CONFIGURAREA ȘI TESTAREA ANTENELOR VHF
Gama de comunicații radio și calitatea funcționării depind nu numai de alegerea corectă a tipului de antene, ci și de corectitudinea reglării lor. Acest lucru se aplică în mod special la gama de unde ultra-scurte, unde se utilizează antene foarte direcționale, ceea ce permite creșterea semnificativă a imunității la distanță și zgomot a recepției radio. Scopul acestui articol este de a oferi amatorilor radio informațiile necesare privind reglarea și testarea antenelor VHF cu ajutorul dispozitivelor simple fabricate de forțele proprii. Într-un articol, este imposibil să luăm în considerare toate tipurile de antene utilizate de amatori, așa că vom încerca să vorbim numai despre antenele vibratoare, a căror stabilire are multe în comun cu stabilirea de antene de alte tipuri.
Parametrii de bază ai antenei
În practica amator, atunci când testați sistemele de antenă-alimentare, este suficient să eliminați modelul antenei, să măsurați factorul de câștig și să verificați acordul de alimentare.
Un model de antenă reprezintă o reprezentare grafică a puterii relative sau a intensității câmpului produs de antena în direcții diferite și la distanțe egale față de aceasta. Modelele direcționale dau o idee despre modelul general al radiației de la antena.
În Fig. 1 prezintă un exemplu de construcție în coordonate polare ale modelului de directivitate al unei antene vibratoare, constând dintr-un radiator, un director și un reflector. Diagrama este luată în planul orizontal al antenei situate orizontal.
Antena Gain e este un număr care indică de câte ori puterea radiată a antenei în direcția de radiație maximă (F max S) este mai mare decât puterea maximă radiată de un vibrator jumătate de undă (P S l / 2) pentru aceeași în ambele cazuri, puterea de intrare
Se presupune că vibratorul cu jumătate de undă este în spațiu liber, iar puterea radiată este egală cu cea a intrării.
O condiție necesară pentru funcționarea normală a antenelor de emisie sau recepție este egal linia de alimentare impedanță caracteristică impedanță de intrare și în consecință rezistența de intrare a receptorului sau transmițătorul. În cazul în care linia impedanța caracteristică nu este egală cu rezistența de sarcină, apoi o parte din energie este reflectată (linia nu consistentă) înapoi de sarcina, cauzând val în comun, „incidentul“ de la emițător la antenă, un val de picioare. Prin conectarea unui voltmetru de înaltă frecvență la linie și deplasarea acestuia de-a lungul liniei, se poate observa că citirile periodic ale instrumentului își schimbă valoarea (figura 2). Coeficientul undei de deplasare a liniei KBV va fi determinat în acest caz ca raportul dintre citirea minimă a instrumentului și valoarea maximă:
Amplitudinea acestui coeficient caracterizează performanța alimentatorului. Dacă, de exemplu, sarcina liniei de alimentare este scurtcircuitată sau KBW este dezactivată, este zero. Cu o coordonare deplină, IPM este una.
Cea mai simplă indicatoare de tensiune și curent pe alimentator sau antena sunt două lămpi - incandescente și neon. Deci, un bec de la o lanterna B de 3,5 V și un neon MN-3 dau o strălucire cu o putere de intrare de 3-6 volți. Pentru a mări sensibilitatea lămpii indicatoare de tensiune la baza acesteia, un cablu mic este uneori lipit.
Dispozitivul necesar pentru măsurători ale antenei este indicatorul de câmp. Se compune dintr-un vibrator în care dioda și dispozitivul sunt pornite (Figura 3).
Drosselurile Δρ1 și Δρ2 sunt înfășurate pe rezistența ВС-2 (100 kom) și au 30 de înfășurări de PE-0,5 cu rang de sârmă cu pas variabil. Pentru frecvențe de 420-435 MHz, aceste jetoane trebuie să aibă câte 5 rotații fiecare. Dacă sensibilitatea dispozitivului selectat nu este mai mică de 200 microamperi (cadre de rezistență - aproximativ 750 ohmi), iar butonul potențiometru este în poziția dispozitivului cel de manevră poate fi considerată proporțională cu citirea puterii câmpului indicator. La indicatorul corect executat al unui câmp, maximul de recepție coincide cu o direcție perpendiculară pe mijloc. În procesul de lucru cu indicatorul de câmp, distanța dintre acesta și antena examinată este stabilită cel puțin (2,5-3) l. Este recomandabil să așezați antena și indicatorul reglabil într-o zonă deschisă fără clădiri, păduri etc. (figura 4). Dacă antena dipol activ testat este montat orizontal, indicatorul antenei trebuie să fie orizontală, și invers, atunci când antena emițător vertical, indicatorul antena este plasat în poziție verticală.
Pentru a măsura CBV, puteți aplica o punte convențională. Linia măsurată este inclusă în unul din umeri (figura 5).
Când linia este potrivită, rezistența de intrare a liniei este egală cu rezistența R3, rezistențele R1 și R2 sunt aceleași, podul va fi echilibrat. Voltmetrul podului va arăta zero. Cu toate acestea, în cazul în care linia nu este de acord, nu va exista nici un echilibru al podului. Scara voltmetrului poate fi calibrată direct în valorile coeficientului valului de deplasare. Schema schematică a podului este prezentată în Fig. 6.
Podul în sine este format din rezistoarele R1, R2, R3 și rezistența de intrare a liniei, care este conectată la conectorul "linia". O tensiune de înaltă frecvență este aplicată terminalului de intrare. Când voltmetrul în „intrare“ priza măsurată tensiunea de alimentare, atunci când sunt încorporate în cuib „linie“ -Tensiune în pod diagonală. Gradații pod este că, pentru aceeași tensiune furnizată pentru al acului voltmetru ar trebui să se abată de la scala completă, ca și în aer liber, iar la conectorul „linia“ închis. Dacă acest lucru nu funcționează, trebuie să ridicați rezistențele R1 și R2. Apoi conectați rezistența activă egală cu rezistența R la conectorul "linie". Valorile zero ale voltmetrului (indiferent de frecvență) vor indica funcționarea normală a instrumentului. Cu un voltmetru de înaltă rezistență, numărarea coeficientului valului de deplasare va corespunde graficului prezentat în Fig. Circuitul de punte poate fi folosit pentru a măsura rezistența de intrare a unei linii potrivite sau impedanța de intrare a unei antene la frecvența sa rezonantă. Pentru aceasta, rezistența R3 trebuie să fie variabilă și să aibă o scală gradată. Valoarea sa este luată până la 680 ohmi, rezistențele R1 și R2 au 240 ohmi fiecare. Atunci când podul este echilibrat, rezistența măsurată este evident egală cu R3. La măsurarea impedanței de intrare a antenei, pentru a exclude influența mâinilor, este necesar să conectați podul la antena printr-o lungime de cablu aproximativ jumătate de lungime de undă.
Indiferent de modul în care va fi operată antena, acesta poate fi setat și testat atât în modul de transmisie, cât și în modul de recepție. În practică, este mai convenabil să configurați modul de transmisie. Dacă în acest scop generatorul este conectat la alimentatorul de antenă în locul receptorului, atunci pentru o măsurare mai corectă, rezistența de ieșire trebuie să fie aceeași cu cea a rezistenței de intrare a receptorului deconectat. Dacă alimentatorul este antena reglabil conectat direct la etapa de ieșire a emițătorului, trebuie să se țină seama de faptul că cuplajul puternic este posibila nepotrivire a puterii de ieșire emițătorului și generatorului în configurația antenei va fi instabilă. Pentru a evita acest lucru, este necesar să se adapteze, pe cât posibil, o cuplare minimă între antenă și generator, care trebuie să aibă o ecranare fiabilă.
Antena poate funcționa bine, păstrând caracteristicile sale numai dacă energia este alimentată corespunzător de la emițător. Prin urmare, înainte de a configura antenele care necesită alimentare simetrică, este necesară determinarea simetriei circuitelor de alimentare ale antenei. Acest lucru se poate face prin conectarea unor becuri incandescente identice la capetele dipolului. Luminozitatea inegală a becurilor indică o asimetrie, cauza care este, de obicei, o performanță greșită a dispozitivului balun (buclă de undă trimestrială, "U - genunchi", etc.). Lămpile sunt selectate în avans, astfel încât la aceeași tensiune, strălucirea lor să fie aceeași.
Simetria completă este caracterizată de egalitatea de tensiune și de o fază diferită (opusul semnelor) în orice secțiune a firelor. După verificarea simetriei și eliminarea asimetriei, continuați cu ajustarea.
Reglarea vibratorului antenei cu jumătate de undă se reduce la montarea lungimii vibratorului. La o anumită lungime a vibratorului, frecvența proprie de rezonanță devine egală cu frecvența emițătorului, astfel încât puterea emisă de antenă să fie maximă. Cu ajutorul indicatorului de câmp instalat în direcția celei mai mari radiații a vibratorului (perpendicular pe centrul său), se găsește lungimea la care citirile maxime ale instrumentului sunt măsurate. Lungimea vibratorului este recomandată a fi făcută cu 10% mai scurtă decât cea calculată, iar la reglaj ar trebui să fie reglată mai precis cu ajutorul tuburilor sau duzelor bine introduse. Dacă nu există nicio ajustare a designului vibratoarelor, este recomandat să verificați frecvența proprie.
După ajustarea vibratorului, verificați potrivirea alimentatorului prin măsurarea coeficientului de undă de deplasare. Pentru a face acest lucru, un pod este conectat la alimentator, la celălalt capăt al căruia există o antenă. Valoarea KBV pentru antenele de transmisie trebuie să fie de cel puțin 0,5, pentru antenele de recepție nu mai mici de 0,6-0,8. În cazul unui QBW scăzut, de exemplu, este posibil să se includă un transformator de potrivire între cablu și antena, reprezentând o lungime a cablului de aproximativ l / 4, unde l este lungimea undei de lucru. Rezistența la valuri a acestui segment Wr trebuie să fie egală cu
unde: W - rezistența la undă a dispozitivului de alimentare,
RA este impedanța de intrare a antenei.
După aceea alimentatorul este conectat la receptor (sau emițător), IPM este măsurat din nou și, dacă este necesar, se produce potrivirea (descrierea diferitelor circuite de potrivire pot fi găsite în Linde DP „Antenna Feeder Devices“ M-L. Gosenergoizdat, 1953, ).
După ajustarea alimentatorului, vibratorul, dacă este necesar, este ajustat din nou.
Reglarea antenei cu două vibrații cu un reflector (fig.8, a) începe setările emițătorului.
În timpul reglării radiatorului, reflectorul trebuie îndepărtat. După ce emițătorul și alimentatorul au fost configurate (metoda de acordare este descrisă mai sus), este instalat și reglat un reflector. Pentru a face acest lucru, indicatorul de câmp este setat mai întâi în spatele antenei, față de reflector. Deplasând reflectorul de-a lungul antenei sau schimbând lungimea (sau ambele), atingeți cea mai mare atenuare a radiației în această direcție (înapoi). Apoi indicatorul în direcția radiației principale este transferat la aceeași distanță de centrul antenei ca și în cazul precedent, iar reflectorul este reglat în același mod cu radiația maximă (înainte). Repetând această operațiune de mai multe ori, au tendința de a obține cea mai mare radiație înainte în comparație cu radiațiile înapoi. Pentru antenele care vor funcționa atât pentru transmisie, cât și pentru recepție, reflectorul este fixat în poziția de mijloc între punctele care corespund setării pentru radiația maximă înainte și radiația minimă înapoi. Pentru antenele de emisie, reflectorul este lăsat în poziția radiației maxime în față și pentru minimul de recepție al radiației înapoi. Experiența arată că aceste dispoziții diferă ușor. Când setați atât înapoi cât și înainte, citirile indicatorului pot cădea în același timp. Aceasta înseamnă că puterea radiată este redusă datorită influenței puternice a reflectorului asupra radiatorului, care în acest caz încalcă acordul de alimentare. Dacă ajustarea alimentatorului nu poate fi reglată, atunci este necesar să se găsească o poziție a reflectorului în care atât modelul de direcție rămâne încă satisfăcător, cât și scăderea puterii radiate nu va fi deosebit de vizibilă. Combinația dintre o bună victorie în direcția principală și o atenuare mare a radiației spate se realizează cu o distanță între reflector și radiator în intervalul 0,1-0,3 l.
Deoarece elementele antenei exercită o mare influență reciprocă, după reglarea reflectorului, emițătorul și alimentatorul trebuie reglate din nou.
Este mult mai convenabil să lucrați cu doi indicatori de teren. După instalarea unuia dintre ele din partea reflectorului, iar celălalt - de pe partea radiatorului, se determină imediat raportul înainte-înapoi împărțind indicațiile indicatoarelor. În plus, acest lucru face posibilă eliminarea influenței schimbărilor în puterea generatorului în timpul măsurătorilor și determinarea rapidă a poziției reflectorului.
La instalarea unei antene cu trei elemente cu reflector și reglaj (Fig.8, b), emițătorul este, de asemenea, reglat mai întâi. În timpul reglajului, reflectorul și reglajul sunt retrase sau oprite de un jumper special. După reglarea radiatorului și coordonarea alimentării, este configurat un director, care, la fel ca și reflectorul, este reglat la maximum radiației înainte, în comparație cu radiația inversă. Spre deosebire de reflector, lungimea căreia, atunci când este reglată, crește în comparație cu lungimea radiatorului, directorul este scurtat în timpul reglării. Ajustarea regizorului poate fi efectuată și prin selectarea distanței dintre el și radiator. Această distanță se situează în intervalul 0,1-0,2 l. Apoi, instalați și reglați reflectorul.
La fabricarea antenelor, este util să se ofere dispozitive pentru oprirea temporară a reflectoarelor și a directorilor. Pentru a face acest lucru, aceste elemente sunt tăiate în centru și prevăzute cu poduri de scurtcircuit. Jumperii trebuie să aibă șuruburi pentru a le fixa când setarea este finalizată.
Reglarea antenei cu un număr mare de vibratoare (cum ar fi "canalul de undă") este similară cu cea a unei antene cu trei elemente, descrisă mai sus. După ajustarea radiatorului, primul director situat lângă acesta este reglat, apoi cel de-al doilea director (fără a elimina primul), cel de-al treilea și așa mai departe. Acesta din urmă este ajustat de reflector, care trebuie să fie oprit sau oprit atunci când se instalează radiatorul și reglajele. În secvența indicată, aceste operații se repetă de mai multe ori. Trebuie remarcat faptul că instalarea și adaptarea sistemelor cu mai mulți directori (mai mult de trei) este complexă. Modelul de directivitate al acestor antene este foarte important pentru a schimba locația și lungimea fiecărui director.
Antenele sunt reglate în modul de recepție utilizând un generator auxiliar cu o putere de aproximativ 1 mW. Generatorul este încărcat pe un vibrator, alimentarea simetrică a acestuia fiind realizată prin efectuarea unui generator într-un circuit în doi timpi sau prin comutarea unui dispozitiv balun. Receptorul este conectat la antena studiată. Semnalul este monitorizat în receptor prin intermediul unui microampermetru conectat în serie la sarcina detectorului.
În timpul măsurătorilor, câștigul receptorului nu trebuie să fie prea mare. În caz contrar, amplitudinea semnalului va fi limitată și setările maxime nu vor fi găsite.
Esența metodei de acordare în modul de recepție nu diferă de metoda descrisă mai sus. Elementele antene care sunt reglate în modul de transmisie la maximum de radiație sunt reglate la valoarea maximă a semnalului recepționat în modul de recepție. Prin reglarea reflectorului sau a regizorului pentru cel mai favorabil raport înainte-înapoi, antena alternativă este amplasată alternativ în spatele și în partea din față a antenei la distanțe egale.
Scoaterea modelelor antenei
Nu este întotdeauna posibilă îndepărtarea caracteristică completă a antenei de la 0 la 360 °. Hotărârea privind corectitudinea ajustării poate da deja o parte a diagramei cu 30-40 ° în fiecare direcție de la raza principală. Modelul de direcție în plan orizontal poate fi eliminat prin rotirea antenei studiate în timp ce indicatorul de câmp este în staționare sau prin traversarea antenei cu indicatorul. În acest din urmă caz, indicatorul se mișcă exact de-a lungul circumferinței, în centrul căruia există o antenă tunabilă. Pentru comoditatea numărării, cercul este rupt de cârlige la fiecare 10 °. În timpul eliminării diagramei, trebuie avut grijă ca puterea emițătorului să rămână constantă. Un astfel de control este foarte convenabil pentru a efectua cu ajutorul celui de-al doilea indicator de câmp, stabilit în direcția maximului de radiație. Citirea indicatorului fix este înregistrată simultan cu citirea indicatorului transferat, iar ultima indicație (indicatorul transferat) este împărțită prin indicarea corespunzătoare a primului unghi (fix) pentru fiecare unghi și o diagramă este construită din datele obținute. Neconcordanța dintre maximul de radiație și axa geometrică a antenei indică o asimetrie, iar o denaturare semnificativă a diagramei se datorează adesea reflecțiilor din obiecte străine. Pentru modelul de radiații care caracterizează câmpul din punct de vedere al puterii, lățimea graficului este măsurată (în grade) la nivelul de 0,5 de la maxim (figura 1).
Măsurarea câștigului
Antena testată și indicatorul de câmp sunt localizate în același mod ca și în procesul de reglare (Figura 4). Puterea emițătorului este setată la o valoare astfel încât indicatorul indicatorului de câmp să devieze la scala completă a max. După aceea, emițătorul este oprit și se introduce și se conectează un vibrator semi-unic la locul antenei măsurate. Apoi porniți din nou emițătorul și notați contorul cu o valoare min. Câștigul antenei este calculat din formula
Măsurătorile mai precise pot fi efectuate cu un generator care are o ieșire calibrată. Prin conectarea generatorului la rândul său la antena testată și la vibrator, se asigură că indicatorul în ambele cazuri dă aceeași indicație.
unde Pmax este puterea generatorului care excită vibratorul cu jumătate de undă, Pmin este puterea generatorului, care excită antena măsurată.
De exemplu, o antenă cu trei elemente cu un director și un reflector are
RADIO N 2 1961, p. 48-51.