Автомобильные радиопередатчики. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиоприем

 Комментарии к статье

При использовании в автомобилях радиопередатчиков наиболее трудной задачей является выполнение антенны. В данной статье рассматривается использование кузова автомобиля как скрытой и согласованной приемо-передающей антенны применительно к диапазонам личной (27 МГц) и служебной (150...180 МГц) радиосвязи. Обзор существующих типов автомобильных антенн . Минимальные размеры эффективного излучателя должны быть не менее L/4, т.е. 2,7 м для 27 МГц. При уменьшении размеров его КПД падает очень резко - пропорционально квадрату укорочения. Когда антенна является передающей, ее малый КПД безвозвратно снижает излучаемую мощность и соответственно уменьшает дальность радиосвязи.

Желательно, чтобы антенна была скрытой и недоступной воздействию на нее снаружи (угонщик первым делом сломает наружную антенну, и радиоохранное устройство становится бесполезным). Для решения этой Проблемы как правило используется короткая спиральная антенна, расположенная внутри салона у стекла. Она фактически представляет собой свернутый L/4 штырь, но т.к. она размещена внутри металлического кузова, эффективность ее сильно снижается из-за экранирующего эффекта. Кроме того, спиральная антенна имеет очень узкую полосу (десятки кГц), что требует тщательной настройки антенны и делает, невозможным ее использование во всей полосе частот.

В диапазоне 150... 180 МГц почти исключительно используются L/4 штыри длиной около 0,5 м. Они больше всего подходят почти для всех случаев, кроме случая когда требуется засекретить наличие на автомобили радиоканала, например в составе системы предотвращения угона и поиска угнанных автомобилей и/или для скрытной радиосвязи. Для решения проблемы скрытности обычно используется штыревая антенна, расположенная внутри салона у стекла. Главным недостатком такого решения опять же является снижение ее эффективности из-за экранирующего эффекта. Кроме того, нахождение людей внутри салона приводит к заметному рассогласованию антенны с кабелем и соответственно - я снижению излучаемой мощности, а в салоне имеется значительное электромагнитное поле, что вредно для здоровья.

Сформулируем наши требования к автомобильной антенне:

- высокое значение КПД, исключение экранирующего эффекта кузова, линейные размеры сравнимые с L/4;

- скрытность и недоступность для повреждения снаружи;

- широкая полоса пропускания;

- минимальное влияние на настройку антенны людей и предметов, находящихся в салоне и вокруг автомобиля;

- питание согласованным коаксиальным кабелем, что позволяет подключать любые передатчики и радиостанции.

Теоретические предпосылки

Так как кузов автомобиля металлический, необходима такая антенна, которая не "преодолевает" кузов, а использует его в своем составе. И такой класс антенн существует. Это почти неизвестные в гражданской аппаратуре (и широко используемые в военной) щелевые антенны (ЩА), которые представляют собой узкую (0,001...0,02 L) и длинную (0,2... 1,5 L) щель в проводящем экране бесконечных размеров, возбуждаемую в центре. Для понимания работы ЩА важное значение имеет принцип двойственности, который гласит, что излучение щели в бесконечном проводящем экране полностью эквивалентно излучению металлической ленты той же длины и ширины, что и щель, и размещенной в свободном пространстве. Отличие состоит только в величине входного сопротивления и в повороте плоскости поляризации излучения - горизонтальная щель излучает вертикально поляризованную волну.

Реально поверхности, на которых располагаются ЩА, являются ограниченными и неправильной формы, однако возникающие из-за этого изменения не слишком велики, и в большинстве случаев удается найти инженерные решения, пригодные для практики. Так, например, ЩА удачно размещаются на корпусах самолетов, ракет, металлических башен и т.п.

Диаграмма направленности (ДН) ЩА зависит от следующих факторов: длины и ширины щели, ее формы, размеров экрана. Для качественной оценки приведем следующие замечания: при плоской щели ее ДН обычно двунаправлена аналогично эквивалентному диполю, а если щель имеет загнутые края или кольцевую форму, антенна получается слабонаправленной без резко выраженных минимумов и максимумов в диаграмме направленности.

Использование кузова автомобиля в качестве ЩА

Наша задача сводится к следующему - отыскать в автомобиле конструктивную щель с общей длиной не менее 1,5...2 м и обеспечить ее возбуждение. На любом автомобиле таких мест можно найти несколько, но желательно, чтобы конфигурация щели была примерно одинакова для разных типов автомобилей, с тем чтобы сама антенна, ее параметры и устройство согласования с кабелем получились бы унифицированными.

Также необходимо свести к минимуму вмешательство в конструкцию автомобиля при выполнении устройства возбуждения щели.

С учетом вышесказанного выбрана щель между крышкой багажника (ВА32101-2107 и аналогичные) или задней дверью (ВА32108, 2109, АЗЛК2141 и аналогичные) и кузовом автомобиля. Для обеспечения возбуждения необходимо произвести изоляцию фиксатора замка багажника как показано на рис.1, при этом входными точками питания щели служат штатные болты крепления фиксатора замка багажника, вкручиваемые в кузов (корпусной вывод), и изолированный с помощью дополнительных прокладок от болтов крепления фиксатор замка, имеющий механический и электрический контакт с замком багажника и с крышкой багажника (сигнальный вывод). Конкретный способ изоляции может быть и иным - в зависимости от конструктивных особенностей автомобиля.

На рис.2 и 3 показаны экспериментальные зависимости КСВ от частоты для некоторых автомобилей. Видно наличие нескольких собственных резонансных частот щели. Если рабочая частота совпадает с одним из резонансов, то достаточно подключить кабель к точкам питания щели, и ЩА готова! Но такое совпадение случается редко. Как правило, входной импеданс щели на рабочей частоте носит комплексный характер, что исключает непосредственное подключение питающего кабеля. Поскольку размеры щели определяются конструктивными особенностями автомобиля и мы, естественно, не можем их менять, для обеспечения КСВ в кабеле, близкого к 1, используется согласующее устройство (СУ), которое обеспечивает трансформацию комплексного сопротивления ЩА в активное, равное волновому сопротивлению используемого кабеля. СУ размещается непосредственно около точек питания щели.

В диапазоне 27 МГц реактивное сопротивление щели является индуктивным, а активное лежит в пределах 10...15 Ом. Используется СУ, показанное на рис.4. Широкополосный трансформатор TV1 1:4 (на феррите, обеспечивающий работу при заданной мощности и частоте) согласует сопротивление кабеля 50 Ом с активной частью сопротивления излучения ЩА, а конденсаторы С1, С2 обеспечивают компенсацию индуктивной составляющей. Точное согласование достигается единственной подстройкой - конденсатором С2. С кабелем 50 Ом на резонансной частоте КСВ не более 1,3. Полоса ЩА по уровню КСВ<2 - 500..800 кГц. Это-СУ обеспечивает хорошее согласование с большинством типов автомобилей, включая иномарки.

В диапазоне 150...180 МГц используется другое CУ (три подстроечных конденсатора и две бескаркасные катушки), параметры которого выбраны так, чтобы обеспечить согласование с любым типом автомобиля. В отличие от СУ диапазона 27 МГц, в данном случае требуется аккуратная индивидуальная подстройка всех трехкон денсаторов под конкретный тип автомобиля и рабочую частоту. Обеспечивается согласование антенны с кабелем 50 Ом (на резонансной частоте КСВ<1,3) в диапазоне 150... 180 МГц (пределы перестройки центральной частоты). Полоса ЩА (на центральной частоте) по уровню КСВ<2 составляет 5...8 МГц.

Полученные результаты

В обоих описываемых диапазонах отмечались:

- практически полное отсутствие влияния на параметры ЩА предметов, находящихся в салоне автомобиля (люди, грузы) и вокруг (атмосферные осадки, другие машины, и т.д.);

- низкий уровень напряженности электромагнитного поля в салоне;

- вертикальная поляризация излучения, что хорошо сочетается с большинством автомобильных антенн, которые также имеют вертикальную поляризацию.

В диапазоне 27МГцДН в горизонтальной плоскости близка к эллипсу с небольшим (около 3 дБ) максимумом излучения, назад по оси автомобиля. Дальность связи с ЩА - такая же, как со спиральной антенной высотой 20 см или со штыревой антенной высотой 0,6 м с катушкой индуктивности, которые размещались на крыше автомобиля.

В диапазоне 150... 180 МГц ДН в горизонтальной плоскости зависит от Типа автомобиля и рабочей частоты и Представляет собой сложную многолепестковую структуру без глубоких провалов с небольшим максимумом излучения назад. Дальность связи с ЩА составляет 40%...50% от дальности при использовании L/4 штыря на крыше автомобиля. Худшие параметры объясняются более близким к земле расположением точек питания антенны и плохой проводимостью железа кузова в этом диапазоне.

Используя описанные принципы, при соответствующем выборе точек подключения к кузову и схемы СУ можно обеспечить работу кузова автомобиля любой марки как резонансной антенны в любой точке диапазона 10...200 МГц.

Авторы: А.Боглов, И.Гончаренко (EU1TT), г.Минск; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Радиоприем.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Светодиоды той же мощности светят ярче 02.02.2015 Компания Toray Industries продемонстрировала разработку, которая позволяет увеличить яркость белых светодиодов, не повышая их энергопотребление. Чтобы повысить яркость светодиодов, специалисты Toray использовали частицы люминофора, нанесенные на носитель из кремнийорганической резины. Цвет люминофора выбирается с учетом цвета светодиода, чтобы в итоге получался белый цвет. Ожидается, что разработка найдет применение в мощных светодиодах, используемых для освещения. Повышение яркости также позволит уменьшить массу и энергопотребление светодиодов в автомобильных фарах. Кроме того, как утверждается, использование отдельного листа с люминофором позволит уменьшить его расход, упростить и удешевить производство.

Другие интересные новости:

▪ Процессоры Intel Haswell с поддержкой DirectX 11.1

▪ Глядя друг на друга, собаки и люди синхронизируют работу мозга

▪ Народный сейсмограф

▪ Самое древнее пиво

▪ Европа в серной кислоте

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Синтезаторы частоты. Подборка статей

▪ статья Ловцы душ. Крылатое выражение

▪ статья Чем отличаются мексиканские пирамиды от египетских? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров Waltham. Справочник

▪ статья Инфракрасный порт для компьютера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Изготовление печатной платы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026