אפקט אנטנת מזין. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

אפקט אנטנת מזין. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אנטנות. תֵאוֹרִיָה

הפעולה הרגילה של נתיב מזין האנטנה קובעת במידה רבה את היעילות של תחנת רדיו חובבנית בכללותה. ההשפעה הנדונה במאמר זה יכולה להפחית אותה באופן משמעותי, מכיוון שהיא מתבטאת ברוב עיצובי האנטנות המעשיים (כולל אלה מתוצרת המפעל). החלק הראשון של המאמר חושף את הגורמים לאפקט אנטנת הזנה והשפעתו על פעולת נתיב האנטנה-מזין. בחלק השני יינתנו המלצות מעשיות לביטול השפעה זו.

כמעט כל גל קצר מודע היטב למצב בו עבודת השידור הפריעה לציוד האלקטרוני בבית - אור הניאון זוהר כאשר מביאים אותו לגוף המשדר המופעל, והקליטה מלווה בהפרעות חזקות ממקור מקומי. אלו הם הביטויים הבולטים ביותר של אפקט אנטנת ההזנה המוכר מזמן, אך מעט נחקר יחסית, שהמהות והתכונות שלו מתוארות במאמר.

המהות והגורמים להשפעת האנטנה של המזין

נהוג לקרוא לאפקט האנטנה תופעת קרינה או קליטה של גלי רדיו על ידי עצמים שאינם מיועדים לכך. יש להשתמש בקו ההזנה רק להעברת אנרגיה בתדר גבוה ממשדר לאנטנה או מאנטנה למקלט. התחשבות בסיבות לאפקט אנטנת הזנה (AEF) תתחיל במצב השידור.

כידוע, השדה האלקטרומגנטי הנפלט מאנטנה נוצר על ידי זרמים מתחלפים הזורמים דרך מוליכים המרכיבים אותה. כמעט תמיד האנטנה לא נמצאת בשטח פנוי. חפצים רבים עשויים להיות ממוקמים בסביבתו הקרובה (לדוגמה, בתוך אורך הגל l). אלו הם חוטים לקווי אספקת חשמל, שידורי רדיו ותקשורת, הולכת תרנים, תומכים וחברים, צינורות, חבלים, אביזרים, גופים ומטוסי רכב, גגות וקירות מבנים, גוף המפעיל ומשטח האדמה. אם זרמים מתעוררים איכשהו בעצמים שמסביב (המושרים, למשל, על ידי שדה הקרוב של אנטנה), אז שדה הקרינה שנוצר על ידי זרמים אלה יצטבר לשדה מזרמי האנטנה. האנטנה יחד עם סביבתה תיקרא מערכת אנטנה (AS). בתנאים אלה, המאפיינים של הרמקולים עשויים להיות שונים מאוד מהמאפיינים המחושבים של האנטנה עצמה. כדי להפוך את המאפיינים של הרמקולים לפחות תלויים בסביבה, הם מנסים להעלות את האנטנה גבוה יותר, להתקין אותה רחוק יותר ממבנים מוליכים, וליצור תרנים וחוטי ברזל שאינם מתכתיים.

אחד החפצים הקרובים ביותר ובלתי ניתנים להסרה ביסודו המקיפים את האנטנה הוא המזין שמזין אותה. המזין הפשוט ביותר הוא קו דו-חוטי פתוח. במקרה אידיאלי, הערכים המיידיים של הזרמים בחוטי הקו בכל קטע של המזין ובכל זמן זהים בגודלם ומנוגדים בכיוון, כלומר. סכום הזרמים של שני חוטי הזנה בכל קטע הוא אפס. נכנה זרמים כאלה נגד פאזה. קו דו-חוטי פתוח יקרין גם במצב זה, הסיבה לכך היא המרחק הסופי d בין חוטי הקו. קו אנכי פולט גלים מקוטבים אנכית במישור האופקי עם מקסימום במישור הקו וגלים מקוטבים אופקית עם מקסימום מאונך למישור זה. שדה הקרינה פרופורציונלי ליחס d/l. הקרינה של קו דו-חוטי היא מינימלית עם עומס קו תואם ועולה בצורה ניכרת עם אי התאמה, כאשר מופיעים גלי זרם עומדים.

התופעה המתוארת (בתנאי של זרמי אנטי-פאזי לחלוטין במערכת חוטי הזנה) נקראת אפקט האנטנה של המזין מהסוג השני (AEF-2) [2]. בפועל זה מתבטא בצורה מאוד חלשה. לדוגמה, בתדר של 1 מגה-הרץ, קו מכבל טלוויזיה של KATV (או KATP) באורך של l/145 ו-d = 2 מ"מ, בשל השפעה זו, פולט שדה כ- 10 פעמים חלש יותר מחצי- ויברטור לולאת גל מחובר לקו זה.

ישנן סיבות רבות לכך שסכום הזרמים של כל החוטים בחתך של קו הזנה עשוי להיות שונה מאפס. דיאגרמת הווקטור (איור 1) מראה כי עם הבדל שרירותי בשלבים ובמשרעות של הזרמים I1 ו-I2 בחוטים בודדים, ניתן לייצג זרמים אלה כסכום האנטי-פאזה I1p = -I2p ובפאזה I1c = I2c רכיבים (האחרונים נקראים לפעמים יחידים). השדות הנוצרים על ידי זרמי מצב משותף של חוטים שונים אינם מתוגמלים (כמו אנטי-פאזיים), אלא מסוכמים. אם אורך המזין דומה ל-l, אז הסכום שלהם יכול ליצור קרינה נוספת גדולה. תופעה זו נקראת אפקט אנטנה של מזין מהסוג הראשון (AEF-1) [1]. זה יותר רציני מ- AEF-1, אשר יידונו להלן.

אפקט אנטנת מזין
איור 1

מכיוון ש-AEF מהסוג הראשון (להלן פשוט AEF) קשור לזרמי מצב משותף, ניתן לצמצם את הבעיה של קביעת הסיבות שלו למציאת הגורמים להופעת זרמי מצב משותף של קו המזין במצב השידור (ב במצב הקבלה, זרמים כאלה תמיד מתעוררים בהשפעת שדות אלקטרומגנטיים חיצוניים).

שקול אנטנה דיפול אופקית עם מזין דו-חוטי מבלי לקחת בחשבון את "הקרקע". נניח שה-AU מורכב רק מאנטנה ומזין.

שדה הקרינה של הרמקול בכל נקודה במרחב הוא הסכום הווקטורי של השדות הנוצרים מהזרמים של כל מוליכים של הרמקול. השדה הכולל בכל נקודה תלוי בהתפלגות הזרמים לאורך מוליכים של המערכת. התפלגות זו בתדר נתון נקבעת באופן ייחודי על ידי הצורה, הגודל והמיקום של חוטי הרמקולים, כמו גם שיטת העירור. שיקולים ברורים למדי מובילים למסקנה (שאושרה בחישוב ובתרגול) שעם סימטריה גיאומטרית של הרמקול ועירור סימטרי (אנטיפאזי למהדרין), גם חלוקת הזרמים תהיה סימטרית הן לאורך חוטי האנטנה והן לאורך חוטי ההזנה. במקרה זה, סכום זרמי המצב המשותף של כל חוטי ההזנה יהיה שווה לאפס.

דוגמה למקרה כזה מוצגת בדגם באיור 2, א. הזרמים של החוטים של מזין סימטרי שווים במשרעת ובאנטיפאזה, זה נקבע על ידי הסימטריה של זרועות אנטנת הוויברטור והמיקום הסימטרי של המזין הסימטרי ביחס לזרועות אלה, כמו גם החיבור הסימטרי של האנטנה. מחולל לתחילת קו ההזנה.

איור 2 (לחץ להגדלה)

כל אחת מהסיבות הבאות יכולה להוביל להופעת זרמי הזנה במצב משותף: אסימטריה של אנטנה (אסימטריה גיאומטרית של הזרועות, כוח לא באמצע, איור 2, ב); אסימטריה של מזין (קוטרים או אורכים שונים של חוטים, איור 2, ג); אסימטריה של מערכת הרמקולים בכללותה (מיקום יחסי א-סימטרי של האנטנה והמזין, איור 2, ד). כאשר לוקחים בחשבון את ה"אדמה", האסימטריה הגיאומטרית של ה-AS ביחס ל"קרקע" (איור 2, ה) והא-סימטריה החשמלית של המקור ביחס ל"קרקע" (Z1 אינו שווה ל-Z2, איור .2, ו) יתווספו כאן.

אם במצב הקודם סימטריה מלאה אפשרית באופן עקרוני, אז כאשר מזין אנטנה סימטרית עם מזין קואקסיאלי (אסימטרי ביסודו) מבלי לנקוט באמצעים מיוחדים, AEF-1 הוא פשוט בלתי נמנע, אם כי מזין כזה נקי מ-AEF-2. תכונה מיוחדת של קו קואקסיאלי היא שבתדרי רדיו גבוהים הוא יכול להיחשב לא כקו דו-חוטי, אלא כקו תלת-חוטי. זרמים לאורך המשטחים הפנימיים והחיצוניים של צמת הכבל עשויים להיות שונים עקב אפקט העור. כדי לנתח זרמי מצב משותף במודל, אתה יכול לייצג את המשטח החיצוני של צמת הכבל כחוט אחד, ולחבר את הגנרטור ישירות לאנטנה.

במקרה שבו המוליך המרכזי של הכבל מחובר לזרוע אחת של אנטנה סימטרית, והצמה לשנייה (דגם - איור 3, א), אז אפילו עם מיקום סימטרי גיאומטרי של הכבל ביחס לאנטנה , AEF יתרחש ברמקול. הסיבה היא חוסר הסימטריה החשמלית של חיבור מקור שווה ערך לרמקול סימטרי גיאומטרית (המקור אמור להיות מקור נקודתי ומופעל בדיוק במרכז האנטנה, אך משמאל זרוע אנטנה אחת, ומימין הוא השני בתוספת המשטח החיצוני של מעטפת הכבל!).

חלוקת הזרם במקרה זה תלויה מאוד באורך החשמלי של המשטח החיצוני של צמת הכבל (בשל הבידוד החיצוני, הוא ארוך ב-1% בערך מזה הגיאומטרי). באורך התהודה (מספר שלם של חצאי גלים תוך התחשבות באורך הארקה עבור הקצה התחתון המוארק, או מספר שלם של חצאי גלים פלוס l/4 עבור הקצה הלא מוארק של הכבל, כמו במקרה שלנו), המשרעת המקסימלית של זרם המצב המשותף Ic של הכבל היא מקסימלית ויכולה להגיע ל-43% מהמשרעת המקסימלית של זרם l1 הזרוע השמאלית של האנטנה (איור 3, ב).

אפקט אנטנת מזין
איור 3

בדוגמה זו, נוח להראות "מנגנון" פשוט של השראת זרמים לאורך המשטח החיצוני של הצמה, שיעזור להציג בצורה ברורה יותר את התהליכים הפיזיים המובילים ל-AEF. אחת הסיבות לזרם המצב המשותף ברורה: זהו מקור עירור שווה ערך, לאחד הטרמינלים שלו מחובר מוליך חיצוני. עם זאת, מוליך זה נמצא גם בשדה הקרוב של זרועות האנטנה, הזרמים בהם אינם זהים. כתוצאה מכך, ישנה סיבה נוספת לזרמי מצב משותף: אסימטריים, ולכן לא מפוצים במיקום המזין, השדה הקרוב של האנטנה עצמה. רעיון כזה הוא, כמובן, מאוד פרימיטיבי, אבל לפעמים בפרקטיקה של לחימה ב-AEF, משום מה, הסיבה השנייה הזו לא נלקחת כלל בחשבון.

אנטנות מקוטבות אנכית הממוקמות בגובה נמוך הן אסימטריות באופן משמעותי ביחס ל"קרקע" (או לגג). גם אם נבטיח סימטריה יחסית רשמית של האנטנה והמזין (דיפול אנכי כאשר הוא מוזן מהצד), AEF הוא בלתי נמנע.

לפיכך, בפעולת שידור, זרמי מצב משותף של מזין יכולים להתרחש מכל אחת מהסיבות העיקריות הבאות:

- אסימטריה חשמלית של מקור עירור AC או מקור עירור אנטנה שווה ערך;

- אסימטריה גיאומטרית של מערכת האנטנות בכללותה: בפני עצמה וביחס לקרקע.

במצב קליטה, בהשפעת שדות אלקטרומגנטיים חיצוניים על קו המזין, יכולים להיווצר זרמי אנטי-פאזי וגם זרמי אינפאזה בחוטים שלו. הראשונים מתעוררים

בקווים דו-חוטיים פתוחים ומשפיעים ישירות על כניסת המקלט (AEF מהסוג השני). זרמי מצב משותף מתרחשים בכל קו הזנה. בשל עקרון ההדדיות, השפעת הזרמים הללו על כניסת המקלט (AEF מהסוג הראשון) חזקה יותר, ככל שהעוצמה היחסית של זרמי המצב המשותף של המזין של רמקול נתון במצב שידור גדולה יותר. . רק זרמי הזנה נגד פאזה יכולים לפעול ישירות על כניסת מקלט מוגדרת כהלכה. ה"מנגנון" להמרת זרמים במצב משותף במצב קליטה לזרמים אנטי פאזיים דומה לזה שתואר לעיל עבור מזין קואקסיאלי במצב השידור. אחת הדרכים היא לחבר את המשטח החיצוני של הצמה עם הפנימי בנקודת החיבור של האנטנה, והשניה - דרך האנטנה, באמצעות זרמי מצב משותף של שדה קרוב שהם אסימטריים עבור זרועות שונות של האנטנה עם רמקול א-סימטרי.

המאפיינים של מערכת הרמקולים בהתחשב במזין כחלק ממנו שונים מהמאפיינים המחושבים של האנטנה מבלי לקחת בחשבון את השפעת המזין. לפיכך, AEF אינו רק קליטה או שידור ישירות על ידי המזין, כך שניתן להרחיב את הרעיון. AEF במובן הרחב הוא השפעת המזין על המאפיינים של מערכת האנטנות (הן במהלך הקליטה והן במהלך השידור).

הבה נשקול את ההשפעה הזו ביתר פירוט.

ביטויים של אפקט האנטנה של המזין

הביטויים הבולטים ביותר של AEF צוינו לעיל. הבה נבחן ביתר פירוט את הביטויים הללו ואפשרויות משמעותיות אחרות של AEF. כדוגמאות, ניקח ויברטור חצי גל אופקי ואת אנטנת ה-GP האנכית הידועה בגובה l/4 עם שלושה משקלים נגדיים באותו אורך, המותקנות בזווית של 135 אינץ' לפולט. עכבת הכניסה של כזה אנטנה בחלל פנוי וללא התחשבות בהשפעת המזין היא פעילה בלבד והיא בערך 50 אוהם איור 4 מציג את תבנית הכיוון (DP) במישור האנכי ואת התפלגות הזרמים לאורך חוטי הפין (I1 ) ומשקולות נגד (I2 - I4) למקרה זה. כל המאפיינים שניתנו כאן התקבלו באמצעות הדמיית מחשב מבלי לקחת בחשבון הפסדים.

אפקט אנטנת מזין
איור 4

במהלך השידור, הביטויים הבאים של AEF עשויים להתרחש.

1. הופעת קרינת AS עם קיטוב לא ראשוני. אם הקיטוב העיקרי של האנטנה הוא אנכי, והמזין אינו אנכי, תופיע קרינת מזין עם רכיב אופקי. אם קיטוב האנטנה הראשי הוא אופקי והמזין אינו אופקי, תופיע קרינת מזין עם רכיב אנכי. דוגמה - תבנית במישור האנכי איור. 5 עבור דיפול אופקי. רכיב שדה אנכי E_Qעקב AEF הוא כ-30% מה-E האופקי השימושי_j. וזו השפעה מאוד לא רצויה, למשל, עבור קליטת טלוויזיה.

2. שינוי בתבנית עם הקיטוב הראשי. קרינה ממזין עם הקיטוב הראשי יכולה להוביל לשינוי משמעותי בתבנית הראשית (לדוגמה, עבור אנטנות אנכיות במישור האנכי): הכיווניות בכיוון הראשי משתנה (היא יכולה להקטין או לגדול), ואונות לא רצויות. להופיע בכיוונים אחרים. דוגמה - איור. 6 עבור אנטנת GP עם אורך כבל לא מוארק 9l/4. אם כבל עם הקיטוב הראשי אינו מקרין, אזי הדפוס עשוי להשתנות כתוצאה משבירת סימטריית העירור (איור 7 עבור Eph של דיפול אופקי).

(לחץ להגדלה)

3. שינוי בהתנגדות קלט מורכבת. עבור אנטנת GP, בהתאם לאורך המזין הקואקסיאלי, הרכיב הפעיל R של העכבה המורכבת בנקודות העירור Zin=R+jX יכול להשתנות בין 42 ל-100 אוהם, והרכיב התגובתי X - מ-40 ל-+ 17 אוהם.

4. שינוי בהתנגדות הכניסה קשור לשינוי ביחס הגלים העומדים (SWR) בקו המזין.

באיור. איור 8 מציג את התלות ב-SWR עבור אנטנת ה-GP ב-l=10,9 מ': 1 - עם חיבור כבל "רגיל" לאנטנה; 2 - עם "בידוד" אידיאלי של המשטח החיצוני של הצמה בנקודת החיבור לאנטנה. כפי שניתן לראות מהגרפים, ה-SWR בשני המקרים תלוי באורך המזין, דבר שלא אמור להתרחש בהיעדר זרמים משותפים (AEF) והפסדים במזין [2]. נציין כאן שזרמים רגילים הם שמובילים לשינוי ב-SWR (דרך Zin), אך לא להיפך! לתלות של AEF-2 ב-SWR יש "מנגנון" שונה.

אפקט אנטנת מזין
איור 8

5. SWR גרוע פירושו נוכחות של חלק ניכר מגלים עומדים בזרמי הזנה שאינם מעורבים בהעברת אנרגיית RF. בכבל אמיתי, ההפסדים גדלים, כתוצאה מכך, היעילות של מערכת מזין האנטנה פוחתת. זרמי מצב משותף עצמם מובילים גם לאובדן נוסף של אנרגיה המסופקת ל-AC.

6. הידרדרות התבנית וה-SWR, ירידה ביעילות מפחיתה את פוטנציאל האנרגיה של קישור הרדיו. טווח הקליטה האמינה פוחת, וכדי להשיג את איכות התקשורת הצפויה, יש צורך להגביר את ההספק. וזו צריכת אנרגיה נוספת. במקביל, הבעיות לפי נקודות 7-9 מחמירות.

7. שינוי הדפוס מוביל להופעת קרינה בכיוונים בלתי צפויים, העלולה ליצור הפרעות עזות או רמות שדה שאינן מקובלות על פי התקנים הסניטריים.

8. אם המזין ממוקם ליד קווים אחרים, למשל, קווי חשמל או טלפון, נוכחות של צימוד אינדוקטיבי איתם בנוכחות AEF עלולה להוביל לקשיים חמורים בהבטחת ההפעלה המשותפת של תחנת הרדיו עם רדיו אחרים. ציוד אלקטרוני (הפרעה הדדית חזקה במהלך שידור וקבלה).

9. ליד המזין של התקן המשדר עלול להיווצר שדה אלקטרומגנטי בולט, הדומה לשדות הסמוכים לחלקים הפעילים של ה-AU.

כל מה שנוגע לשינויים במאפיינים הכלליים של רמקולים משדרים חל באותה מידה על רמקולים קליטים (דפוס, עכבת כניסה, SWR, יעילות). מקורות חיצוניים להפרעה עם קיטוב לא ראשי, בין אם באזור האונות הנוספות של התבנית, או ליד המזין, ייצרו רעש רקע נוסף במהלך הקליטה בנוכחות AEF.

הבה נציין כמה מאפיינים כלליים של הביטוי של AEF:

1. AEF מתבטא בצורה חזקה יותר עם מידות תהודה של המזין וחלשות יותר - עם מידות לא תהודה.

2. אופי השינוי ב-RP בנוכחות AEF תלוי באורך המזין. ככל שהמזין האנכי ארוך יותר, כך ה-DN הופך להיות מרווח יותר במישור האנכי.

3. ההגברה של ה-AS בכיוון הראשי בנוכחות ה-AEF יכולה להיות גם גדולה וגם קטנה יותר מאשר מבלי לקחת בחשבון את ה-AEF.

4. ה-AEF מתבטא ככל שהוא חזק יותר, ככל שהשדה הקרוב של האנטנה הוא המזין חזק יותר. במובן זה, אנטנת ה-GP הנחשבת היא אחת הפגיעות ביותר.

5. עבור אנטנות ויברטור (דיפול), AEF בולט יותר מאשר עבור לולאות.

6. עבור אנטנות מקוטבות אנכית, AEF מופיע לעתים קרובות יותר וחזק יותר מאשר עבור אנטנות מקוטבות אופקית.

7. השפעת המזין על מאפייני הרמקול חזקה יותר, ככל שגודל האנטנה קטן יותר ויעילותה נמוכה יותר. לכן, AEF מסוכן מאוד עבור אנטנות קטנות חשמלית.

8. AEF מסוכן במיוחד עבור אנטנות כיווניות מאוד ובפרט, מוצאות כיוון.

9. הביטוי של AEF בקליטת רמקולים הוא לא פחות, ואף חמור יותר, מאשר במשדרים. זה היה עבור קבלת רמקולים שהבעיה הזו התעוררה לראשונה.

אמצעים למניעה והפחתה של AEF

שיטות החלשת ה- AEF נקבעות במידה רבה על ידי הסיבות הגורמות לה. הם נדונים בחלק הראשון של המאמר. שימו לב שניתן לבטל לחלוטין את AEF רק באופן תיאורטי. לכן, יש להבין את המונחים "מניעה" ו"דיכוי" כדרכים שונות להפחתת ההשפעות המזיקות של AEFs, בהתאמה, בשלבים שלפני ואחרי התקנת האנטנה. אמצעי ההחלשה באופן כללי ולכל מצב ספציפי מפורטים באותו סדר: תכנון - התקנה - תפעול.

עבור מזינים דו-חוטיים סימטריים במערכת רמקולים סימטרית עם חיבור סימטרי (בהיעדר זרמי מצב משותף), AEF מסוג 2 יכול להיחלש באופן משמעותי בדרכים שונות ובשילובים ביניהם:
הבטחת SWR קטן בקו, הפחתת המרחק בין החוטים a, מעת לעת (בשלבים l<

אפקט אנטנת מזין
איור 9

עבור כל מזין, חשוב יותר להילחם ב-AEF מסוג 1, שהוא מסוכן במיוחד ומזוהה עם נוכחות של זרמי מצב משותף במזין.

ראשית, אנו נותנים סקירה קצרה של אמצעים טכניים המתאימים לביטול AEFs מסוג 1. למעשה, מדובר במאבק עם הופעת זרמים בפאזה במצב השידור, או עם הפיכתם לזרמים אנטי פאזיים במצב קליטה.

מכשירי איזון או מכשירי צימוד מערכות סימטריות לאסימטריות (למען הקיצור נשתמש בקיצור האנגלי BALUN - ממאוזנת לבלתי מאוזנת).

במצב השידור, תנאי הסימטריה החשמלית [3] נקבעים על ידי השוויון (איור 10):

Z1=Z2; (1)

U1=U2; (2)

l1=l2; (3) la=lb; (4)

lc=0. (5)

אפקט אנטנת מזין
איור 10

ישנם יותר מ-100 [3] זנים של BALUN וסיווגים רבים ושונים, ביניהם לענייננו הפשוט ביותר הוא המעניין ביותר. ניתן לחלק את רוב המכשירים הללו לשתי קבוצות [4]: הראשונה - מתן U1=U2 (מתח BALUN, V-BALUN); השני - מתן I1=I2 (BALUN נוכחי, C-BALUN). הקבוצה הראשונה כוללת, למשל, את השנאים הידועים ב-U-מרפק, בגודל קטן [5] על ליבות מגנטיות פריט (איור 11,א), הקבוצה השנייה כוללת התקני נעילה עבור קרציות רגילות. הם יכולים להיות תהודה (זכוכית רבע גל) או א-מחזורית (סוג מצערת). אלה האחרונים גם עשויים לפעמים על ליבות מגנטיות פריט (איור 11b, ראה [6]). באופן קפדני, הראשונים מבטיחים שוויון של EMF במעגלים עם Z1 ו-Z2, לכן תנאי (2) תקף רק אם תנאי (1) מתקיים. עבור מערכות סימטריות, תנאי (1) מתקיים. אבל האחרון פשוט מייצג התנגדות גדולה ל-IC הנוכחי (ורק אליו). לכן, אנו יכולים להניח שהזרם Ic בנקודה שבה הכבל מחובר לאנטנה קרוב לאפס, לכן, I1~I2. עם זאת, חיסלנו רק סיבה אחת לזרמי מצב נפוץ. ברמקול א-סימטרי (עם א-סימטריה גיאומטרית או עם עירור א-סימטרי), המשטח החיצוני של הצמה עדיין מושפע משדה הסמוך של האנטנה ללא פיצוי.

אפקט אנטנת מזין
איור 11

מבודדי קווים (LI) משמשים להפרדה חשמלית של פני השטח החיצוניים של מעטפת ההזנה לאזורים שאינם מהדהדים כדי להחליש את זרמי המצב המשותף המושרה על ידי שדה הקרוב ברמקול לא מאוזן. לשם כך, לאורך הנתיב של זרמי מצב משותף, יש צורך לספק התנגדות גבוהה במספר מקומות עם מרווח של l/4. בתור LI, אתה יכול להשתמש גם בהתקני מצערת תהודה וגם א-מחזורית מסוג C-BALUN 1:1 (איור 11, b ו-c). למעשה, C-BALUN 1:1 הוא מבודד קווים המשמש לאיזון. נקבע כי ליעילות טובה של LI א-מחזורית, העכבה של פיתול המשרן חייבת להיות לפחות 2...3 קילו-אוהם. אם אי אפשר לעשות משרן קומפקטי על טבעת פריט מכבל עבה, אפשר לעשות סליל מכבל ללא ליבה מגנטית או להכניס משרן קטן למרווח בכבל (גם המוליך המרכזי וגם הצמה! ) לפי איור. 11b, מלופף בקו דו-חוטי המתאים לעכבה האופיינית של הכבל ולעוצמת המשדר. מכשיר כזה אינו מוביל להפסדים גדולים, שכן עם התנגדות גבוהה זרם המצב המשותף אינו משמעותי. במקרה זה, הליבה המגנטית אינה ממוגנטת חזק, מה שאופייני לכל מכשירי ה-LI וה-balun מסוג זה.

סופגים של גלי זרם פני השטח במצב משותף על מזין קואקסיאלי מיוצרים באמצעות ציפויים של חומרים דיאלקטריים פרומגנטיים או אובדניים. דוגמה לכך היא התקנה של טבעות פריט או צינורות על מזין קואקסיאלי. להנחתה טובה בטווחי ה-HF, תזדקק ל-50-70 טבעות (איור 12) עשויות פריט עם חדירות מגנטית ראשונית m = 400...1000. הפער בין צמת הכבל לטבעת צריך להיות מינימלי. בולם מסוג זה יכול להיחשב כמבודד ליניארי מבוזר עם הפסדים.

אפקט אנטנת מזין
איור 12

הנחתה משמעותית של הזרם המשותף מתרחשת גם כאשר יש דיאלקטרי עם הפסדים סביב הכבל (מים, אדמה, בטון). אתה יכול לאמת זאת אפילו על ידי כריכת האצבעות סביב אזור הכבל עם אנטיד המתח. במובן זה, רצוי להניח את הכבל לא בשטח פנוי, אלא בתעלת אוורור (לאורך קיר, באדמה וכו'), שלא לדבר על ציפויים מיוחדים של הכבל בתרכובות המכילות גרפיט.

בואו נשקול אמצעים ואמצעים אפשריים למאבק ב- AEF-1 במצבים שונים.

1. אנטנה סימטרית, מזין סימטרי:

- הבטחת סימטריה גיאומטרית של הרמקולים ביחס לקרקע;

- הבטחת סימטריה חשמלית של חיבור הרמקול (מזין) לתחנת הרדיו (בפרט, BALUN בין המזין לתחנת הרדיו, אם לא מסופק חיבור מזין סימטרי לתחנה).

2. אנטנה סימטרית, מזין א-סימטרי (קואקסיאלי):

- מכשירי איזון:

V-BALUN עם רמקול סימטרי גיאומטרי (איור 13, א), אולם עם רמקול א-סימטרי משמעותית זה לא יעזור (איור 13, ב) ויידרש C-BALUN;

אפקט אנטנת מזין
איור 13

- בידוד RF של המשטח החיצוני של צמת המזין בנקודת החיבור לאנטנה הוא למעשה C-BALUN (איור 13, c עבור אורך כבל שאינו מהדהד; איור 13, ד עבור תהודה);

- ריסוק המשטח החיצוני של צמת המזין לאורך ה-HF (סדרת מבודדי HF ליניאריים LI, לפחות שניים, עם גובה של l/4, החל מהאנטנה);

- בולמי גלים במצב משותף (טבעות פריט);

- איזון גיאומטרי של הרמקולים (אם יש מכשיר איזון);

- בחירת אורך מזין לא מהדהד (איור 13, ג).

3. אנטנה לא מאוזנת, מזין מאוזן (לא לעתים קרובות, אבל בשימוש):

- הבטחת סימטריה גיאומטרית של הרמקולים;

- הבטחת חיבור סימטרי של המזין משני הצדדים.

4. אנטנה לא מאוזנת, מזין לא מאוזן (אחד השילובים הנפוצים ביותר והבלונים הפגיעים ביותר מסוג V-BALUN לא עוזרים כאן):

- C-BALUN כמבודד ליניארי בנקודת החיבור של המזין לאנטנה (מספק lc=0 בנקודה זו - מידה כאן הכרחית, אך לרוב אינה מספקת);

- משקולות נגד רבע גל, כוסות על צמת הכבל, משנקים נעילה, לולאות וסלילי כבל;

- ריסוק המשטח החיצוני של צמת המזין לאורך ה-HF (סדרת מבודדי HF ליניאריים LI באנטי-צמתים זרם אפשריים דרך l/4);

- בולמי גל זרם במצב משותף (טבעות פריט);

- בחירת אורך מזין לא מהדהד.

כמה דוגמאות למאפייני אנטנת GP ניתנות באיור 14:

אפקט אנטנת מזין
איור 14

a - ללא דיכוי AEF, אורך תהודה;

ב - השפעה של בחירת אורך כבל לא מהדהד;

c - C-BALUN באורך תהודה;

ד - C-BALUN פלוס LI;

e - C-BALUN פלוס שני LI (השווה עם איור 4 ללא AEF).

הארקה יכולה להחליש משמעותית את ה-AEF, אבל לא תמיד, אלא רק אם יש מעבר לאורך לא תהודה של המזין + קו חוט הארקה. אם, בהיעדר הארקה, לכבל שלך כבר יש אורך לא מהדהד (מה כשלעצמו אינו מבטיח את היעדר AEF), אז בנוכחות הארקה, האורך האפקטיבי של המזין וקו ההארקה עלול להתקרב ל המהדהד. יתרה מכך, במקרים בהם הארקה רחוקה או שחוט ההארקה משמש לציוד אחר, רצוי לנטוש לחלוטין את הארקת ה-RF, תוך שמירה על הארקת ההגנה בלבד (כדי להגן מפני השפעות קצרים וחשמל סטטי). האמצעי הפשוט ביותר לניתוק HF טוב מרשת אספקת החשמל ומקו ההארקה הוא משנק מסנן על טבעת פריט העשויה מרשת מקבילה וחוטי הארקה (איור 15).

אפקט אנטנת מזין
איור 15

באיור. איור 16 מציג תרשים כללי של דיכוי AEF באמצעים הטכניים שנדונו לעיל.

אפקט אנטנת מזין
איור 16

הבה נפרט את הכיוונים הכלליים של המאבק נגד ה-AEF:

- לצפות ולבטל את האפשרות של AEF בשלב התכנון;

- לנקוט באמצעים מירביים סבירים כדי למנוע את התרחשותו;

- דיכוי טוב של AEF מובטח על ידי שימוש משולב במספר מהאמצעים המפורטים לעיל;

- לאחר התקנת הרמקול, בדוק את נוכחותו של AEF ובמידת הצורך החליש אותו באמצעים זמינים;

- לבצע ניטור קבוע או תקופתי של ה- AEF במהלך הפעולה;

- יש צורך בהחלט לדכא AEF מטעמי בטיחות כאשר הספק המשדר הוא יותר מ-100W.

אמצעי בקרה AEF מהסוג הראשון

כדי לבדוק, לנטר ולבצע עבודה לדיכוי AEF, יש צורך באמצעי בקרה. במצב שידור, הבקרה מתבצעת באמצעות אינדיקטורים פשוטים. הפשוטה שבהן היא נורת ניאון. מחוון מצביע של זרמים במצב משותף יכול להתבצע על בסיס שנאי זרם על ליבה מגנטית טבעת העשויה מדרגת פריט M55NN-1 בגודל סטנדרטי K65x40x6 (איור 17, א). הפיתול הראשוני הוא כבל מושחל לטבעת, הפיתול המשני הוא L1 ובעל 10 סיבובים של חוט PEV-2 בקוטר 0,15 מ"מ. רצוי להתאים את רגישות ראש המדידה. הטבעת מועברת לאורך הכבל כך שהיא תמיד במרכז הטבעת (איור 18, א).

אפקט אנטנת מזין
איור 17

מחוון חיוג של השדה החשמלי (ראה איור 17b) הוא די פשוט לביצוע. אורך הזרועות WA1, WA2 של האנטנה אינו עולה על 20 ס"מ. בעת הזזת קצה אחת הזרועות לאורך הכבל (איור 18,א), יש לוודא שהמרחק בין קצה זה לכבל לא משתנה.

אפשר כמובן גם סוגים אחרים של מחוונים: עם מעגל מגנטי נתיק, עם מסך אלקטרוסטטי, תהודה או פס רחב, עם מגבר, אור או קול וכו'.

הזזת המחוון לאורך המזין במצב שידור, עקוב אחר תגובתו. בנוכחות AEF, ניתן לקבוע את המיקום ולהעריך את רמות האנטי-נודים (מקסימום) של זרם או מתח.

ניטור AEF במצב השידור מתבצע גם באמצעות מכשירים באמצעות גנרטור מעבדה (LGS) ומקלט (איור 18, א). עם זאת, ייתכן שהתוצאה לא תתאים ל-AEF האמיתי אם מחולל האותות ממוקם ומוארק בצורה שונה מהמשדר שלך. הרבה יותר נוח לשלוט ב-AEF במצב קליטה (איור 18,6). כאן האנטנה מחוברת למקלט שלה, רק צריך לוודא שאם אין חיבור בין הגנרטור לכבל, האות מהגנרטור לא נכנס למקלט דרך האנטנה.

אפקט אנטנת מזין
איור 18

שימוש ב-AEF

באופן כללי, מאמינים כי AEF תמיד רע לכולם. אבל לפעמים, בעזרת התפלגות שנוצרה באופן מלאכותי של זרם ה-common-mode של המזין, אפשר לשפר כמה מאפיינים של מערכת הרמקולים (בדרך כלל במחיר של הידרדרות אחרים).

שימוש ב-AEF לשיפור SWR על ידי בחירת אורך המזין.

SWR גבוה יכול להזיק למשדר אם אין לו הגנה אוטומטית (הפחתת הספק או פשוט כיבוי). חובבי רדיו כבר מזמן שמו לב שלפעמים אפשר לשפר את ה-SWR על ידי שינוי אורך המזין. עם זאת, לא כולם מבינים נכון את טבעה של תופעה זו. זה מוסבר על ידי התלות של עכבת הכניסה המורכבת של הרמקול, ולכן ה-SWR, באורך המזין בנוכחות AEF (ראה איור 8 בחלק הראשון של המאמר). בפרט, ירידה ב-SWR יכולה להתרחש כאשר עוברים מאורך כבל תהודה לכבל שאינו תהודה (שניתן לבדוק בקלות באמצעות מחוון). ייתכן שהפתרון הטוב ביותר יהיה לחסל את הגורמים ל-AEF באמצעות שיטות יעילות יותר, המתוארות לעיל.

שימוש ב-DEF לשיפור דפוס הקרינה.

בניתוח התלות של הרווח של אנטנות אנכיות באורך המזין, ניתן להבחין כי AEF לא תמיד מוביל להידרדרות. אם השדה בכיוון הרצוי ועם הקיטוב הרצוי מזרמי הזנה מתווסף בפאזה עם השדה מזרמי האנטנה, ניתן לקבל רווח נוסף. הדוגמאות הבולטות והשימושיות ביותר לשיפור זה הן יצירת משקל נגד סימטרי מקטע של מזין ליצירת אנטנות אנכיות באורך כולל של 2xl/4, 2xl/2 ו-2x5l/8. במקרה הפשוט ביותר, זה נעשה באמצעות משנק כיבוי עם תגובת אינדוקטיבית של לפחות 2000 אוהם. על מנת להחליש ביעילות את הזרמים לאורך המזין בחלק ה"לא בשימוש" שלו, רצוי להתקין משנק אחד או שניים נוספים כאלה מתחת לראשי במרווחים של l/4. כתוצאה מכך, ניתן לקבל דיאגרמות במישור האנכי הקרובות לאידיאלי (איור 19). עבור אנטנות אנכיות, זו אולי הדרך הקלה ביותר לשפר את ביצועי הרמקולים כשהם מוזנים מלמטה. אתה רק צריך לוודא שאין תהודה טפילית של התורן והחבר'ה.

אפקט אנטנת מזין
איור 19

היעדר AEF מורגש הוא הדרישה הראשונה והעיקרית עבור כל מערכות הזנת אנטנה [8]. האנטנה של מתקן רדיו חייבת להיות המקור והמקלט היחידים של פליטת רדיו.

הבעיות הקשורות ל-AEF הן חמורות למדי וצריכות להיפתר כבר בשלב התכנון של התקני מזין אנטנה.

בעת תכנון אנטנות, יש לכלול התקנים כדי להפחית את AEF. יצרני אנטנות צריכים לפתח הנחיות מתאימות להתקנת אנטנה ומיקום מזין. חשוב למשתמשים לדעת את הגורמים והביטויים של AEF, כדי להיות מסוגלים למנוע, לשלוט בהם ולהילחם בהם. יש לקחת בחשבון את האפשרות להופעת שדות חזקים ליד המזין בעת קביעת בטיחות אלקטרומגנטית ועריכת דרכון סניטרי.

ספרות

1. Pistolkors A. A. אנטנות קליטה. - מ.: סוויאזטקיזדאת, 1937.
2. סטפנוב ב' זה לא קורה! - רדיו, 1999, מס' 6, עמ'. 65.
3. Hu Shudao. משפחת באלון. - Microwave Journal, 1987, ספטמבר, עמ' 227-229.
4. Belrose J., VE2CV. Transforming the balun.-QST, 1991, June, p. 30-33.
5. Beketov V., Kharchenko K. מדידות ובדיקות בתכנון והתאמה של אנטנות רדיו חובבות. - מ.: Svyaz, 1971.
6. זכרוב V. התאמת התקנים על ליבות מגנטיות פריט. - רדיו, 1987, מס' ב, עמ'. 26-29.
7. מקסוול וו., W2DU. כמה היבטים של בעיית הבלונים. - QST, 1983, March, p. 38-40.
8. Pistolisors D. D. אנטנות. - מ.: סוויאזיזדאת, 1947.

מחברים: אנטולי גרצ'יקין (UA3TZ), דמיטרי פרוסקוריאקוב, ניז'ני נובגורוד; פרסום: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

ראה מאמרים אחרים סעיף אנטנות. תֵאוֹרִיָה.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מיקרו-חלקיקים באירוסולים מגבירים את הגשם והרוח 10.02.2018

חוקרים מאוניברסיטת מרילנד חקרו כיצד חלקיקים בגדלים שונים שעפים באטמוספירה משנים את עוצמת הגשם, הרוח ואירועי מזג אוויר אחרים. הם גילו שחלקיקי אירוסול קטנים מאוד (קוטר של עד 50 ננומטר) מאיצים באופן משמעותי הסעה ומשקעים.

הניסויים בוצעו במדינת אמזונס בברזיל, שם האוויר עדיין נקי למדי. מקום כזה נבחר כדי למזער את ההשפעה של אותם חלקיקים שכבר נמצאים באטמוספירה באזור. תופעות מזג האוויר על חלק ממדינת אמזונס נצפו בעזרת מכשירים מיוחדים. כמו כן בנינו מודלים ממוחשבים של השפעת חלקיקי אירוסול קטנים מאוד על לחות האוויר ויצירת טיפות מים גדולות בעננים.

התברר שחלקיקים קטנים מאוד אוספים סביבם טיפות מים באינטנסיביות רבה, אם אין כמעט חלקיקים מוצקים גדולים יותר באטמוספירה. זה בולט במיוחד באקלים חם ולח, כמו בשטח האמזונס. כאשר נוצרות טיפות מים, חום משתחרר, והאוויר המחומם בחום זה עולה במהירות, כלומר מתרחשת הסעה אינטנסיבית. במקרה זה, הלחות היחסית של האוויר יכולה לעלות באופן משמעותי על 100 אחוז. הזרמים האטמוספריים נעשים חזקים יותר, וכתוצאה מכך המשקעים מואצים והרוח מתגברת.

בעבר חשבו שחומר חלקיקי בקוטר של פחות מ-50 ננומטר פשוט קטן מכדי למלא תפקיד משמעותי בתופעות אטמוספריות. לכן, הם כמעט ולא נחקרו בהקשר זה. התוצאות שהתקבלו מצביעות על כך שזיהום אנתרופוגני של האטמוספירה והשפעת זיהום זה על מזג האוויר והאקלים באים לידי ביטוי גם במקום שבו אנשים אינם פעילים. אכן, חלקיקי אירוסול קטנים מאוד, בשל משקלם הנמוך במיוחד, יכולים להינשא למרחקים גדולים יותר מאשר גדולים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ 64 שכבות V-NAND Flash ו-SSD

▪ טלסקופ PICTURE-C

▪ צג OLED של 10000 PPI

▪ זירה ניטרלית באקלים

▪ כל תכונות המולטימדיה של HSPA בשבב אחד

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר מגברים בתדר נמוך. בחירת מאמרים

▪ מאמר מציפורניים צעירות. ביטוי עממי

▪ מאמר האם פרפרים יכולים להריח? תשובה מפורטת

▪ כתבה מפעיל מכונות עיבוד עץ העוסק בעיבוד חלקי עבודה במכונות חיבור קצה. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר שיחות מוזיקה עם צלצול אוטומטי של מנגינות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר חריטה אלקטרונית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר