Двухрамочная приемная антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны УКВ

 Комментарии к статье

Качество радиоприема в условиях сильных помех во многом зависит от используемой антенны. В публикуемой ниже статье: вниманию читателей предлагается описание антенны, состоящей из двух рамок и позволяющей добиться хорошего приема практически во всем радиовещательном диапазоне.

Рамочная антенна в виде обмотки, расположенной в вертикальной плоскости, широко применяется для пеленгации, вещания, радиосвязи и измерения напряженности поля в диапазоне волн от сверхдлинных до ультракоротких. Однако помехоустойчивый радиоприем на обычную рамочную антенну в любое время суток при сильной радиопомехе затруднен из-за существования так называемой "ночной ошибки" [1]. Происходит это по следующим причинам. Во-первых, помеха, пришедшая под углом к линии горизонта, не может быть подавлена одиночной рамочной антенной столь же эффективно, как помеха, пришедшая в горизонтальном направлении. Во-вторых, подавление помехи уменьшается с ростом вертикального угла ее прихода. Для стабилизации положения плоскости минимального приема и придания минимуму характеристики направленности нулевого значения во всем секторе вертикальных углов прихода волны в радиопеленгации применяют антенну в виде соединенных противофазно [1] разнесенных рамок.

Предлагаемая вниманию читателей антенна с разнесенными рамками предназначена для подключения к экранированному радиоприемнику с чувствительностью не хуже 50 мкВ и имеет следующие технические характеристики: диапазон принимаемых частот- 0,15...24 МГц; азимут прихода волны - 0...360'; вертикальный угол прихода волны - 0...90'; подавление помехи в одиночном и синфазном режимах - 0...30 дБ; подавление помехи в противофазном режиме - не менее 30 дБ; габариты - 710х375х370 мм; масса - 3 кг.

Схема антенны с разнесенными рамками приведена на рис. 1.

"Рис.1

Она состоит из двух соосных апериодических одновитковых рамок WA1 и WA2, переключателя режима работы SA1, симметрирующего широкополосного трансформатора Т1 и экранированного кабеля с разъемом ХЗ для подключения к радиоприемнику, В трансформаторе Т1 линии передачи расположены на ферритовом магнитопроводе. В отличие от традиционного трансформатора с магнитной связью между обмотками он обеспечивает электромагнитную связь между этими линиями. Пути токов от входных контактов Х1, Х2 трансформатора Т1 до общей точки на его выходе равны. Трансформатор выбран по справочнику [2]. При этом предпочтение отдано простейшему его варианту с минимальным значением асимметрии и диапазоном рабочих частот не менее приведенного в технических характеристиках антенны. Подключение радиоприемника с симметричным входом к контактам Х1, Х2 симметричного выхода антенны позволяет исключить трансформатор Т1. Все элементы антенны заключены в непрерывный электрический экран от верхних частей рамок до разъема ХЗ. Через разъем ХЗ экранирующая цепь антенны соединяется с экраном радиоприемника. Зазоры экрана в верхних частях рамок предотвращают полное электромагнитное экранирование рамок.

Антенна может работать в одном из трех режимов: одиночном ("0"), синфазном ("С") и противофазном ("П"). В нейтральном положении "0" переключателя SA1 включен одиночный режим. В этом случае работает рамка WA1. При установке переключателя SA1 в положение "С" рамки соединяются синфазно и антенна превращается в двухвитковую рамку. Уровень выходного сигнала такой антенны равен сумме сигналов с выходов рамок WA1, WA2. Синфазный режим используют при воздействии на антенну поверхностной волны помехи, а также при слабом сигнале и в длинноволновой части ее рабочего диапазона. В положении "П" переключателя SA1 включается противофазный режим. Уровень выходного сигнала антенны в этом случае равен разности сигналов с выходов рамок WA1, WA2. Различие уровней выходного сигнала антенны в режимах "С" и "П" уменьшается с увеличением частоты сигнала и пространственного разноса рамок вдоль их общей оси.

В режиме "П" устраняется изменение характеристики направленности антенны для волны, пришедшей под углом к линии горизонта. В результате подавление помехи, пришедшей пространственной волной, оказывается равным подавлению помехи, пришедшей поверхностной волной. Этот режим эффективен при сильных сигналах в коротковолновой части рабочего диапазона антенны. В связи с пониженным уровнем выходного сигнала антенны для реализации пространственной избирательности антенны необходим высокочувствительный экранированный радиоприемник с отключаемой антенной. В режиме "П" направление минимального приема поворачивается вокруг вертикальной оси антенны на 90'. Характеристика направленности антенны становится четырехлепестковой, что также повышает помехоустойчивость приема. В выбранном режиме антенну ориентируют по азимуту до получения максимального отношения сигнал/помеха на выходе радиоприемника.

Рис.2

Антенна с разнесенными рамками показана на рис. 2. Она состоит из рамок 1 и 3, расположенных в параллельных плоскостях зеркально относительно пульта управления 2, верхней 4 и нижней 5 траверс, двух шин металлизации 6, двух изоляторов 7 и выходного кабеля. Форму и прочность рамке придает несущая конструкция, изготовленная из тонкостенной стальной трубы диаметром 8 мм. В состав каждой рамки входят две такие трубы, имеющие С-образную форму. Их наружные размеры 350х170 мм. В полостях труб проложен коаксиальный кабель марки РК75-2-11. Наружный проводник каждого кабеля имеет разрыв длиной 20 мм в середине верхней части рамки. Длина разрыва равна зазору между трубами рамки. Внутренний проводник не имеет разрывов до переключателя SA1 на пульте управления. Траверсы изготовлены из дюралюминиевой трубы диаметром 16 мм. Длина верхней траверсы - 670 мм, нижняя состоит из двух частей длиной по 280 мм. В полости труб нижней траверсы проложены кабели от рамок, входящие в дюралюминиевую коробку пульта размерами 210х160х50 мм. Дюралюминиевые шины металлизации размерами 112х22х4 мм закрепляют коробку и соединяют верхнюю траверсу с экранирующими элементами антенны.

Стеклотекстолитовые изоляторы размерами 240х30х4 мм совместно с элементами 1-6 образуют жесткую несущую конструкцию. Для сборки применены дюралюминиевые колодки и крепежные винты М4 и Мб. Геометрическая симметрия, соосность и параллельность рамок с требуемым допуском 0,2" обеспечивается при соблюдении точности расстояний между частями рамок не хуже 1 мм. Рамки можно перемещать вдоль траверс в процессе сборки антенны и юстировки положения рамок. Допустимая разность длин кабелей рамок равна 10 мм.

В качестве переключателя режимов работы на пульте управления использован тумблер П2Т-1 с фиксацией в нейтральном положении.

Широкополосный трансформатор состоит из ферритового (марки М200НН2) магнитопровода в виде трех соосно сложенных колец размерами К32х20х5 мм и двух отрезков кабеля РК75-1-11. Отрезки кабеля намотаны в одном направлении, образуя две обмотки, содержащие по восемь витков каждая. Положение витков зафиксировано полиэтиленовой оправкой диаметром 20 и высотой 16 мм, введенной в полость магнитопровода. На цилиндрической поверхности оправки равномерно расположены 16 пазов. Каждая обмотка занимает восемь пазов оправки, что соответствует половине кольца магнитопровода. Внутренний проводник одного из отрезков не используется. Перед сборкой трансформатора с наружных кромок магнитопровода наждачной бумагой снимают фаску 0,3 мм. Для предотвращения электроконтактных помех радиоприему важно обеспечить постоянство контактов между экранирующими элементами, а также изоляцию экранирующих элементов в тех местах, где контакта не должно быть.

Изготовление антенны возможно с отступлением от приведенного описания. Запас объема коробки пульта допускает исполнение антенны в различных вариантах. От типоразмера, числа колец, марки феррита магнитопровода и числа витков обмоток зависит значение верхней и нижней рабочей частоты трансформатора, а также его конструкция. Допустима магнитная проницаемость феррита не более 200. При меньшем ее значении необходимо увеличить число колец магнитопровода и число витков обмоток трансформатора. Из колец, меньше чем К32х20х5 мм, можно выполнить магнитопровод в виде столба, высота которого ограничена размерами коробки пульта и не должна превышать 180 мм. Трансформатор со столбчатым магнитопроводом высотой 126 мм, собранным из колец К20х12хбмм с магнитной проницаемостью 150...200, может содержать две обмотки по три витка.

Применение симметричных линий из свитых обмоточных проводов упростит конструкцию трансформатора, но вместе с тем и увеличит асимметрию антенной цепи.

Тумблер П2Т-1 заменим переключателем на три положения и два направления. Объем коробки пульта допускает размещение в ней предварительного усилителя с источником питания и элементов настройки рамок в резонанс. Коэффициент шума предварительного усилителя должен быть меньше коэффициента шума радиоприемника. В предельно упрощенной антенне несущую конструкцию допустимо сделать из дерева, а для монтажа использовать экранированный провод, имеющий наружную изоляцию.

Характеристики направленности антенны в горизонтальной плоскости на частотах 8...10 МГц, построенные в полярных координатах и едином масштабе, показаны на рис. 3. Измерения проводились в режиме приема, исключающем помехи работающим радиосредствам. При этом применялся переменный ступенчатый (1 дБ) аттенюатор, имеющий максимальное затухание 63 дБ, экранированный радиоприемник чувствительностью около 10 мкВ с телеграфным гетеродином и отключаемой АРУ, а также индикатор выхода. При использовании радиовещательного приемника с неотключаемой АРУ, применяют калибродинный метод измерения, предложенный в [3]. Для этого к радиоприемнику подключают вспомогательный ("калибрующий") генератор. Если частота генератора попадает в полосу пропускания радиоприемника, а уровень выходного напряжения генератора в 10... 100 раз превышает уровень входного сигнала, то зависимость коэффициента усиления регулируемых каскадов радиоприемника от уровня входного сигнала уменьшается до погрешности индикатора выхода. Совершенство экранирования радиоприемника, а значит, его пригодность к работе с антенной, проверяют по отсутствию приема после отключения встроенной и внешней антенн.

Экран можно изготовить самостоятельно из фольги или другого электропроводного материала. Располагают его на внутренней поверхности футляра радиоприемника. Вокруг встроенной магнитной антенны он не должен образовывать замкнутого витка. В качестве индикатора выхода пригоден вольтметр переменного тока. Роль эталонного сигнала

Рис.3

может выполнять излучение любого радиопередатчика, имеющее стабильный уровень и необходимое значение напряженности поля. При измерениях телеграфный гетеродин радиоприемника следует включить, а АРУ выключить. В процессе измерения уровень входного сигнала радиоприемника поддерживают постоянным изменением затухания аттенюатора и контролируют по индикатору выхода. Отсчет уровня сигнала, поступающего от антенны, производят по затуханию аттенюатора.

Помеха, проникающая в радиоприемник через блок питания из питающей сети, приводит к погрешности измерения. По мере снижения отношения уровня входного сигнала радиоприемника к уровню помехи, проникающей в радиоприемник из сети, погрешность растет. Влияние сетевой помехи ослабляют, питая радиоприемник от сети через блок помехозащиты или путем применения автономного источника питания. Рамки юстируют в режиме "П" по максимальному подавлению сигнала, в направлении прихода которого ориентируют ось минимального приема антенны.

Литература

1. Кукес И. С., Старик М. Е. Основы радиопеленгации. - М.: Сов. Радио, 1964, с. 286,290.
2. Лондон С. Е., Томашевич С. В. Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам. - М.: Радио и связь, 1984, с. 100-102.
3. Фрадин А. 3., Рыжов Е. В. Измерения параметров антенно-фидерных устройств. - М.: Связь, 1972, с. 227-229.

Автор: А.Кузьменко, RV4LK, г.Ульяновск; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Антенны УКВ.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Дроны и коронавирус 12.06.2021 Полиция Малайзии использует беспилотные летательные аппараты, которые могут измерять температуру на высоте до 20 метров над землей. Это очередная мера борьбы с распространением коронавируса. Беспилотники предупреждают регулирующие органы о людях с высокой температурой. Полиция Малайзии ранее предупреждала, что будет использовать дроны для обеспечения соблюдения ранее установленных ограничений на поездки, а офицеры в некоторых районах также заявляли, что будут проводить неожиданные домашние визиты, чтобы убедиться, что люди соблюдают правила. Ранее уже появлялись сведения о том, как власти различных стран использовали беспилотные летательные аппараты для наблюдения за соблюдением правил COVID-19. Власти Испании использовали дроны, чтобы убедиться, что люди, посещающие пляжи, соблюдают правила социального дистанцирования. В Брюсселе, Бельгия, полиция использовала дроны с громкоговорителями, убеждая людей "оставаться дома". В Австралии дроны использовались, чтобы ловить людей без масок, а также сканировать автомобили, припаркованные более чем в 5 км от дома их владельцев. В Великобритании власти подверглись критике за использование беспилотных летательных аппаратов для наблюдения за владельцами собак, чтобы проверить, не уходят ли они слишком далеко от дома.

Другие интересные новости:

▪ Генная терапия избавила от глухоты

▪ Стресс тормозит иммунные клетки

▪ Жидкий лазер, не испаряющийся в воздухе

▪ Автоматическая система полива Blossom

▪ Микросхема высокочастотного регулятора-контроллера LM5115

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Самосбывающееся пророчество. Крылатое выражение

▪ статья Как реагируют на базовые вкусы разные зоны языка? Подробный ответ

▪ статья Рябина черноплодная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электронасосы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Устройство для динамического торможения конденсаторного электродвигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026