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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива На Землю каждый год падают 5000 тонн внеземных частиц 19.04.2021 Когда Земля движется по своей орбите, она постоянно встречается с этой пылью. Именно она и вызывает метеорные потоки, часть которых может достигать земли в виде микрометеоритов. В течение 20 лет участники международной программы вели наблюдения на куполе Антарктиды, на франко-итальянской станции Concordia, чтобы оценить, сколько инопланетного материала падает на наши головы каждый год. По их оценкам в среднем речь идет о 5200 тоннах частиц размером от 30 до 200 микрометров. Еще около 10 тонн космического вещества, попадающего на Землю, дают относительно крупные метеориты. Примерно 80% микрометеоритов происходят от комет, в основном - семейства Юпитера. Остальные 20 процентов поступают от астероидов. Результаты выше 100 микрон совпадают с теоретическими предсказаниями относительно количества внеземной пыли, которую мы должны увидеть. Но ниже 100 микрон мы видим намного меньше микрометеоритов, чем предсказывалось, исходя из количества пыли, которое должно быть в солнечной системе на расстоянии, на котором Земля находится от Солнца (1 астрономическая единица - AU). Это предполагает несколько возможностей: наличие очень хрупких частиц, которые не будут собраны, фрагментарное удаление значительного количества мелких частиц до попадания в атмосферу; или то, что фактическое количество мелких межпланетных частиц на расстоянии от Солнца в 1 а.е. может быть меньше, чем ожидалось.

Другие интересные новости:

▪ Портативный проектор ASUS ZenBeam L2

▪ 2- и 4-гигабитные микросхемы флэш-памяти от TOSHIBA

▪ Дисплей Samsung Galaxy S III лучше дисплея Apple iPhone 5

▪ Телевизор Philips 55PUS9109 на Android

▪ Атлантида в Гватемале

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Загадки для взрослых и детей. Подборка статей

▪ статья Глоссарий DVD формата. Искусство видео

▪ статья Что такое каракатица? Подробный ответ

▪ статья Оператор вычислительных машин. Должностная инструкция

▪ статья Компактные люминесцентные лампы. Классификация. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Бесстартерный запуск ламп дневного света. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025