המיסטיקה של אנטנות קצרות. תכנית, תיאור

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

המיסטיקה של אנטנות קצרות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אנטנות. תֵאוֹרִיָה

כשאנשים רוצים לשבח את הרגישות הגבוהה של מקלט, הם אומרים לעתים קרובות שהוא יכול לקבל אותות מתחנות רדיו אפילו על "חתיכת חוט". במאמר זה, המחבר מוכיח באופן תיאורטי וניסיוני ש"חתיכת החוט" הידועה לשמצה רחוקה מהאנטנה הגרועה ביותר, ואם היא מתאימה כראוי לכניסת המקלט, היא יכולה לספק מתח אות גבוה מאוד.

לקליטת שידור על גלים ארוכים ובינוניים, הם היו בעבר בשימוש נרחב, וגם עכשיו, למרות השימוש הנרחב באנטנות מגנטיות פריט, עדיין נעשה שימוש לעתים קרובות באנטנות חשמליות בצורת חתיכת חוט רגיל הממוקם אנכית. כאשר עובדים עם אנטנה כזו, נדרשת הארקה או משקל נגד לקבלת קליטה טובה. במקרה הפשוט ביותר, גוף המקלט משמש כמשקל נגד, ואם הוא מופעל מהרשת, אז המשקל הנגדי יהיה החוטים של כבל החשמל ורשת החשמל עצמה. לעתים רחוקות נעשה שימוש באנטנות חוט אופקיות, שכן כל תחנות הרדיו של טווחי DV ו-MF פולטות גלים אך ורק עם קיטוב אנכי, הקשור למאפיינים של פני כדור הארץ, הקרובים לתכונות המוליך לטווחים אלה.

חובבי רדיו, במיוחד אלה שהתנסו במקלטי הרווח הישיר הפשוטים והלא מספיק רגישים, יודעים שאנטנות חוט קצרות הן יעילות מאוד, בפרט, חתיכת חוט באורך 1...2 מ' מפתחת לעתים קרובות אות הרבה יותר גדול מאשר פריט. אַנטֶנָה. מה הסוד? הרי אורך אנטנת חוט קצר לאין שיעור מאורך הגל, ולפי כל הקנונים היא לא אמורה להיות יעילה. ניסיונות לנתח את פעולתה של אנטנת קליטת רדיו אנכית קצרה, כמו גם הרצון לייעל אותה, הובילו לתוצאות מעניינות מאוד ואפילו מפתיעות, שהמחבר מציע לקוראים סקרנים.

אופטימיזציה, במובן של קבלת המתח המרבי בכניסת המקלט (כלומר מתח, לא הספק!), הסתכמה בביטול קבל מעגל הכניסה והחלפתו בקיבול של האנטנה עצמה, כפי שמוצג באיור. 1. במקרה זה, התנגדות הכניסה של בקרת תדר ה-RF הונחה גדולה לאין שיעור, וזה קרוב לאמת כאשר משתמשים בטרנזיסטור אפקט שדה על ה-LW וה-MW. קיבול הקלט של מגבר ה-RF והקיבול של הסליל מסוכמים עם הקיבול של האנטנה. לא ניקח אותם בחשבון בניתוח.

המיסטיקה של אנטנות קצרות

באיור. איור 1 מציג גם את התפלגות הזרם באנטנה, המייצגת את הקטע הראשוני של סינוסואיד. עם דיוק מספיק זה יכול להיחשב משולש. החלפתו במלבן מאותו שטח, נקבל את הגובה האפקטיבי של האנטנה h, השווה למחצית הגובה הגיאומטרי שלה.

השראות של הסליל נבחרה כך, יחד עם הקיבול של האנטנה, היא משיגה תהודה בתדר המתקבל. המעגל המקביל של המעגל המתקבל מוצג באיור. 2.

המיסטיקה של אנטנות קצרות

בתהודה, התגובה הקיבולית של האנטנה - Xc שווה ל-Xt האינדוקטיבי (בערך מוחלט) והריאקטנסים מפצים זה את זה, לכן הזרם במעגל הוא מקסימלי ושווה ל-e/R, כאשר e הוא ה-emf של האות שפותח באנטנה (e = Eh: E - שדות מתח), ו-R הוא ההתנגדות הפעילה של המעגל. מכיוון שהמתח בכניסת ה-RF (U) מוסר מהסליל, הוא שווה לזרם במעגל כפול התגובה האינדוקטיבית של הסליל: U = EhXL / R.

יש לנו נוסחה פשוטה לחישוב המתח שפותחה על ידי האנטנה המתוארת. הערך המוחלט של הפרמטר XL =Xc נקבע לפי אורך האנטנה (קיבולת האנטנה היא 7...15 pF למטר אורך) ותדר האות המתקבל f. לכן Xc = 1/2πfC. קל למצוא גם את השראות המתאימה: L = XL /2πf. E חייב להיות ידוע, אה ניתן למדוד עם סרגל. אבל ניתן לפשט עוד יותר את הנוסחה על ידי ציון שהיחס XL/R אינו אלא גורם האיכות Q של מעגל האנטנה: U = EhQ. עם אנטנה קצרה, גורם האיכות של המעגל כולו שווה כמעט לגורם האיכות של הסליל.

כדוגמה, בוא נחשב אות מתחנת רדיו למרחקים ארוכים או אמצע גל לא רחוקה עם עוצמת שדה של 10 mV/m, הנקלטת על פיסת חוט באורך 2 מ' (h = 1 מ'). הבה נגדיר את גורם האיכות של מעגל האנטנה שווה ל-100. לאחר ביצוע הכפלות פשוטות של מספרים, אנו מגיעים לתוצאה מפתיעה מאוד - U = 1 V! מתח זה מספיק כדי לזהות אות גם ללא מגבר תדר. אבל חייבים לעשות כמה אזהרות. ראשית, לסליל חייבת להיות השראות גדולה למדי. בדוגמה שלנו, אפילו באמצע טווח ה-MV בתדר של 1 מגה-הרץ, תגובת ה-XL היא בערך 10 קילו אוהם. השראות היא כ-1.5 mH, ועכבת התהודה של מעגל האנטנה, שווה ל-XLQ, קרובה ל-1 MOhm. התנגדות הכניסה של המגבר או הגלאי צריכה להיות אפילו גדולה יותר. זה המחיר שיש לשלם עבור המתח הגבוה שפיתחה האנטנה.

נשאלת השאלה: האם ניתן להשתמש בסליל השראות גדול במעגל של איור. 1 להחליף במעגל נדנוד רגיל? כמובן, זה אפשרי, אבל מתח האות שפותח על המעגל יהיה פחות. חוסך מהקורא ניתוח מתמטי שגוזל זמן רב, נאמר רק שמתח האות יורד (בערך) ביחס ליחס בין קיבול האנטנה לקיבול המעגל הכולל. זה מוסבר על ידי העובדה שזרמים תגובתיים נוספים, הזורמים דרך ההתנגדות של סליל R, גורמים גם להפסדים נוספים. ברור שגם הקיבול של הסליל עצמו וקיבול הכניסה של מגבר ה-RF ממלאים תפקיד מזיק, ומפחיתים את המתח שפותח. בדוגמה שניתנה, שימוש בסליל גל בינוני סטנדרטי עם השראות של 200 μH עם קבל של כ-130 pF מחובר במקביל אליו כדי לכוונן לתדר של 1 מגהרץ. נקבל מתח אות של בערך 0,15 וולט במעגל, שבאופן כללי הוא גם לא קטן!

בהמשך, למען העניין, נניח שהסליל אידיאלי ואין לו הפסדים. כעת המעגל המקביל ייראה כמו באיור. 3. אגב, במקרה זה ניתן להפחית ללא כאב את השראות הסליל ולחבר קבל לולאה במקביל. המעגל המתקבל יצטרך להיות מכוון לתדר מעט גבוה יותר מהרצוי, שבו תהיה לו התנגדות אינדוקטיבית, ככל שהניתוק יהיה קטן יותר. בבחירת הניתוק, נקבל את התגובה האינדוקטיבית של המעגל Xt, שווה בדיוק לתגובה הקיבולית של האנטנה - Xc, ושוב אנו מגיעים למעגל המקביל באיור. 3. בפועל, הכוונון נעשה כרגיל, על בסיס מתח האות המרבי במעגל, ומתאים לתהודה המדויקת של המעגל בתדר הרצוי, תוך התחשבות בקיבול האנטנה.

המיסטיקה של אנטנות קצרות

מהי כעת ההתנגדות הפעילה של מעגל האנטנה? בעבר זה היה מורכב מהתנגדות האובדן של הסליל והתנגדות הקרינה של האנטנה, והאחרונה הייתה קטנה בהרבה, והזנחנו אותה. כעת ההתנגדות לאובדן של הסליל היא אפס, הקבל, אם קיים, גם הוא כמעט ללא הפסדים, ורק התנגדות הקרינה נשארת. כידוע מהתיאוריה, עבור אנטנות קצרות Rizl = 1600h/λ2. החלפת ביטוי זה בנוסחה שקיבלנו עבור המתח שפותח על הסליל, נקבל U = EXLλ2/1600h, כלומר, כאשר האנטנה מתקצרת, המתח אפילו עולה!

אני צופה התנגדויות; התוצאה הפנטסטית הזו הושגה, הם אומרים. לתנאים לא מציאותיים, כלומר כאשר אין הפסדים בסליל, וגורם האיכות שלו נוטה לאינסוף. כמובן, אף אחד לא הולך לשים סליל בהליום נוזלי כדי להשיג מוליכות-על ולהשיג אפס הפסדים - למרות שניתן לעשות זאת, זה יהיה יקר מדי ובעייתי. דרך נוספת ידועה זה מכבר ונמצאת בשימוש נרחב - פיצוי על הפסדים בסליל באמצעות משוב חיובי, או התחדשות. כאשר מתקרבים לסף העירור העצמי ברגנרטור, גורם האיכות המקביל של המעגל עולה משמעותית, ואיתו מתח האות והרגישות עולים. מסתבר שהאגדות על איכויות הקבלה יוצאות הדופן של מכפילי Q באמצעות רגנרציה במעגל הקלט לא צצו משום מקום!

בגלים ארוכים ובינוניים, רגנרציה במעגל הקלט אינה משמשת לעתים קרובות, בעיקר בגלל שעם מקדם איכות גבוה פס המעבר (B) מצטמצם והתדרים הגבוהים יותר של ספקטרום האודיו של אותות AM נחלשים, בגלל B = f/Q. אבל בגלים קצרים הפסים הנדרשים צרים יותר והתדרים גבוהים יותר, כך ששם ניתן רק לברך על גורם האיכות הגבוה יותר של מעגל הקלט. לפי מידות המחבר, בהחלט ניתן להשיג מקדם איכות יציב למדי של 10 במכפיל Q מעוצב היטב. בוא נחשב איזה מתח יתפתח אות חלש למדי עם E = 000 µV/m באנטנה שלנו באורך 10 מ' המחוברת למעגל כזה: U = EhQ = 2 V. הערות, כמו שאומרים, מיותרות.

כדי לאשר זאת, המחבר הרכיב את המכשיר המוצג באיור. 4. זהו גלאי "מקור" המבוסס על טרנזיסטור אפקט שדה (פעם יוצרו גלאים בעלי תכונות דומות על מנורות ונקראו קתודה). ההתנגדות במעגל המקור נבחרה להיות די גדולה, הטרנזיסטור פועל בסמוך לחתוך, על העיקול התחתון של המאפיין ולכן מזהה היטב את אות AM. הטיית שערים גדולה (ביחס למקור) מבטיחה עכבת כניסה גבוהה, ומשוב שמע של 100% מספק עיוות נמוך. קבלים C2 ושרשרת R3C4 מסננים רכיבים בתדר גבוה, והנגד המשתנה R4 משמש כבקרת עוצמת הקול. ממנו נשלח אות קול ל-UMZCH פשוט (V. Polyakov. "מגבר אוניברסלי 3CH." - רדיו. 1994. מס' 12. עמ' 34, 35).

קבל מעגל הכניסה מחליף את הקיבול של האנטנה, הסליל וקיבול הכניסה של הטרנזיסטור. האנטנה היא חתיכת חוט של מטר וחצי המתוחה משולחן העבודה לחלון, וההארקה היא צינור ההסקה המרכזי מתחת לחלון. הסליל נלקח מוכן, מהאנטנה המגנטית של מקלט DV תעשייתי. הוא הכיל כ-250 סיבובים של חוט PEL 0,2, מלופף בסיבוב שכבה אחת כדי להפעיל מסגרת בקוטר 12 מ"מ. עבור כוונון, נעשה שימוש במוט מגנטי של אותה אנטנה, שנדחף לתוך הסליל. בשל הקיבול הקטן, המעגל היה מכוון לתדרים של גל אמצע. ארבע תחנות רדיו במוסקבה פיתחו אות מ-0,5 עד 1,5 וולט בשער הטרנזיסטור, כך שהתיאוריה אושרה לחלוטין - היה צורך להגדיר את בקרת עוצמת הקול למינימום!

מדידת המתח בתדירות הגבוהה בשער לא הייתה קלה כלל - לא ניתן לחבר אוסילוסקופ לשער בגלל האות המועבר. בדיקת האוסילוסקופ הייתה מחוברת למקור, במקום הקבל C2. במקרה זה, הזיהוי נעשה גרוע יותר, אך הטרנזיסטור שידר אות בתדר גבוה במצב עוקב מקור. הפחתת הקיבולת C2. ניתן לראות התחדשות ואפילו עירור עצמי. משוב מתקבל באמצעות מעגל קיבולי בעל שלוש נקודות. נוצר על ידי קיבול מקור השער והקבל C2. עם התחדשות מספקת אפשר היה להאזין לתחנות רחוקות בשעות הערב.

עובדה מעניינת היא זו: כאשר במהלך הניסוי נתלש חוט האנטנה מהמעגל, הקבלה של תחנות מוסקבה נמשכה (אם כי בנפח נמוך בהרבה) על מוט הפריט.

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

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

גודלה פרה בגודל של כלב 19.12.2017

דסטין פילארד האמריקאי החל לגדל פרות מיניאטוריות, שגודלן אינו עולה על 88 ס"מ בקמלים. הפרה הממוצעת יכולה להגיע לגובה של 182 ס"מ, אבל לא הפירורים האלה.

היוזמה של החקלאי זכתה להצלחה מדהימה: הוא כבר מקבל הזמנות למיני פרות מאיווה, שגדלות אך ורק בשביל שקט נפשי, כמו כלבים.

דסטין מדגיש שזה רעיון לא רע - פרות נתפסות בעיקר כחיות מרעה, משק חי, מה שבסופו של דבר מגיע על שולחננו. ומיני פרות זה סיפור אחר לגמרי.

"לרבים יש אישיות, כמו כלבים. הם אוהבים פינוקים ואוהבים לטייל. הם מתחברים לבעליהם, מתרוצצים, מגיבים מאוד, חברותיים, רגועים. הם אוהבים תשומת לב", אומר החוואי.

עוד חדשות מעניינות:

▪ MAX30102 - חיישן דופק וחמצן בדם

▪ ארנב ענק מאובן

▪ מכונית וולוו מזהה חיות על הכביש

▪ לבם של המקהלות המזמרות מסונכרנים

▪ חידוש שקוף

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר אבטחה ובטיחות. בחירת מאמרים

▪ מאמר מאת דיוויד איקה. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר מדוע יש רמזור ברחוב הצר ביותר בפראג? תשובה מפורטת

▪ מאמר מנעולן-מתקן. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר מיישר קבלים Uout ייצוב. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר פוקוס עם קוביות וגפרורים. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

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