Малогабаритные антенны переносных станций СВ связи (Часть 2). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны КВ

 Комментарии к статье

5. РЕЗОНАНСНЫЕ ШТЫРЕВЫЕ АНТЕННЫ, УДЛИНЕННЫЕ ИНДУКТИВНОСТЬЮ

В переносных и передвижных СВ-радиостанциях используют антенны длиной 30... 100 см для переносных и до 1,5 метра для передвижных радиостанций. Рассчитав входное сопротивление активных частей таких коротких штырей для частоты 27 МГц, получаем значения от 0,5 Ом для 30 см до 10 Ом для 1,5 м. Конечно, подключать такие короткие штыри к выходному каскаду передатчика без соответствующего согласования неразумно. Во-первых, мал КПД самого такого штыря как антенны, во-вторых, согласование низкого сопротивления штыря с выходным каскадом передатчика весьма сложно. Наиболее рациональным решением, к которому пришли решая эту задачу, было то, что штырь входит в состав сложной системы, являющейся укороченной антенной. Далее здесь рассматривается эффективность работы штыря в такой системе.

Классическая штыревая антенна представляет собой вибратор длиной в четверть длины волны и систему заземления под ним. В простейшем случае система заземления является системой четвертьволновых противовесов. Естественно, такую систему использовать для переносной станции затруднительно. Поэтому пытаются укоротить антенну и противовесы. Самое простое в этом случае - включить удлиняющую катушку в антенну. Но и здесь стоит вопрос, в какую точку антенны включить удлиняющую катушку для получения максимального эффекта. Роль системы противовесов играет корпус станции.

Следует сразу обратить внимание на самый неэффективный способ удлинения короткой антенны - включение удлиняющей катушки в ее основание (рис.9). Максимальный ток, протекающий по антенне - в ее основании. Из теории антенн известно, что для получения максимального излучения антенны и, следовательно, максимального ее КПД, необходимо обеспечить максимальный ток в излучающем элементе антенны и максимальное напряжение на ее излучающем конце. Здесь максимальный ток протекает по катушке, поэтому максимальное взаимодействие со средой происходит через катушку.

Достоинство антенны с удлиняющей катушкой в основании только в том, что благодаря большой емкости штыря такие антенны имеют сравнительно большую полосу пропускания, позволяющую им работать во всем СВ или любительском диапазонах.

Другой тип антенны - это антенна, удлиненная катушкой в своей середине (рис.10). Здесь уже достигается значительная сила тока в основании антенны, верхняя часть штыря играет роль емкостной нагрузки. Вследствие увеличения концевой емкости увеличивается полоса пропускания антенны до величины, позволяющей работать во всем СВ диапазоне, существенно возрастает и ее КПД.

Штырь до катушки является основным излучающим элементом, он должен быть выполнен максимально толстым, тем более что он еще и держит на себе удлиняющую катушку. Штырь после катушки представляет собой уже емкостную нагрузку. Он может быть выполнен более тонким. Размещение на конце такой антенны даже небольшой емкостной нагрузки увеличивает эффективность ее работы, но уменьшает механическую прочность.

Следует еще обратить внимание на то, что, в принципе, при плохой "земле", имеющей место в переносных радиостанциях, все типы коротких антенн работают одинаково плохо, и нет существенной разницы при их использовании. Но уже подключение четвертьволнового противовеса показывает разницу в эффективности разных типов антенн. Также наблюдается эффект и в передвижных автомобильных радиостанциях, где корпус автомобиля представляет собой эффективное заземление.

Сопротивление идеальной четвертьволновой вертикальной антенны - штырь над идеальной проводящей поверхностью - составляет 36 Ом. Сопротивление идеальной укороченной антенны СВ диапазона, в зависимости от степени ее укорочения, составляет 10...20 Ом. Учитывая, что реальная "земля" таких антенн далека от идеальной, в общем случае такие антенны можно согласовать и с коаксиальным кабелем питания антенны в передвижной автомобильной станции (здесь обычно используют 50-омный кабель), и с выходным каскадом носимой радиостанции, плохая "земля" которой увеличивает сопротивление короткой антенны до 50...100 Ом.

6.ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ШТЫРЕВЫХ АНТЕНН, УДЛИНЕННЫХ ИНДУКТИВНОСТЬЮ

В основном, все укороченные антенны переносных радиостанций имеют вид, приведенный рис. 11. Катушка индуктивностью около 2 мкГн и штырь длиной около 120 см представляют собой антенную систему, работающую в диапазоне 27 МГц. И только от различного исполнения катушки и штыря зависят КПД антенны и полоса ее пропускания. Антенна, изображенная на рис.7, приведена и во многих других, более ранних источниках [7, 8,9, 10].

При испытании антенн из [7, 8] для них использовалась идентичная удлиняющая катушка в 2 мкГн и были получены следующие результаты.

Входное сопротивление с четвертьволновым противовесом - 35 Ом, с корпусом радиостанции - 80 Ом. Полоса пропускания на уровне половинной мощности (-3 дБ) - 600 кГц с противовесом, 750 кГц с корпусом радиостанции. Влияние человека, оказываемое на эту антенну, мало и ее реактивность малы. Смещение частоты при подключении четвертьволнового противовеса достигало 700 кГц.

При испытании антенны из [9], где длина штыря была 80 см, удлиняющая катушка представляла собой 18 витков провода ПЭЛ 0,55, намотанных на каркасе диаметром 4 мм виток к витку, были получены следующие результаты.

Входное сопротивление с четвертьволновым противовесом - 60 Ом, с противовесом-корпусом радиостанции -1100м.

Полоса пропускания с четвертьволновым противовесом - 800 кГц, с корпусом станции - 900 кГц. Смещение резонансной частоты при подключении противовеса - почти 1 МГц.

При испытании антенны из [10] с длиной штыря 0,8... 1,2 м удлиняющая катушка представляла собой 25 витков провода ПЭЛ 0,35, намотанных на каркасе диаметром 5 мм виток к витку, были получены результаты, аналогичные антенне из [9].

Определенный интерес представляют и короткие антенны - длиной до 50 см. Тем более, что эти антенны не столь существенно проигрывают в дальности связи длинным антеннам - длиной около 1м.

Антенна из [11] представляет собой штырь длиной 45 см с удлиняющей катушкой, содержащей 60 витков провода ПЭЛ 0,5 на каркасе диаметром 5 мм, намотанных виток к витку. При испытаниях такой антенны были получены следующие результаты.

С четвертьволновым противовесом входное сопротивление - 75 Ом, полоса пропускания - 700 кГц. С корпусом станции в роли противовеса входное сопротивление - 120 Ом, полоса пропускания - 900 кГц. Смещение резонансной частоты при подключении четвертьволнового противовеса составило 1,2 МГц. Влияние человека на антенну выше, чем в длинных антеннах.

Увеличение входного сопротивления и расширение полосы пропускания короткой антенны (45 см) по сравнению с длинной (1 м) говорит о том, что удлиняющая катушка короткой антенны низкодобротна. Но и увеличение добротности удлиняющей катушки мало влияет на эффективность работы таких коротких антенн. Подключение противовеса смещает резонансную частоту антенны вверх. Для эффективной работы радиостанции при подключении противовеса в данном случае необходимо предусмотреть оперативную регулировку индуктивности удлиняющей катушки.

Желательно в трансиверах при переключении штыря антенны использовать различные удлиняющие индуктивности для приемника и передатчика. Это позволяет оптимально согласовать штырь как на прием, так и на передачу. Естественно, если сопротивление входа приемника и выхода передатчика отличаются несущественно, можно обойтись и одной удлиняющей катушкой, поскольку в этом случае смещение резонансной частоты системы при переключении RX/TX невелико. Но здесь уже необходимо решать из практических условий, что проще - переключать удлиняющие катушки или привести входы передатчика и приемника к одинаковой величине. В "фирменной" аппаратуре стремятся к последнему, хотя и встречаются варианты с подстройкой входа приемника при переключении антенны. В самодельной аппаратуре диапазона 27 МГц вопросу согласования антенн в режиме приема и передачи часто не уделяют должного внимания, что ведет к снижению эффективности носимых радиостанций.

В [12] описана антенна с длиной плеч по 110 мм и удлиняющей катушкой в центре, имеющей 130 витков провода ПЭЛ 0,15, намотанных виток к витку на каркасе диаметрам 6 мм. При испытании эта антенна показала следующие результаты. С четвертьволновым противовесом входное сопротивление было 90 Ом, полоса пропускания . - 400 кГц, с противовесом-корпусом радиостанции входное сопротивление было 140 Ом, полоса пропускания - 600 кГц. Смещение полосы пропускания при подключении четвертьволнового противовеса составило 900 кГц. Добавление емкостной нагрузки, показанной на рис.13, позволило уменьшить смещение частоты при подключении противовесов до 600 кГц. Полоса пропускания при этом увеличилась на 50 кГц в обоих случаях. Входное сопротивление понизилось - с противовесом стало 75 Ом, с корпусом станции - 90 Ом. Напряженность поля возросла в 1,3 раза. Все это говорит о преимуществах емкостной нагрузки для таких типов антенн. Следует заметить, что более эффективно работает емкостная нагрузка, показанная на рис.12, но к сожалению, она сложнее в практической реализации, чем нагрузка на рис.13.

Сравнение величин напряженности поля, создаваемого антенной с центральной индуктивностью и удлиняющей индуктивностью у основания, показало, что на практике антенна с центральной индуктивностью, равная по высоте антенне с индуктивностью у основания, создает напряженность поля примерно в 1,4... 1,6 раза большую. При добавлении емкостной нагрузки преимущества такой антенны еще больше возрастают. Измерения были проведены при четвертьволновых противовесах. При использовании корпуса радиостанции в качестве противовеса преимущество антенны с центральной индуктивностью было слабее, напряженность поля была лишь в 1,2 раза больше, чем создаваемого антенной с индуктивностью у основания. Это говорит о том, что для переносных станций нет большого различия в типе используемой штыревой антенны, а вот для передвижных станций лучше использовать антенну с центральной нагрузочной индуктивностью. В любом случае желательно использовать емкостную нагрузку, даже в виде шарика диаметром 5...20 мм. Емкостная нагрузка дает эффект и при использовании ее с антенной с удлиняющей индуктивностью у основания.

Практически для переносных станций можно использовать антенны из толстого медного провода диаметром 2...2,5 мм. Антенна меньшего диаметра менее прочна механически и имеет меньший КПД. Для изготовления антенн передвижных автомобильных станций можно использовать короткие "куликовки" или подходящие антенны от армейских радиостанций соответствующей длины и, главное, прочности.

7. НЕРЕЗОНАНСНЫЕ ШТЫРЕВЫЕ АНТЕННЫ

Нерезонансные штыревые антенны являются самыми неэффективными из всех существующих укороченных штыревых антенн. Они проигрывают по напряженности поля в 2...3 раза таким же по длине штыревым антеннам с удлиняющей индуктивностью, эти антенны гораздо более нечувствительны к влиянию человека. Но все же они еще используются, правда, в основном лишь в двух типах передатчиков.

Использование таких нерезонансных антенн оправдано лишь в простых игрушках, дальность связи с которыми не выше 50... 100 м. Для более эффективной связи необходимо использовать лишь резонансную антенну, хотя перед ней и необходимо ставить развязывающие каскады для простейших схем. Как показывает опыт, западные простые радиостанции, потребляющие большую мощность, чем отечественные "Колибри", но работающие на нерезонансные антенны, обеспечивают гораздо меньшую дяльность связи.

Третий случай использования коротких нерезонансных антенн - это неправильное построение выходного каскада передатчика с его цепями согласования с антенной. В результате этого при подключении к нему нормальной резонансной антенны, будь то полноразмерная или укороченная, происходит его самовозбуждение. Хотя такие передатчики часто и имеют П-контур на выходе, его действие неэффективно.

8. МАГНИТНЫЕ РАМОЧНЫЕ АНТЕННЫ ПЕРЕНОСНЫХ СВ-РадиоСТАНЦИЙ

Магнитные рамочные антенны мне не встречались ни в одной из переносных СВ-радиостанций. Но это не значит, что их использование в данном типе радиостанций нецелесообразно. Мной были изготовлены магнитные рамочные антенны для диапазона 27 МГц с размерами, показанными на рис.14.

Антенна показала следующие результаты. Входное сопротивление - 75 Ом, с очень малой реактивностью. Полоса пропускания - 600 кГц. Антенна была выполнена из двухмиллиметрового изолированного медного провода типа ПЭЛ, воздушный конденсатор настройки был укреплен на стеклотекстолитовом основании. Антенна оказалась весьма малочувствительной к влиянию человека и противовесов. Поскольку такая антенна в основном излучает магнитную составляющую электромагнитной волны, ее нельзя строго сравнить по такому показателю как уровень напряженности поля со штыревой антенной, потому что последняя излучает в основном электрическую составляющую электромагнитной волны, и замеры для штыря следует проводить по электрической составляющей ЭМВ, а рамки - по магнитной составляющей ЭМВ. Две антенны, изображенные на рис.14, были подключены к радиостанциям типа "Колибри-М" и была испытана дальность связи по сравнению со штатной спиральной антенной. Оказалось, что при прочих равных условиях дальность связи при использовании магнитных антенн была не менее чем в 1,5 раза больше на открытой местности, и в 2...3 раз больше в условиях города. При этом в значительной степени сказывалась направленность магнитной антенны.

Автор: И.Григоров (RK3ZK, UA3-113); Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Антенны КВ.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Сверхвысокопараллельный оптический процессор 20.06.2025 Исследователи из Шанхайского института оптики и точной механики при Китайской академии наук заявили о создании прототипа революционного оптического процессора, способного выполнять вычисления с рекордной параллельностью. Китайским ученым удалось не просто продемонстрировать прототип, а сделать шаг к практическому использованию оптических технологий в масштабных вычислениях. Их чип сочетает в себе компактность, гибкость, энергоэффективность и скорость - качества, которые сегодня особенно востребованы в условиях глобального роста данных и потребностей в реальном времени. Новое устройство отличается тем, что обрабатывает информацию одновременно по более чем сотне оптических каналов. В традиционных оптических чипах используется один луч света с одной длиной волны. Однако китайским инженерам удалось разделить лазерный поток на множество спектральных компонентов с помощью так называемых солитонных микрогребенок - миниатюрных резонаторных структур, создающих серию равномерно расположенных "зубцов" спектра. Каждый из этих "зубцов" служит независимым каналом передачи данных, что позволяет чипу работать с колоссальной параллельностью при сохранении компактных размеров. Теоретическая производительность устройства составляет 2560 тераопераций в секунду, при тактовой частоте 50 гигагерц. Несмотря на такую мощность, сам чип по габаритам не превышает человеческий ноготь. В этом и заключается его преимущество: минимальные энергетические потери и отсутствие перегрева даже при высокой плотности каналов. В отличие от электронных схем, где теплообразование ограничивает плотность и скорость работы, оптические системы практически не подвержены такому эффекту. По словам руководителя проекта Се Пена, архитектура чипа легко масштабируется и может быть перенастроена под разные задачи - от обработки изображений до сложного анализа в реальном времени. Это достигается благодаря возможностям гибкой маршрутизации внутри оптической схемы и высокой ширине полосы пропускания, превышающей 40 нанометров. Параллельные каналы не мешают друг другу, обеспечивая одновременную передачу информации без искажений. Созданный чип особенно эффективен для нейросетей и моделей искусственного интеллекта, в которых вычисления сводятся к множеству однотипных операций. Эти операции легко распределяются между оптическими каналами, снижая задержки и энергонагрузку. Благодаря этому технология обещает улучшить производительность периферийных вычислительных устройств - таких как автономные дроны, серверы для биржевой торговли и системы медицинской диагностики, где критически важны как скорость, так и экономичность. Разработчики подчеркивают, что их устройство может найти применение не только в сфере ИИ, но и в более широком спектре задач, включая моделирование сложных физических процессов и высокоточное визуализирование медицинских данных. В перспективе оптические процессоры подобного типа могут стать основой энергоэффективных вычислительных платформ нового поколения, постепенно вытесняя традиционные электронные схемы в задачах, требующих высокой скорости и параллельности.

Другие интересные новости:

▪ Интеллект и климат

▪ Температура на Марсе растет днем и в полночь

▪ Измерено время квантового туннелирования

▪ Мобильные батареи Schneider APC M5 и M10

▪ Тонометр со смартфоном

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Молниезащита. Подборка статей

▪ статья Классификация факторов риска. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как английские летчики заставляли падать ракеты Фау-1 в нужном им месте? Подробный ответ

▪ статья Шлифовальный блок. Домашняя мастерская

▪ статья LCD-термометр на микроконтроллере. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мощный лабораторный блок питания с ОУ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026