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:

Плоская Вселенная не обязательно бесконечна 08.10.2026

Как устроено пространство Вселенной - один из фундаментальных вопросов современной космологии. На первый взгляд может показаться, что если пространство не имеет заметной кривизны, то оно должно простираться бесконечно во всех направлениях. Однако геометрия и топология пространства - не одно и то же, поэтому плоская Вселенная вовсе не обязана быть бесконечной. Новые результаты американских ученых позволяют увереннее говорить о геометрии космоса, но одновременно показывают, почему вопрос о его истинных размерах остается открытым. Ключом к определению геометрии Вселенной стал космический микроволновый фон (CMB) - излучение, сохранившееся с ранних этапов ее развития. Оно представляет собой своеобразный космический снимок очень молодой Вселенной, а распределение температуры в этом излучении содержит информацию о свойствах пространства, через которое свет распространялся на протяжении миллиардов лет. Анализируя характерные особенности CMB, исследователи могут проверять, соответствует ли н ...>>

Музыкальный плеер New Matter Sudo SP-01 08.10.2026

Смартфон давно объединил в одном корпусе практически все устройства, которые раньше человеку приходилось носить с собой по отдельности. Однако именно это удобство для некоторых пользователей стало недостатком: прослушивание музыки постоянно соседствует с уведомлениями, звонками и другими функциями телефона. Стартап New Matter решил обратиться к идее самостоятельного музыкального гаджета и представил портативный плеер Sudo SP-01, внешний вид которого явно отсылает к классическим iPod. Новинка получила компактный металлический корпус размером 103,5х58,6х8,5 мм. Внутри предусмотрено 64 ГБ встроенной памяти, а расширить ее можно с помощью карты microSD объемом до 1 ТБ. Таким образом, Sudo SP-01 рассчитан прежде всего на хранение крупной музыкальной коллекции непосредственно на устройстве, без необходимости постоянно обращаться к памяти смартфона или подключать внешние накопители. Одной из наиболее заметных деталей плеера стало фирменное колесо прокрутки. Оно напоминает легендарный Cl ...>>

Новая ткань одновременно охлаждает человека и получает энергию от движений 07.10.2026

Одежда обычно выполняет довольно простую задачу: защищает тело от окружающей среды и помогает поддерживать комфортную температуру. Однако современные материалы постепенно превращают привычные предметы гардероба в своеобразные носимые устройства, способные не только регулировать теплообмен, но и получать энергию непосредственно от человека. Исследователи из Университета Иллинойса разработали именно такой материал - напечатанную на 3D-принтере ткань, которая одновременно охлаждает тело и вырабатывает электричество во время движения. Новая технология создана в Инженерном колледже Грейнджера. Основой материала служит композит на базе оксида циркония, нанесенный на текстильную подложку. В состоянии покоя такая поверхность способна отражать до 96% солнечного излучения, благодаря чему одежда значительно меньше нагревается под воздействием солнечных лучей. Одновременно материал помогает отводить тепло, выделяемое самим человеком, за счет его излучения в инфракрасном диапазоне. Особенно и ...>>

Случайная новость из Архива Энергоэффективный LTE-модем со скоростью до 450 Мбит/с 06.12.2014 Компания Qualcomm Incorporated (NASDAQ: QCOM) объявила о выходе многорежимного LTE-модема пятого поколения Qualcomm Gobi 9x45 и трекера энергопотребления второго поколения Qualcomm RF360 Envelope Tracker QFE3100. Оба продукта призваны обеспечить высокую скорость загрузки данных из сети, быструю работу приложений, а также повысить энергоэффективность устройства и оптимизировать потребление энергии. Новинки в настоящий момент находятся на тестировании у партнеров Qualcomm, а поставки на рынок запланированы на 2015 г. Помимо общих усовершенствований, оптимизирующих энергопотребление и площадь печатной платы, модем 9x45 - первое решение 10-ой категории с поддержкой агрегации несущих частот в масштабах всего мира, обеспечивающее скорость входящего соединения на уровне до 450 Мбит/с и восходящего - на уровне до 100 Мбит/c, агрегируя частоты TDD- и FDD-спектра. Модем разработан на основе 20-нм техпроцесса второго поколения и обеспечивает агрегацию до трех частот диапазона 60 МГц на входящем соединении и до двух частот диапазона 40 МГц на восходящем соединении. Модем 9x45 интегрирует все основные стандарты сотовой связи включая DC-HSPA, EVDO, CDMA 1x, GSM и TD-SCDMA, поддерживает все основные RF-диапазоны и их комбинации, а также обеспечивает геопозиционирование в системах GPS, Beidou, ГЛОНАСС и Galileo. Кроме того, в новом модеме по умолчанию реализована поддержка LTE Broadcast, VoLTE и LTE Dual SIM. Компоновка QFE3100 оптимизирована с целью сокращения площади печатной платы на 30%, благодаря чему чип отличается повышенной энергоэффективностью по сравнению с решениями предыдущего поколения. Использование модема 9x45 позволяет производителям мобильных устройств использовать максимум доступного частного спектра, обеспечивать высокую скорость передачи данных и большую гибкость реализации сетевой архитектуры. Новое решение Qualcomm отвечает требованиям рынка относительно более эффективного расхода энергии и сокращения толщины устройств, что привносит разнообразие в конструктив мобильных решений. Для потребителей это означает двукратное увеличение скорости выгрузки данных в сеть и до полутора раз более высокую пиковую скорость загрузки по сравнению с устройствами LTE Category 6. Кроме того, усовершенствованный модем способствует ускорению отклика приложений и улучшенному качеству связи с зоне покрытия сетей LTE-A.

Другие интересные новости:

▪ Почем нынче наука

▪ Кроссовки меняют физиологию бега

▪ Стоунхендж создает звуковые миражи

▪ Эмоции убедительнее разумных доводов

▪ MCP4725 - ЦАП и память EEPROM

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Лакей, сиди себе в передней, а будет с барином расчет. Крылатое выражение

▪ статья Какая разница между хроникой и летописью? Подробный ответ

▪ статья Специалист юридического отдела. Должностная инструкция

▪ статья Простая пятиэлементная. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Три отрезка веревки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026