Рыжков Александр : другие произведения.

Расчет антенн

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
Оценка: 3.00*3  Ваша оценка:

А.В. Рыжков.

Антенны.

(Основы расчёта).

Томск-2005.

1. Антенны

   1.1. Простейшей антенной является полуволновой диполь.
   (коэффициент усиления ? = 1дБ)

0x01 graphic

   Длина L, м., равна половине длины волны ?, м., с учетом коэффициента укорочения в антенне (для проволочного диполя КА = 0,95; для трубок КА = 0,92; для ТV не учитывают).

L = ?*КА/ 2

   Волновое сопротивление данной антенны RВ= 72 оМ, поэтому при использовании коаксиального кабеля рк 75 (75 оМ) дополнительные согласующие устройства не требуются. Направленность в горизонтальной плоскости имеет вид цифры "8", ? = 1.

0x01 graphic

   В объеме, же направленность имеет вид Торроида.
  

0x01 graphic
TV центр

   Следует помнить, что диполь принимает или передает волны только с одной направленностью поляризации, параллельной самому диполю (для снижения взаимных помех в ТV используют горизонтально поляризованные волны, а в радио вертикально).
  

Пример расчета диполя на F = 100 мГц

   L = ?*КА/ 2 ? ? = 300/F (справедливо, когда ? в
   метрах, а F в мГц-ах)
  
   ? = 300/100 = 3 м
  
   L = 3*0,95/ 2 = 1,425 м.
  
  
  
   Если диполь расположен на открытом воздухе и имеет большую длину в точках крепления кабеля (А;Б) устанавливают антистатическое сопротивление от 100 до 1000 коМ. В случае необходимости согласования антенны с кабелем можно использовать U- образное согласующе-симметрирующее устройство

0x01 graphic

   длина, которого LU = ?*КК/ 2
   где КК - коэффициент укорочения волны в кабеле (для полиэтиленового изолятора между проводниками КК = 0,66)
   Или используют кабельный дроссель намотанный на В.Ч. ферритовое кольцо (5-7 витков). Принцип действия основан на препятствии "стекания" волны с антенны по внешней стороне оплетки кабеля.

0x01 graphic

   Так же если антенна используется в узкой полосе частот рекомендуется использовать кабель длиной кратной LК = ?*КК/ 2 , что является половиной длины волны в кабеле.
   Отвод кабеля рекомендуется делать перпендикулярно диполю по оси нулевого потенциала.
   Диполь имеет так же верхние и нижние резонансы. При нижнем резонансе ? просто уменьшается, а при верхнем (2F) торроид разделяется на 2 и на старой оси направленности образуется провал с ?=0.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
        -- GP ( граунд плейн)
   Тот же вертикальный диполь, но выполненный в виде вертикальной трубки или штыря и 3-х, 4-х противовесов из трубок, растяжек или штырей, одинаковой длины. ?=1; КА=0,92.
   Длина вибратора (штыря) LВ равна длине противовесов LП и рассчитывается:

LВ = LП = ?*КА / 4

0x01 graphic

   Данная антенна имеет сопротивление R=50 оМ если угол между вибратором и противовесами 120-1350 (450 от мачты).
   При угле близком к 1800 RВ = 72 оМ.
   Направленность является биссектрисой и является искажённым торроидом.
   Практическое применение нашли только в вертикальной поляризации.
   Разрешается заземление оплетки (.) Б на мачту.
  

0x01 graphic

  
   Простейшей конструкцией является использование в качестве изолятора отрезка шланга, с крепежом штыря при помощи 2-х хомутов, и изоляторов для противовесов из пластмассовых крышек от пластиковых бутылок.
   После монтажа следует убедиться, что утечка через изолятор имеет активное сопротивление R>100 кОм (т.к. некоторые шланги могут иметь гораздо более низкое сопротивление), болтовые соединения и особенно обнаженную часть кабеля залить силикатным (или другим) герметиком, т.к. вода попадая в оплетку вызывает коррозию, и контакт между жилами нарушается, что ведёт к значительному ухудшению его свойств.
  
   Если антенна используется на узкой полосе частот, то длину кабеля снижения рекомендуется делать кратной полуволне с учётом коэф. укорочения в кабеле: Li=?*KK/2 ,м (КК=0,66).
  
  
  
   Так же следует помнить, что волна идет не по сечению (как ток), а по поверхности, поэтому неважно из чего сделан вибратор, а важна его поверхность, которая должна быть выполнена из серебра, меди или алюминия, и не иметь шероховатостей и следов коррозии. При наличии шероховатости или насечки на вибраторе резонансная длина увеличивается и резонансная частота уменьшается.
   Для точной настройки резонанса длина вибратора делается с небольшим запасом и под контролем КСВметра постепенно обрезается до КСВ 1.1., или делается телескопическая вставка на конце штыря.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

1.3. Диполь Кукуева

   Эта слабонаправленная антенна рассчитывается также, как полуволновой диполь, и имеет примерно те же показатели. Но вследствие того, что вибраторы ее расположены под углом 1200, задний лепесток направленности ослаблен до 0,8 дБ.
   Так же следует знать, что на частоте 2F раздвоенный торроид направленности во внутреннем угле накладывается, что вызывает усиление 1,5 дБ при КСВ=3.
   Если антенна используется на узкой полосе частот, то длину кабеля снижения рекомендуется делать кратной полуволне с учётом коэф. укорочения в кабеле: Li=?*KK/2 ,м (КК=0,66).
  

0x01 graphic

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
        -- Петлевой вибратор
   Коэффициент усиления ?=2 дБ
   Сопротивление RВ= 292 Ом
   Направленность в горизонтальной плоскости имеет вид 8-ки, и рассчитывается как полуволновой вибратор:

L = ?*КА/ 2; м

   Где ? - длина волны (? = 300/F, когда ? в метрах, а F в мГц-ах)
   КА =0,92

0x01 graphic

   Высота петли h- некритична, в точке "0"-го потенциала возможно крепление без изолятора.
   Возможно применение U- образного согласующего устройства, длина которого LU = ?*КК/ 2, м, (КК=0,66).

0x01 graphic

  
   Изменить сопротивление этой антенны можно за счет увеличения разницы диаметров разрезной и неразрезной части петли.
   Можно применить так же двойную или синфазную петлю.
   RВ - 150 Ом
   ? - 3 дБ

0x01 graphic

  
  
  
  
  
  
        -- Рамочные антенны.
   Дельта - это простейшая рамочная антенна, имеющая ? = 4 и RВ = 292, расчет которой сводится к расчету длины периметра, которая должна быть равна длине волны с учетом коэффициента укорочения
   (для проволоки КА=0,95, для стержней КА=0,92)

LП = ?*КА

   (для Т.V. КА не учитывается т.к. ширина даже одного Т.V. канала 8 мГц)
   Форма периметра не имеет значения, однако дельта - это треугольник
   (так же бывает ромб и другие).

0x01 graphic

   Если точки (А, Б) находятся на горизонтальной плоскости, а сама антенна в вертикальной, то и поляризация будет горизонтальной.
   Бывают так же бисимфазные дельты или ромбы, имеющие ? = 8 и
   RВ=150 Ом. В точке "0" возможно крепление без изоляторов.
  

0x01 graphic

   В горизонтальной плоскости имеют направленность в виде 8-ки.
   На очень низких частотах КА не учитывают так как длина периметра не сравнима с диаметром проводника, и всю антенну располагают в горизонтальной плоскости.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
        -- Волновой канал.
   Рассмотрим 3-х элементный волновой канал с ? - 6; RВ - 290 Ом, где в качестве активного элемента используется петля (хотя возможно применение диполя, тогда антенна будет с показателями ? - 5; RВ - 70 Ом).
  

0x01 graphic

  
   LВ = ?*КА/ 2 - 0,5 ?; LД = 0,4 ?; LР = 0,6 ?;
   L1 = 0,15 ?; L2 = 0,1 ?.
   Где LР - длина рефлектора;
   LВ - длина вибратора;
   LД - длина директора;
   L1 - расстояние от петли до рефлектора;
   L2 - расстояние от петли до директора;
   ? - длина волны (?=300/F)
  
   Задний лепесток направленности ослаблен до 0,4 дБ.
   При использовании вместо рефлектора глухого экрана из листа или сетки задний лепесток почти отсутствует.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

1.7. 3-х элементная рамочная антенна.

   LВ = 0,25 ?; LД = 0,2 ?; LР = 0,3 ?;
   L1 = 0,15 ?; L2 = 0,1 ?.
  

0x01 graphic

  
   Где LВ,Р,Д - стороны квадрата
   При конструировании узкополосной антенны при расчете сторон квадратов необходимо учитывать КА = 0,92 ... 0,95 (для L1, L2 - КА не используется)
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

1.8. Зигзагообразная, рамочная, тетросинфазно- индукционная,

2-х элементная антенна.

   ? = 24 дБ; RВ = 75 Ом
   LВ = 0,25 ?; L1 = 0,15 ?; LС - ? (некритично)
  

0x01 graphic

  
   Длины кабелей, от антенны до кабеля снижения произвольной, но строго одинаковой длины.
   Для кабеля снижения 50 Ом используют 3-4 восьмерки.
  
  

1.9. Комбинированные антенны.

   Конструкция основана на совмещении нескольких антенн, которые рассчитываются на один или несколько резонансов.
   Пример: рамочно-петлевая антенна.
   (проводники в пересечениях изолировать)
   RВ = 75 Ом.

0x01 graphic

  

1.10. Приложение

Таблица Т.V. каналов России

N канала

FИЗОБР., МГц

?СР.М.

Метровые

1

49,75

5,71

2

59,25

4,84

3

77,25

3,75

4

85,25

3,41

5

93,25

3,12

6

175,25

1,69

7

183,25

1,61

8

191,25

1,55

9

199,25

1,49

10

207,25

1,43

11

215,25

1,38

12

223,25

1,33

Дециметровые

21

471,25

0,633

25

503,25

0,593

30

543,25

0,549

35

583,25

0,512

40

623,25

0,479

45

663,25

0,445

50

703,25

0,425

55

743,25

0,402

60

783,25

0,382

   Мои строительные курсовые www.tgsv.hotbox.ru/
   Другие http://zhurnal.lib.ru/r/ryzhkow_a
   и http://zhurnal.lib.ru/r/r_a_v
  
  
  
   1
  
  
  
  
Оценка: 3.00*3  Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"