. Робот выступает в роли тьютора, предлагая персонализированное репетиторство, многоязычную помощь с домашними заданиями и круглосуточную академическую поддержку. По данным Interesting Engineering, проект направлен на повышение вовлеченности учащихся и внедрение передовых технологий в учебный процесс. В рамках пилотной программы школы округа планируют интегрировать человекоподобных роботов в классы. Изначально Optio буд ...>>

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Случайная новость из Архива Самолет без вредных выбросов 13.11.2019 Авиастроительная компания Airbus может разработать к 2030 году самолет, который не будет оказывать вредного влияния на окружающую среду. Об этом заявила исполнительный директор Airbus ExO Alpha ("дочка" Airbus, специализирующаяся на разработке новых технологий) Сандру Шеффер (Sandra Schaeffer). По словам топ-менеджера, экологичный авиалайнер вместимостью 100 человек можно будет использовать для региональных пассажирских перевозок. Airbus наряду с Boeing и другими крупными авиастроительными компаниями обязалась в два раза сократить выбросы углекислого газа к 2050 году. "Сегодня не существует единого решения для выполнения обязательств, но есть ряд решений, которые сработают, если мы соберем их вместе", - отметила Шеффер. Сандра Шеффер рассказала, что в настоящее время компания изучает возможность использования в самолетах альтернативных видов топлива с целью сокращения выбросов углекислого газа, а также работает над созданием более экономичных двигателей и улучшением аэродинамических характеристик. Если на создание экологичных крупных авиалайнеров может уйти достаточно много времени, то, как полагает исполнительный директор Airbus ExO Alpha, экологически дружественные небольшие самолеты для региональных перевозок можно было бы начать выпускать уже к 2030 году.

Другие интересные новости:

▪ Телевизор SONY KDP57WS550 с диагональю 57 дюймов

▪ Ручные рентгеновские сканеры

▪ Ванилин из пластика

▪ Забывчивость может зависеть от времени суток

▪ Температурный датчик TMP117

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Не плакать, не смеяться, не ненавидеть, но понимать. Крылатое выражение

▪ статья Какая дикая птица самая многочисленная? Подробный ответ

▪ статья Парусный катамаран. Личный транспорт

▪ статья Новые функции мультиметра DT-830B. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Изготовление комбинированного разъема. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026