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:

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Искусственная сетчатка глаза на органических чипах 21.11.2023 Ученые из Миланского университета Бикока представили чип, созданный из электронных органических компонентов, способный эмулировать функции сетчатки глаза. Эта технология открывает перспективы использования нейронных имплантатов для лечения заболеваний глаз и неврологических расстройств. Полученный прототип органического чипа, способного эмулировать функции сетчатки глаза, обозначает значительный шаг в направлении создания передовых нейроинтерфейсов. Несмотря на текущие ограничения, результаты обещают перспективы в лечении заболеваний глаз и различных неврологических расстройств с использованием новых технологий. Представленное устройство представляет собой органический фотоэлектрохимический транзистор, состоящий из двух тонких пленок ведущего полимера, нанесенных на стеклянную подложку и соединенных электролитом. Одна из пленок действует как канал между электродами, а другая - как затвор. Подача напряжения на затвор заставляет ионы мигрировать из электролита в канал, изменяя его проводимость. Уникальность устройства заключается в интеграции светочувствительных молекул, позволяя управлять "воротниками" с помощью световых сигналов, подобно работе сетчатки глаза. Этот чип успешно имитировал два взаимодополняющих процесса в ответ на световые сигналы, известные как краткосрочная и долгосрочная пластичность. Несмотря на то, что прототип работает медленнее биологических нейронов и способен лишь реагировать на биологические сигналы, ученые уже работают над следующей версией, способной создавать химические сигналы для взаимодействия с биологическими системами. Проект предвосхищает не только разработку полностью органических нейронных имплантатов, но и открывает новую эру взаимодействия традиционной электроники с биологическими системами.

Другие интересные новости:

▪ Кот делает своего хояина здоровее

▪ Новый рекорд беспроводной передачи данных

▪ Датчик изображения Samsung ISOCELL GN2

▪ Sony SDM-HS73P - новый монитор с технологией Onyx-black

▪ Изучение инстранных языков изменяет связи в мозге

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Загадки для взрослых и детей. Подборка статей

▪ статья Гидравлический пресс. История изобретения и производства

▪ статья Почему фамилия Велосипедов появилась на два века раньше самого велосипеда? Подробный ответ

▪ статья Ежевика несская. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Измеритель емкости на логических микросхемах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Распределительные устройства и подстанции напряжением выше 1 кB. Закрытые распределительные устройства и подстанции. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025