О согласовании полуволновой антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны. Измерения, настройка, согласование

Комментарии к статье

Полуволновая вертикальная антенна, отличаясь простотой (проводник длиной -λ/2) и эффективностью, получила в Си-Би широкое распространение. Но возбуждаемая с конца - в пучности напряжения, она имеет высокий и трудно прогнозируемый импеданс Za, который зависит, в частности, от ее конструктивных особенностей.

Она должна иметь согласующее (трансформирующее) устройство, понижающее высокое активное сопротивление Ra ( в него обращается Za после настройки антенны) до обычно используемого в технике связи волнового сопротивления фидера 50 Ом. Согласование может быть осуществлено трансформатором, автотрансформатором, П-контуром, каким-либо иным преобразователем, имеющим коэффициент трансформации по напряжению k - √50/Ra и, конечно, не вносящим сколько-нибудь существенных потерь.

Часто "полволны" согласуют с 50-омным фидером, настроенным на рабочие частоты контуром, индуктивностью которого служит воздушная катушка, к части витков которой подключают фидер, а ко всему контуру - полуволновый вибратор. В явном виде емкость в этом контуре обычно отсутствует. Ее функцию выполняет собственная емкость катушки, которую иногда увеличивают подключенным к основанию вибратора металлическим "флажком". На настройку антенного контура будет влиять, конечно, и реактивная составляющая самого вибратора, если его длина l ≠ λ/2.

Однако возможные здесь расчеты на точность не претендуют и неизбежна доводка самодельной "полволны" в довольно трудоемком эксперименте. Забравшись на крышу, антенну "валят", меняют или точку подключения фидера к катушке (нередко смещая ее лишь на долю витка), или длину вибратора (шаг не более 1-2 см), или чуть сдвигают-раздвигают витки катушки. Сделав то, другое или третье - порознь, попарно или все сразу - и вернув антенну в рабочее положение, измеряют получившийся КСВ. И так - много раз, пока в нужном диапазоне частот не будет получен КСВ < 1,5-2. Или... будет куплена "фирменная антенна, замечательная лишь тем, что в ней почти вся эта работа уже кем-то сделана.

Когда говорят, что при КСВ = 1,5 мощность излучения уменьшается на 4 %, а при КСВ = 2 - на 11 % (и то и другое считается еще терпимым), то причиной этого являются не потери в линии связи, а несогласованность передатчика с нагрузкой. Если считать его генератором с напряжением холостого хода U и внутренним сопротивлением Rвн = 50 Ом*, то зависимость рассеянной на нагрузке мощности Рн от сопротивления нагрузки Rн имеет вид:

Рн = U²RH/(50+Rн)².

*) Но если это генератор с весьма малым Rвн, режим которого просто рассчитан на 50-омную нагрузку, то потери при тех же рассогласованиях резко увеличатся, даже при КСВ = 7,5 они могут составить 25 30 %. К тому же реакция генератора на рассогласование с нагрузкой уже не будет "симметричной". Так, если при Rн = 150 Ом (КСВ 3) мощность излучения лишь резко уменьшится, то при Rн=16,7 Ом (тот же КСВ) могут быть сожжены выходные транзисторы.

Но при КСВ > 1 возникают потери и в самом фидере. При малом погонном затухании фидера или малой его общей длине этими потерями в нем можно пренебречь практически при любом КСВ. В таком случае устройство согласования полволны" может быть таким, как показано на рис. 1.

В качестве наружного согласователя, лишь в первом приближении приводящего Rа антенны к волновому сопротивлению фидера используется автотрансформатор Т1 выполненный на ферритовом кольцевом магнитопроводе 400НН 22x12x5 мм.

На магнитопровод с заглаженными ребрами сначала наматывают обмотку n2 - 20 витков провода МШП-0,07 (одножильный монтажный сечением 0 07 мм²) а по верх нее - синфазно с ней включенную обмотку n1 - 5 витков провода МШП-0,2 (рис. 2). Поскольку индуктивность рассеяния в таком трансформаторе невелика, то его коэффициент трансформации к = n1/(n1+n2) = 0,2.

Нагрузив выходную обмотку с числом витков (n1 + n2) автотрансформатора резистором RH = 1250 Ом, а входную (n1) подключив через КСВ-метр к антенному выходу 4-ваттной Си-Би радиостанции (заметим, что Rн = 1250 Ом, пересчитанное на антенный выход радиостанции, обращается в оптимальное для нее Rн = 1250·к2 = 50 Ом), удалось оценить его работу на частотах 11-метрового диапазона. Отдаваемая в резистор мощность составила 3,4...3,5 Вт, а КСВ не поднимался выше 1,2.

Этот автотрансформатор был бы уже достаточно хорошим согласователем для настроенной "полволны", имеющей Rа = 1250 Ом. Но даже если активное сопротивление антенны будет другим, он приведет это сопротивление к величине, уже не столь резко отличающейся от волнового сопротивления фидера и тем самым уменьшит потери в нем до пренебрежимо малых.

Находящаяся на другом конце фидера регулируемая ступень согласующего устройства представляет собой контур L1C1, к катушке которого автотрансформаторно подключены радиостанция и фидер.

Катушку L1 наматывают проводом ПЭВ-2-1,4 на каркасе диаметром 6,5 мм. Число витков - 12, длина намотки - 22 мм. Отвод к станции - от 7-го (считая от "земли") витка; отводы к фидеру - от 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10 или 11-го витка, которые заводят на переключатель SA1 типа ПГ2 на 12 положений, установленный около катушки (его соединения с катушкой делают предельно короткими проводниками).

Конденсатор С1 - типа КСО-1. Возможно, его емкость потребуется уточнить.

Контур L1C1 подстраивают карбонильным сердечником М4х10 мм, заключенным в толстую пластиковую трубку, которая должна входить в катушку с некоторым сопротивлением. Контур можно подстраивать и переменным конденсатором емкостью 30...40 пф, подключенным параллельно конденсатору С1.

Поскольку после лишь трансформаторного согласования вибратора с фидером режим бегущей волны в нем, скорее всего, не возникнет, рекомендуется использовать фидер не произвольной длины, а кратной λ/2 (в коаксиальном кабеле со сплошной полиэтиленовой изоляцией это 0.66λ/2). Фидер такой длины (его называют высокочастотным повторителем) лишь передаст в неизменном виде Zа' - преобразованный в Т1 антенный импеданс - на регулируемый согласователь, где реактивная составляющая этого комплексного сопротивления будет компенсирована расстройкой контура L1C1, а активная переключениями отводов на L1 трансформирована в сопротивление, близкое к 50 Ом.

Описанное устройство использовалось для согласования проволочной "полволны", имеющей емкостный "расширитель" на другом конце вибратора. Антенна настраивалась и согласовывалась лишь в частотной сетке С. Однако и на других частотах Си-Би диапазона КСВ получился не выше 1,2. По-видимому, это связано с более широкополосным преобразованием сопротивлений в Т1, нежели это имеет место в обычных воздушных трансформаторах. Ведь сама по себе "полволны", тем более с емкостным "расширителем", не должна быть узкополосней любого другого полуволнового вибратора.

Автор: Ю.Виноградов, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Антенны. Измерения, настройка, согласование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Таурин не является биомаркером старения 22.06.2025

В поисках биомаркеров старения ученые все чаще обращаются к молекулам, которые ранее демонстрировали многообещающие результаты на животных. Одной из таких субстанций стал таурин - аминокислота, известная широкому кругу людей как компонент энергетических напитков. В последние годы ей приписывали способность замедлять возрастные изменения и даже продлевать жизнь. Однако новое масштабное исследование, проведенное учеными из Национального института здоровья США (NIH), поставило под сомнение ее значимость в контексте старения человека. Исследование включало сравнительный анализ уровня таурина в крови у трех видов: людей, макак-резусов и лабораторных мышей. Авторы проекта изучали, как меняется концентрация вещества в организме от молодого возраста до глубокой старости. Ожидалось, что таурин будет снижаться с возрастом, подтверждая его возможную роль как биомаркера старения. Однако полученные данные оказались куда более сложными. Как пояснила Мария Эмилия Фернандес, одна из соавторов ра ...>>

Стандарт NFC 15 22.06.2025

Технология ближней бесконтактной связи NFC стала повседневным инструментом для миллионов пользователей по всему миру. Она обеспечивает быстрые и удобные платежи, позволяет открывать двери, оплачивать проезд и мгновенно подключать устройства. Однако, несмотря на широкое распространение, сам стандарт NFC развивался почти незаметно - без резонансных версий и громких анонсов. И вот теперь, в июне 2025 года, организация NFC Forum представила пятнадцатую версию протокола, которая принесет ощутимые улучшения в ежедневном взаимодействии с гаджетами. Одним из ключевых изменений стало увеличение радиуса действия: если раньше для работы NFC нужно было почти прикасаться телефоном к терминалу, то теперь соединение возможно уже на расстоянии до двух сантиметров. Хотя разница кажется незначительной, именно этот промежуток в доли сантиметра часто мешал корректной работе - пользователи нередко вынуждены были искать "тот самый угол" или точку, где произойдет считывание. В реальности некоторые устр ...>>

Эффективная защита от коррозии 21.06.2025

Коррозия - один из главных врагов железа и его сплавов, ежегодно причиняющий ущерб на миллиарды долларов в инфраструктуре, транспорте и промышленности. Существующие антикоррозионные решения, такие как цинковое покрытие, со временем теряют эффективность: они отслаиваются, повреждаются или дают микротрещины, открывая путь влаге и соли. На этом фоне ученые активно ищут способы сделать защиту от коррозии более стойкой, долговечной и экономичной. Группа исследователей из Института химии Еврейского университета в Иерусалиме предложила новый подход к решению этой задачи. В отличие от традиционных защитных покрытий, которые опираются лишь на физическую адгезию к металлу, их метод включает создание прочной химической связи на молекулярном уровне. Основа разработки - двухслойная структура, где первым наносится слой N-гетероциклических карбенов, а вторым - полимер высокой прочности. Карбены играют роль своеобразного "молекулярного суперклея", надежно соединяя металл и полимер в единую систе ...>>

Случайная новость из Архива Вертикальная ветряная мельница Eolic Wall Turbine 26.11.2024 Дизайнер из Нью-Йорка Джо Дусет представил инновационное решение для использования возобновляемых источников энергии - Eolic Wall Turbine. Эта система представляет собой стену из вертикальных турбин, которая может генерировать электричество для дома, одновременно выступая в роли художественного элемента в дизайне внешнего пространства. Главным преимуществом Eolic Wall Turbine является ее эстетическая составляющая. Как кинетическая скульптура, она не только функциональна, но и украшает сад или любую открытую территорию. В отличие от массивных промышленных ветрогенераторов, эта система органично вписывается в жилую среду, создавая гармонию между технологией и дизайном. Система также может использоваться как часть интегрированного комплекса, дополняя солнечные панели. Такое сочетание усиливает ее роль как вспомогательного источника энергии, подходящего для небольших домов и территорий с ограниченными ресурсами. Несмотря на привлекательный дизайн, эффективность Eolic Wall Turbine уступает традиционным трехлопастным ветряным турбинам. Это связано с рядом факторов: Расположение на уровне земли. Ветряная стена не способна улавливать сильные потоки прибрежного ветра, которые доступны крупным турбинам на возвышении. Меньшая мощность. Система генерирует только часть от заявленного пикового уровня энергии, что делает ее дополнением, а не основным источником электроэнергии. Eolic Wall Turbine идеально подходит для: Жилых домов. Система станет частью декора и обеспечит дополнительную энергию для освещения или зарядки устройств. Городских пространств. Ее можно использовать для украшения парков, площадей или зон отдыха. Гибридных систем. В сочетании с солнечными панелями она создает устойчивую и экологичную энергосистему. В эпоху поиска экологически чистых источников энергии подобные инновации, как Eolic Wall Turbine, представляют собой шаг в сторону гармоничного сосуществования технологий и искусства. Такие решения стимулируют развитие новых подходов к генерации энергии, которые не только эффективны, но и эстетически привлекательны. Eolic Wall Turbine - это не просто ветрогенератор, а концепция, объединяющая функциональность и дизайн. Хотя ее эффективность ограничена, она может стать важным элементом для тех, кто ищет энергоэффективные и визуально привлекательные решения для своего дома или общественного пространства.

Другие интересные новости:

▪ Осветительный светодиод Samsung LM301B

▪ Интернет-кабели становятся источниками электроэнергии

▪ На мир надвигается дефицит гелия

▪ Контейнеры под чехлом

▪ Новая технология охлаждения вещей с помощью ионов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Андре Мальро. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где спят гориллы? Подробный ответ

▪ статья Занятия по физическому воспитанию. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Источник бесперебойного питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Удивительное предсказание карты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025