CALCULAREA ANTENEI VERTICALE CU PATRU CABLURI
Yu Prozorovski (UA3AW)
Una dintre principalele modalități de reducere a interferențelor la recepția de televiziune de la emițători amatori este utilizarea antenelor de transmisie cu polarizare verticală. Cea mai obișnuită dintre antenele cu undă scurtă este o antena verticală cu un sfert de undă ("planul de masă"). Această antenă este alcătuită dintr-un știft vertical, lungimea căreia este de obicei mai mică decât un sfert din lungimea valului de lucru emis de emițător și contragreutate. Este alcătuită din mai multe fascicule orizontale aferente unei sferturi de undă conectate la mantaua coaxială prin care energia de înaltă frecvență este alimentată de la emițător.
Rezistența la radiații a unei astfel de antene cu un sfert de undă este de 28-32 ohmi (în funcție de diametrul exterior al tuburilor metalice din care este construită). Prin urmare, conectarea antenei cu un cablu coaxial de 50 sau 75 ohmi va avea ca rezultat valuri în picioare și pierderi de energie. Pentru a alinia pinul vertical cu cablul, este necesar să folosiți elemente suplimentare - inductoare, condensatoare sau lungimi de cablu cu anumiți parametri.
Mai jos este o metodă simplificată pentru calcularea antenei "planului de la sol" cu o contragreutate orizontală și o lungime a cablului potrivită. Antene construite în conformitate cu acest calcul, funcționează bine la o bandă de amatori (de exemplu, 14 MHz), și în același timp radia în mod satisfăcător și două benzi adiacente (21 și 7 MHz).
Calculul se va baza pe un exemplu numeric pentru intervalul de 14 MHz. Conectarea pinului cu cablul care îl alimentează și lungimea cablului potrivită și denumirile dimensiunilor acestuia sunt prezentate în Fig. 1.
Pentru calcul, este necesar să se cunoască diametrul tuburilor sau firelor metalice de la care vor fi realizate știftul antenei și grinzile de contragreutate. Să presupunem că vom aplica tuburi cu un diametru exterior de 30 mm pentru a face o antenă,
și vom face o contragreutate dintr-un fir cu un diametru de 2 mm. Se determină coeficientul M, care caracterizează raportul dintre lungimea dipolului de jumătate de undă scos din pământ și diametrul antenei. Aplicăm formula:
Aici: f este frecvența medie a intervalului,
D este diametrul tuburilor. La f = 14,2 MHz și D = 30 mm obținem:
Din coeficientul M determinăm, folosind graficul (figura 2), rezistența radiației antenei Risl (pentru frecvența de rezonanță): Ris = 30,8 ohmi.
Acum trebuie să calculați adevărata rezistență la radiații Ry a antenei scurtate, pe care o vom construi; datorită influenței pământului și contragreutatei, acesta diferă de Rizl și este egal cu:
Aici, Z este impedanța de undă a cablului coaxial din care este fabricat alimentatorul. În exemplul nostru, să o luăm egală cu 75 ohmi. apoi:
Pentru a calcula lungimea pinului vertical L, aveți nevoie de graficul din Fig. 3 pentru a determina doi coeficienți auxiliari suplimentari: Kc, care caracterizează modificarea rezistenței antenei cu o schimbare a lungimii sale și K3, care ia în considerare efectul contragreutății și al suprafeței pământului. Obținem: Kc = 535, K3 = 0,97.
Graficul pentru determinarea coeficientului K poate fi utilizat numai dacă lungimea antenei este modificată cu nu mai mult de 10%. Dacă antena este mai lungă decât rezonanța, impedanța acesteia este inductivă, dacă este mai scurtă - capacitivă.
Lungimea pinului (în mm) este determinată de formula:
Pentru a determina lungimea grinzilor Lnp de contragreutate realizate dintr-un fir de 2 mm în diametru, se calculează
M: M = 150000 / 14,2 * 2 = 5280 și conform graficului din Fig. 3, constatăm că Ky = 0,978. atunci
Antenă scurtă are, pe lângă antena activă, și o reactanță capacitivă. Pentru a compensa acest lucru, un cablu scurt la capăt este conectat paralel cu antena; Lungimea sa este aleasă astfel încât reactanța sa să aibă un caracter inductiv de mărimea necesară. Determinăm această rezistență inductivă:
Folosind regula de diapozitive sau tangente de masă, și de a găsi unghiul a cărui tangentă este numeric egal cu valoarea Xc primită în raport cu impedanța caracteristică Zc a cablului din care este executat segmentul de terminare. La Zc = 75 ohmi:
Xc / Z = 61,5 / 75 = 0,82 și a = 39,4 °
Lungimea segmentului scurtat este:
În această formulă, b este coeficientul care caracterizează viteza de propagare a energiei prin cablu. Pentru cabluri comune cu umplere continuă (RC-1, RC-3) b = 0,67.
Calculul descris mai sus ține cont de faptul că grinzile de contrabalansare sunt dispuse orizontal; Cu toate acestea, atunci când este înclinat localizarea lor (la un unghi de 30-40 ° față de sol), o nepotrivire este neglijabilă.
Raportul de undă în poziție verticală (SWR) din dispozitivul de alimentare poate fi măsurat prin colectarea unui indicator SWR simplu al tipului de pod, al cărui circuit este prezentat în Fig. 4. Aici rezistențele R1, R2, R3 și rezistența la radiație a antenei formează o punte. Una dintre diagonalele sale este alimentată de energia de înaltă frecvență din emițător
(Conector per). În a doua diagonală este inclusă o diodă D1 de tipul D2E.
Rezistența R4 servește la reducerea rezistenței la ieșire a sursei de energie (emițător). Clapeta de accelerație (Δр1) închide circuitul componentei constante a curentului rectificat; este necesar ca circuitul antenei să nu aibă conductivitate galvanică.
Când podul este echilibrat, săgeata dispozitivului nu este deflectată. Neconcordanța dintre antenă și cablu provoacă apariția voinței în picioare, care este marcată de abaterea săgeții. Procedura de măsurare a SWR este următoarea:
1. Reglați emițătorul cu antena la putere de radiație completă.
2. Reduceți puterea la zero, blocând, de exemplu, una dintre lămpile pre-stadiu cu părtinire negativă și deconectați antena.
3. Conectați intrarea emițătorului și Per. pe indicele xv.
4. Treptat, foarte ușor, pentru a nu arde rezistența lui R4, crește puterea energiei furnizate la indicatorul ccv până când indicatorul instrumentului se înclină până la capătul scalei.
5. Pentru a verifica echilibrul podului, conectați temporar o impedanță de 75 ohmi la conectorul antenei; Acul milliametru trebuie în același timp să devină zero.
6. Conectați-vă la conectorul Ant. Cablul coaxial care alimentează antena este marcat cu o scală curentă și este determinat de curba prezentată în Fig. 5.
Dacă alimentatorul de antenă nu provoacă pierderi semnificative, de exemplu este realizat din cablu RK-1 sau RK-3 și are o lungime de cel mult 15-20 m, atunci x2 și chiar 2.5 sunt destul de acceptabile. Pierderile totale (suma pierderilor din alimentator și pierderile cauzate de nepotrivire) în acest caz nu va depăși 0,5 dB. O astfel de scădere a puterii la stația de recepție nu va fi auzită de ureche. O scădere considerabilă a intensității recepției (cu 1-2 puncte) poate fi observată numai când ksv este de ordinul 5-8.
În cazul în care antena încorporată are un ksv excesiv sau dimensiunile acesteia sunt alese mai mari sau mai mici decât cele care urmează, este necesar, cu ajutorul indicatorului cu raze X, să se tuneze antena într-un mod experimental. O antenă mai mare decât lungimea necesară poate fi scurtată electric de un condensator conectat în serie cu partea verticală (Figura 6, a). Prea puțin, o antenă poate fi extinsă electric, adăugând o inductivitate (fig.6, b). În acest caz, antena este reglată alternativ, selectând poziția celor două trucuri pe bobină. Aici, o parte a bobinei dintre trucurile 1 și 2 este folosită pentru a extinde partea verticală a antenei, iar partea inferioară (2-3) înlocuiește secțiunea de cabluri scurtată (Fig.1).
În concluzie, observăm că, pe antena de tipul descris, se acumulează încărcări de electricitate statică, mai ales cu o furtună aproape. Prin urmare, se recomandă utilizarea antenei cu lungimi de cablu cu scurtcircuit (Figura 1) sau a inductanței șuntului de cablu (Figura 6b) și împământarea fermă a mantalei cablurilor.
RADIO nr. 10 1962, pag. 23-24