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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Измерение темной энергии 19.08.2023 Исследователи астрофизического факультета Кембриджского университета представили новый способ измерения таинственной темной энергии - гипотетической формы энергии, предполагаемой ответственной за ускоренное расширение Вселенной. Вместо изучения галактик ранних этапов Вселенной, ученые обратили внимание на движение Млечного Пути и Андромеды, двух соседних галактик, которые непосредственно сближаются друг с другом. Эти две гигантские галактики приближаются друг к другу и находятся на пути к будущему столкновению. Под воздействием гравитационных сил сближения они будут медленно начинать вращаться вокруг общего центра масс, и каждое полное обращение займет около 20 миллиардов лет. Однако задолго до завершения этого цикла, примерно через пять миллиардов лет, Млечный Путь и Андромеда начнут сливаться. Согласно проведенным исследованиям, в этом процессе на галактики будут действовать силы, действующие в разных направлениях. Гравитация будет сближать их, как предсказывает теория Эйнштейна, но возможная темная энергия также должна оказывать противодействие. Ученые разработали модель, основанную на массах галактик и их орбитах, чтобы установить верхний предел космологической постоянной. Эта модель представляет собой наиболее простое описание темной энергии. Исследование показало, что существующие погрешности могут вызвать показания, превышающие значение, полученное с использованием данных наблюдений за далекими сверхновыми, вплоть до пяти раз. Необходимо отметить, что текущая степень погрешности оценки остается достаточно высокой. Этот подход был представлен скорее как демонстрация метода, который требует дальнейшего совершенствования. Исследователи предполагают, что современные космические телескопы NASA могут значительно повысить точность измерений масс и траекторий галактик, а также снизить уровень погрешности. Помимо этого, предложенный метод может быть применен для анализа сближения других галактик. Все вместе, различные подходы к измерениям могут помочь подтвердить существование таинственной темной энергии и исследовать ее природу.

Другие интересные новости:

▪ Микросхемы TB6865FG и TB6860WBG для беспроводной зарядки

▪ 49" монитор Samsung CHG90

▪ Мостовая рекомбиназа и программируемая перегруппировка ДНК

▪ Сон слонов

▪ Спинной имплант помогает в реабилитации парализованных пациентов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Шпионские штучки. Подборка статей

▪ статья Балкон без сырости и грязи. Советы домашнему мастеру

▪ статья Где появились куклы? Подробный ответ

▪ статья Слесарь по ремонту оборудования кислородной станции. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Антенна-пеленгатор UB5UG. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Конденсаторные установки. Защита. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026