|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל אנטנות שידור LW חובבני. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אנטנות HF במספר מדינות (כולל רוסיה), בנוסף לרצועות HF ו-VHF, לחובבי רדיו מוקצה גם קטע קטן ברצועת LW (135,7 ... 137,8 קילו-הרץ). לאחר ניסויים בטווח זה, שבוצעו על ידי צוות RU6LWZ (המגזין דיבר עליהם בגיליון יוני השנה), העניין ב-kDV בקרב חובבי רדיו רוסים גדל באופן ניכר. אנשים רבים היו רוצים להתחיל להתנסות בלהקה זו, אבל הפיתוח שלה נפגע במידה רבה מהיעדר מידע זמין נרחב לגבי איזו טכניקה נדרשת לשם כך. המאמר המוצע מוקדש, אולי, להיבט העיקרי של טכנולוגיית DW - אנטנות שידור. נכון לעכשיו, המשימה העיקרית שצריך לפתור לפיתוח רחב של המזרח הרחוק על ידי חובבי רדיו רוסים היא להגדיל את מספר תחנות המזרח הרחוק המשדרות חובבות. ואכן, לפני קבלת אותות, יש צורך שהם קיימים. אם ב-HF האותות של תחנות חובבים חזקים מאוד גם במרחקים גדולים למשדר, כדי להתחיל ניסויים על ה-LW רצוי מאוד שמקור האות יהיה קרוב יחסית. בעיה זו חריפה במיוחד עבור חובבי רדיו בחלק האסייתי של ארצנו העצומה. זה קצת יותר קל עבור חובבי רדיו החיים בחלק האירופי של רוסיה. במערב אירופה יש לא מעט חובבי רדיו המשדרים על גלים ארוכים, שאותותיהם יכולים להתקבל למרחקים של עד אלף או אלפיים קילומטרים בעבודה עם טלגרף רגיל ועד כמה אלפי קילומטרים בשימוש ב-QRSS (איטי). טלגרף עם עיבוד אותות במחשב). הבעיה העיקרית שצריכה להיפתר על ידי כל חובב רדיו שמתחיל עבודה בטווח LW היא בניית אנטנת שידור. כולם יודעים היטב שב-KB האנטנה משפיעה מאוד על ההצלחה בעבודה, אבל על ה-LW, אולי, ההשפעה הזו גדולה עוד יותר. משדר לתדרים בסדר גודל של 136 קילו-הרץ קל יחסית לייצור. זה לא שונה בהרבה ממשדר KB. אבל האנטנה היא עניין אחר לגמרי! מאפייני האנטנה תלויים באופן יסודי ביחס בין אורך הגל לממדי האנטנה, ואורך הגל המתאים לפס 136 קילו-הרץ החובבני הוא כ-2,2 ק"מ, שהם יותר מפי עשרה מאורך הגל המקסימלי ששימש בעבר חובבני רדיו. אנטנות LW שונות באופן משמעותי מאלה הנפוצות ב-HF. העתקה ישירה של אנטנות KB על ה-LW היא בלתי אפשרית, שכן יתקבלו אנטנות בגדלים שאינם נגישות לחלוטין לחובבי רדיו. בנוסף, ב-LW לרוב לא ניתן להציע עיצוב רדיו חובבני ספציפי של אנטנת השידור. זה נקבע במידה רבה על ידי התנאים המקומיים, וככלל חובב הרדיו צריך לעצב את האנטנה בעצמו. למרות שזה לא קשה, מכיוון של-LW אין את מגוון סוגי האנטנות הנצפה ב-KB, בכל זאת, התכנון של אנטנת ה-LW דורש הבנה מסוימת של מה הפרמטרים שלה, כיצד הם משפיעים על פעולת האנטנה, במה הם תלויים וכיצד משפרים את פעולתו של מכלול השידור כולו, המורכב ממשדר ואנטנה. כל זה הניע את המחבר לכתוב מאמר זה, הדן בעקרונות הבסיסיים של יצירת אנטנות שידור LW חובבניות. כמובן שאת רוב החומר המובא במאמר ניתן למצוא בספרות מקצועית, אך טרם התקיימה מצגת כזו במיוחד לחובבי רדיו. זה לא מפתיע, שכן להקת LW הפכה זמינה לחובבי רדיו לאחרונה. המחבר ניסה להימנע מתיאוריה מורכבת, והגביל את עצמו רק למצגת איכותית ולנוסחאות הפשוטות ביותר, אשר בכל זאת נחוצות לעיצוב משמעותי של אנטנה. במקרה זה, תשומת הלב העיקרית ניתנה להבדל המהותי בעיצוב של אנטנות HF ו-LW. עד כמה זה מצליח לשפוט הקורא. תכונה אופיינית של אנטנות LW היא גודלן, הקטן בהרבה מרבע מאורך הגל. זה נכון אפילו עבור תחנות LW מקצועיות, ועוד יותר עבור חובבנים. ואכן, פין רבע הגל לטווח 136 קילו-הרץ, המוכר ל-KB, צריך להיות בגובה של יותר מ-500 מ', כמו זה של מגדל הטלוויזיה של אוסטנקינו! הנקודה החשובה השנייה שיש לקחת בחשבון בעת תכנון וייצור אנטנת שידור LW היא שהקיטוב של הגלים הנפלטים מהאנטנה חייב להיות אנכי בלבד. זה נובע מתכונות כדור הארץ: בתדרים נמוכים כל כך, הוא קרוב למוליך אידיאלי, וגובה כל אנטנת LW אמיתית הוא הרבה פחות מאורך הגל. לא ניתן יהיה להקרין ביעילות שדה חשמלי אופקי מהסיבה הפשוטה שכדור הארץ פשוט "יקצר" את השדה הזה. ליתר דיוק, הסיבה היא שכידוע מהאלקטרודינמיקה, וקטור השדה החשמלי על פני השטח של מוליך אידיאלי הוא תמיד בניצב לפני השטח. כמובן, כדור הארץ עדיין אינו מוליך מושלם, וגובה האנטנה, למרות שהוא קטן, אינו אפס. לכן, נושא השימוש באנטנות שידור נמוכות (בהשוואה לאורך הגל) עם קיטוב אופקי (לדוגמה, דיפול אופקי) על ה-LW הוא מעניין ביותר ודורש ניסויים. אבל אי אפשר להמליץ על אנטנות שידור כאלה לחובב רדיו שרק מתחיל לעבוד על המזרח הרחוק. ניסויים רלוונטיים דורשים ניסיון מוצק, ויש צורך להשוות את האנטנה הניסיונית למשהו ידוע. בשל העובדה שהמידות של כל אנטנת LW אמיתית הם הרבה פחות מרבע אורך גל, ניתן לחלק את אנטנות שידור LW לשתי מחלקות גדולות - חשמלית ומגנטית. אנטנות מגנטיות הן מסגרות סגורות, לרוב בעלות צורה מלבנית, הממוקמות בהכרח במישור אנכי (קיטוב אנכי!) ובעלות ממדים של לפחות עשרות מטרים. כמה חובבי רדיו במערב אירופה ובארצות הברית התנסו באנטנות שידור כאלה והצליחו להקרין כוח לא פחות מאנטנות חשמליות בגודל דומה. אבל עדיין, זה עדיין מחלקה ניסיונית של אנטנות שידור. הסוג העיקרי של אנטנת השידור ב-LW הוא רדיאטור אנכי מקוצר מאוד המוזן ביחס לקרקע. זה האחרון אומר שהקוטב השני לחיבור הגנרטור הוא הארקה. לאנטנות רבות כאלה יש מסה של חוטים המסודרים אופקית. אבל נדגיש שרק החלק האנכי של האנטנה הוא הרדיאטור עצמו, וכל המוליכים האופקיים משרתים אך ורק כדי ליצור את הזרם הגדול ביותר האפשרי והמחולק באופן שווה בחוט האנכי. סוגים מסוימים של אנטנות שידור LW מוצגות באופן סכמטי באיור. אחד.
על איור. 1a מציגה אנטנה בצורה של חוט אנכי ללא עומס קיבולי; באיור. 1b - אנטנה אנכית עם עומס קיבולי בצורה של "מטריה", שיכולה להיות חלק מהחבר'ה התומכים בתורן; באיור. 1, c - אנטנת T תלת-קרן; באיור. 1,d - אנטנת G חד-קרן עם עומס קיבולי משופע; באיור. 1,e - אנטנת T עם קרן בודדת עם עומס קיבולי משופע; באיור. 1, e - אנטנת T חד-קרן עם חלק "אנכי" משופע, באיור. 1, g - אנטנת "קרן אלכסונית". תצורות אנטנה אפשריות אינן מוגבלות לאלו המוצגות באיור. 1. לדוגמה, אפשרית אנטנת G מרובת אלומות. מספר המוליכים המרכיבים את ה"מטריה" (איור 1ב) אינו שווה בהכרח לארבעה. החלק האנכי יכול להיות מורכב גם מכמה חוטים מקבילים או מאווררים וכו'. ברור גם שבמקרים רבים ניתן להשתמש באנטנת HF כאנטנת LW על ידי שינוי אופן הזנתה. לדוגמה, דיפול KB יעבוד היטב כאנטנת T אם תחבר את שני חוטי ההזנה יחד ותפעיל אותם ביחס לאדמה. שימו לב שאף אחת מהאנטנות הללו אינה מופעלת באמצעות כבל קואקסיאלי. כולן הן, כביכול, "אנטנות עם מזין חד חוטי פתוח", למרות שלמעשה "מזין" זה הוא בעצם רדיאטור. חובב רדיו, שחווה שוב ושוב בעיות הקשורות להפרעות טלוויזיה בעת עבודה על KB, עשוי להיות סקפטי מאוד לגבי אספקת חשמל כזו לאנטנה המשדרת. במיוחד כאשר עוד מומלץ לו להשתמש בצינורות מים כהארקה. המחבר ממהר להרגיע אותו: הפרעות טלוויזיה הן בדרך כלל הרבה פחות בעיה ב-LW מאשר בעבודה על HF. בואו ניקח דוגמה מהתרגול. החוט מהאנטנה עבר אל משדר בהספק של כ-50 וואט בגובה של כמה סנטימטרים מעל המכסה העליון של הטלוויזיה. עליה מונחת נורת ניאון שזוהרה בעוצמה בלחיצה על המקש. ויחד עם זאת, הפרעה לקליטת טלוויזיה לא נצפתה כלל! אולי לא תמיד המצב כל כך נוח, אבל ככל הנראה, טלוויזיות אינן רגישות לשדות אלקטרומגנטיים בתדרים נמוכים כל כך. מכיוון שגובה אנטנת ה-LW הוא תמיד הרבה פחות מרבע מאורך הגל, לחלק התגובתי של עכבת הכניסה של רדיאטור חשמלי אנכי תמיד יש אופי קיבולי והוא גדול מאוד בהשוואה לחלק הפעיל של עכבת הכניסה. על מנת שהזרם באנטנה יגיע לערך משמעותי, יש לפצות את החלק הקיבולי של התנגדות הכניסה של האנטנה על ידי השראות, שהריאקטנס שלה שווה בערכה המוחלט לריאקטנס של קיבול האנטנה. לפיכך, השימוש בסליל הארכה ב-DW הוא חובה לחלוטין (הסליל אינו מוצג באיור 1). סליל ההארכה מחובר בסדרה עם האנטנה. על מנת שניתן יהיה להעריך את השראות הדרושה של סליל ההארכה, יש צורך לדעת את הקיבול של האנטנה, שהוא פרמטר חשוב מאוד של אנטנת המשדר LW. ככל שהקיבול של האנטנה גדול יותר, יש צורך בהשראות של סליל ההארכה נמוך יותר. בהתאם לכך, ככל שהקיבול של האנטנה גדול יותר, כך יקטן אובדן חסר תועלת של כוח המשדר עקב ההתנגדות האוהמית (אקטיבית) של סליל ההארכה. ואובדן הכוח בסליל ההארכה משמעותי מאוד כאשר עובדים על ה-DW. בנוסף, עם קיבול גדול יותר של האנטנה, המתח עליה יורד, אשר ב-LW, גם עם משדר בעל הספק נמוך יחסית, מגיע ליחידות, או אפילו לעשרות קילו-וולט. הפחתת המתח באנטנה מפשטת את בעיית הבידוד. ישנן סיבות נוספות, שעליהן נדון בהמשך, כאשר נדון במה שמכונה "ההפסדים הסביבתיים", שבגינן יש לשאוף להפוך את קיבול האנטנה לגדול ככל האפשר. הגידול בקיבול הכולל של האנטנה (יחד עם קבלת חלוקת זרם אחידה יותר בחלק האנכי) היא הסיבה שבגללה באנטנות שידור LW מנסים להפוך את החלק האופקי לגדול ככל האפשר ולעתים קרובות מכמה מקבילים חוטים (אנטנות בצורת L ו-T מרובות אלומות). ניתן להעריך את הקיבול של אנטנת DV עם דיוק מקובל לתרגול רדיו חובבני על ידי כלל פשוט: כל מטר של חוט אנטנה (בחלקים האנכיים והאופקיים) נותן קיבול של כ-6 pF של האנטנה. אם מספר חוטים מקבילים זה לזה, אז עם מרחק קטן ביניהם, הקיבול הכולל יורד. לכן, בייצור של אנטנה בצורת L או T עם חלק אופקי רב-קרן, זה צריך, אם אפשר, לשמור על מרחק בין החוטים של לפחות 2 ... 3 מ'. יותר לא הגיוני, ו- מרחק קטן יותר מוביל לירידה בקיבול למטר חוט. ניתן למצוא את התגובה של קיבול האנטנה על ידי הנוסחה הידועה Xc = 1/(2πfС). מכיוון שהתגובתיות של סליל ההארכה חייבת להיות זהה בערך המוחלט, ניתן למצוא את השראות מהיחס בין התגובה לבין השראות XL = 2πfL. למטרות מעשיות, הנוסחאות המתקבלות על ידי החלפת ערך התדר f = 136 קילוהרץ והמרת יחידות המדידה הן נוחות יותר: פיקופראדות, והשראות - במיקרו-הנרים. זה די גס לחישובים משוערים שבתדר של 136 קילו-הרץ, התגובה של קיבול של 1000 pF היא 1000 אוהם ועולה באופן פרופורציונלי עם ירידה בקיבול בהשוואה ל-1000 pF. בהתאם, עבור השראות, כל microhenry נותן בערך 1 אוהם. קל לזכור את המספרים הללו. דיוק גבוה של חישובים לרוב אינו נחוץ, מכיוון שעדיין יהיה צורך לשפר את הערכים המחושבים בניסוי. השפעתם של עצמים המקיפים את האנטנה היא תיאורטית קשה ביותר לקחת בחשבון! כדי לדמיין את סדר הפרמטרים של אנטנה בסביבת רדיו חובבים טיפוסית, בואו נעשה הערכה לדוגמא כזו. שתהיה אנטנה בצורת L או T עם חלק אופקי עם אלומה אחת באורך 80 מ', הממוקמת בגובה 20 מ' אורך החלק האנכי יהיה 20 מ', אורך החוט הכולל יהיה 100 מ'. מ 'הקיבול של אנטנה כזו יהיה בערך 600 pF, כלומר חלק תגובתי של התנגדות הכניסה הוא בערך 2000 אוהם. כדי לפצות על התגובתיות של קיבול האנטנה, יידרש סליל הארכה עם השראות של קצת יותר מ-2000 μH. עלולה להתעורר השאלה, מדוע לא למצוא את השראות של סליל ההארכה, לדעת את הקיבול של האנטנה ולהשתמש בנוסחה למעגל נדנדה קונבנציונלי? כמובן שזה אפשרי וכך. אבל החישוב באמצעות ריאקטנסים מאפשר להעריך, למשל, את המתח על האנטנות בזרם נתון ואת התנגדות האובדן של סליל ההרחבה עם גורם האיכות הידוע שלו. לכן, בדוגמה הנ"ל, ברור מיד שה- המתח באנטנה יהיה כ-2000 וולט לכל אמפר זרם באנטנה. מכיוון שהחלק הפעיל של עכבת הכניסה של האנטנה קטנה בהרבה מהחלק התגובתי, המתח על פני האנטנה בוולט שווה בערך לזרם האנטנה באמפר כפול תגובת האנטנה באוהם. התנגדות ההפסד של סליל, התגובה שלו ומקדם האיכות קשורים בנוסחה פשוטה: Rcat = XL/Q. עם מקדם איכות Q = 200, ההתנגדות לאובדן תהיה 2000/200 = 10 אוהם. הפרמטר השני החשוב ביותר של אנטנת LW הוא הגובה האפקטיבי שלה. מבלי לקחת בחשבון את התלות של הגובה האפקטיבי בפרטי עיצוב האנטנה, נציין שני מקרים מגבילים. הגובה האפקטיבי של חוט אנכי בודד ללא עומס קיבולי בחלק העליון שווה למחצית מהגובה הגיאומטרי שלו. עבור אנטנה בצורת L או T עם קיבול של החלק האופקי גדול בהרבה מהקיבול של החלק האנכי, הגובה האפקטיבי מתקרב לגובה ההשעיה של החלק האופקי של האנטנה מעל הקרקע. נציין מיד שעלינו לשאוף להפוך את הגובה האפקטיבי של האנטנה לגדול ככל האפשר, לפחות 10 ... 15 מטר, ורצוי 30 ... 50. אבל, אולי, 50 מ' הם המקסימום שניתן להשיג בתנאי חובבים רגילים. זה יהיה בערך הגובה האפקטיבי של האנטנה בצורת L או T עם חלק אופקי גדול תלוי בין שני בניינים בני 16 קומות. מדוע גובה אנטנה יעיל כל כך חשוב? העניין הוא שכאשר מימדי האנטנה קטנים בהרבה מאורך הגל, עוצמת השדה שמקבל הכתב היא פרופורציונלית ישירה למוצר (נסמן אותו כ-A) של הזרם באנטנה ולגובה האפקטיבי של האנטנה. , נמדד במטרים. ככל שהגובה האפקטיבי של האנטנה שלך גבוה יותר, האות שלך חזק יותר. ההספק שמקרינה תחנת השידור Rizl (לא להתבלבל עם הספק המוצא של המשדר!) קשור למוצר זה בקשר פשוט (בתדר של 136 קילו-הרץ): Rizl = 0.00033A2. הבה נסתכל על דוגמה כדי להבין את הערכים המתקבלים. תן לגובה האפקטיבי של האנטנה להיות 20 מ' עוצמת הזרם באנטנה עם הספק מוצא של משדר של 100 W הוא בדרך כלל בטווח של 1 ... 3A. תן לזה להתברר 2 A. ואז A \u40d 0,5 מטרים וההספק המוקרן יהיה XNUMX W. ניתן לראות מהדוגמה שהיעילות של אנטנות שידור LW חובבניות נמוכה מאוד, מכיוון שרק 0,5% מההספק שנותן המשדר נפלט. וזה עדיין טוב מאוד! לעתים קרובות היעילות היא פחות מ-0,1%. ורק כשמשתמשים באנטנות "ענקיות" (על פי תקני רדיו חובבים), היעילות יכולה להגיע לכמה עשרות אחוזים. דוגמה לכך היא האנטנה של ה-DXpedition הרוסית הראשונה עם גלים ארוכים שנערך על ידי צוות RU6LWZ, כאשר נעשה שימוש בתורן בגובה של יותר מ-100 מ'. היעילות הנמוכה של אנטנות שידור LW חובבני מובילה לכך שעוצמת הקרינה נמדדת בדרך כלל בעשיריות או אפילו מאיות הוואט, ולעתים רחוקות מגיעה לכמה וואטים. אף על פי כן, אפילו עם כוחות מקרינים דלים כאלה, חובבים, המשתמשים בסוגי עבודה מיוחדים (בעיקר QRSS - טלגרף איטי), מנהלים תקשורת למרחקים של אלפים, או אפילו 10 ... 15 אלף קילומטרים! במקביל, טלגרף רגיל מנהל תקשורת במשך כמה מאות, ולפעמים, עם שידור טוב, אנטנות קליטה מיוחדות ורמת הפרעות נמוכה, לאורך אלף עד אלפיים קילומטרים. אנו רואים שהמצב עם שידור אנטנות LW שונה בתכלית ממה שאנו רגילים אליו ב-HF. אם ב-HF היעילות בדרך כלל קרובה ל-100% (למעט אולי פס ה-160 מטר, ואז לא תמיד), אז ב-LW היא קטנה מאוד. אם אנחנו מנסים למקד קרינה בכיוון אחד ב-HF ולפעול עם המושג של רווח, אז ב-LW הקרינה היא תמיד כמעט מעגלית ואין צורך לדבר על הגברה כלשהי. אם אנו שואפים לקבל זוויות קרינה עדינות על ה-HF, זווית הקרינה היא תמיד כמעט זהה על ה-LW. אם ב-HF האנטנה מוזנת בדרך כלל באמצעות כבל קואקסיאלי ואנו שואפים להשיג SWR טוב, אז ב-LW האנטנה תמיד מוזנת ישירות והמושג SWR מאבד את משמעותו. הדבר היחיד שאתה צריך "להילחם" עליו כשעובדים על ה-LW הוא ההספק המוקרן, או, שזה זהה, המספר המרבי של "מטרים באנטנה. הבה נבחן כעת ביתר פירוט כיצד הגובה האפקטיבי של האנטנה תלוי במידותיה הגיאומטריות ובפרטי העיצוב של סוגי האנטנות הנפוצים ביותר. כפי שכבר צוין, הגובה האפקטיבי של חוט אנכי פשוט עם עומס קיבולי בחלק העליון (איור 1a) פשוט שווה למחצית הגובה הגיאומטרי של האנטנה. באופן דומה, הגובה האפקטיבי של אנטנת "קרן אלכסונית" (איור 1, ז') שווה למחצית הגובה של הנקודה העליונה של האנטנה. אם לאנטנה יש עומס קיבולי אופקי (לדוגמה, איור 1, ג), אזי הגובה האפקטיבי hd של אנטנה כזו נקבע על ידי היחס בין הקיבוליות של החלקים Sv ואופקיים Cr אנכיים, כמו גם הגיאומטרי גובה ההשעיה h של החלק האופקי. ניתן למצוא אותו לפי הנוסחה hd \u1d h (0,5-1 / (Cg / Sv + XNUMX)) קיבולים של החלקים האופקיים והאנכיים של האנטנה יכולים להיקבע, כמו עבור האנטנה כולה, על ידי הכלל "6 pF למטר חוט". ניתן לראות מהנוסחה שאם Cg גדול בהרבה מ-Cv, אז הגובה האפקטיבי hd מתקרב לגובה הגיאומטרי p. נדרשת התייחסות מיוחדת למקרים של חלק "אנכי" משופע (איור 1, ו') ושיפוע עומס קיבולי (איור 1,6, ד, ה). אם "החלק האנכי" נוטה, והעומס הקיבולי כמעט אופקי (איור 1, F), אז כמעט שום דבר לא משתנה, רק C מעט עולה בגלל החוט הארוך יותר, והנוסחה נשארת זהה. אם החלק האנכי של אנטנת ה-T מחובר בצורה מדויקת למדי באמצע העומס הקיבולי המשופע (איור 1, ה), הנוסחה פועלת גם היא, רק כ-h אתה צריך לקחת את הגובה מעל הקרקע של הנקודה של חיבור של החלק האנכי לאופקי. באנטנה זו, הרכיבים האנכיים של השדה החשמלי, שנוצרו ע"י שתי זרועות העומס הקיבולי, מתוגמלים הדדית. אבל באנטנה בצורת L (איור 1, ד), או באנטנת "מטריה" (איור .1,6), פיצוי כזה אינו מתקיים. לכן, הנוסחה הופכת שונה במקצת: hd \u0,5d 1h ( 2 + a - a1 / (Cr / Sv + 1)), כאשר \uXNUMXd hXNUMX / h הוא היחס בין הגבהים של הקצוות העליונים והתחתונים של עומס קיבולי. נדגיש כי עבור המקרים המוצגים באיור. 1b ואיור. 1,d לא רצוי להוריד את הקצה התחתון של העומס הקיבולי לקרקע מאוד. זה יקטין את הגובה האפקטיבי ל-0,5 שעות. אם לא ניתן להעלות את הנקודות הללו (לדוגמה, יש רק תורן אחד), עדיף להמשיך את החוטים המרכיבים את העומס הקיבולי לקרקע בעזרת חוט מבודד (אפשר גם להשתמש בחוט, לשבור אותו בשניים או שלושה מקומות עם מבודדים). אם נקודות קיבוע האנטנה נקבעות על פי "המצב המקומי", ולחובב הרדיו אין רצון לעשות חישובים, אז אתה יכול להשתמש בכלל פשוט זה: עליך לשאוף להבטיח שכמות החוט המקסימלית ממוקמת גבוה ככל האפשר (וכפי שיתבאר מהבאות הרחק מעצים, חומות וכו'). ובכן, והגובה הנוכחי - מה קורה! לאחר שעסקנו בגורם הראשון של "הפרמטר הראשי" - מכפלת הגובה האפקטיבי והזרם באנטנה, נשקול במה תלוי הגורם השני - הזרם באנטנה, וכיצד להגדיל אותו. כמובן שעוצמת הזרם תלויה בעוצמת המשדר. אבל לא רק. זה תלוי גם בחלק הפעיל של התנגדות הכניסה R, שהיא, בתורה, הסכום של התנגדות ההפסד Rp והתנגדות הקרינה Rrad, כפי שמוצג במעגל המקביל באיור. 2.
התנגדות הקרינה (באוהם) בתדר של 136 קילו-הרץ נקבעת על ידי הנוסחה Rred \u0,00033d 2hdXNUMX ועבור אנטנות רדיו חובבות היא בדרך כלל לא יותר מכמה עשיריות אוהם. ברוב המוחלט של המקרים, ההתנגדות לאובדן גדולה בהרבה מההתנגדות לקרינה. למעשה, זו הסיבה שמתקבלת יעילות נמוכה, שווה ל-Rizl / (Rizl + Rp). בתנאים אלו, הזרם באנטנה תלוי בעיקר בהתנגדות האובדן, ולהתנגדות הקרינה אין כמעט השפעה על הזרם. ביחס זה של התנגדות לאובדן והתנגדות קרינה נעוצה הסיבה להבדל הרדיקלי בין אנטנות DW ו-HF. ב-KB, שבו עוצמת הזרם באנטנה נקבעת בעיקר על ידי התנגדות הקרינה, אין חשיבות לגודל עוצמת הזרם הזה. האנטנה יכולה להיות "מופעלת על ידי זרם" או "מופעלת על ידי מתח", עוצמת הזרם תהיה שונה, אך הספק הקרינה יהיה זהה. במזרח הרחוק המצב שונה מהותית. הזרם באנטנה נקבע על ידי התנגדות ההפסד, וההספק המוקרן הוא פרופורציונלי לריבוע הזרם. לכן, יש צורך לשאוף להפוך את חוזק הזרם לגדול ככל האפשר, שעבורו יש צורך להפוך את ההתנגדות להפסד קטנה ככל האפשר אם התנגדות ההפסד באנטנה Rp ידועה, אז עם הספק מוצא ידוע של המשדר P, קל למצוא את עוצמת הזרם I באנטנה: I = v (P / Rp). התנגדות אובדן היא סכום ההתנגדות האוהמית של חוט האנטנה, החלק הפעיל של ההתנגדות של סליל ההארכה, התנגדות האדמה ומה שנקרא התנגדות אובדן הסביבה. זה האחרון קשור לאובדי אנרגיה עקב זרמים המושרים בחפצים מסביב (בתים, עצים וכו'). ההתנגדות של חוט הנחושת של האנטנה בקוטר של לפחות 2 מ"מ היא בדרך כלל קטנה מאוד וניתן להתעלם ממנה. חריג עשוי להיות המקרה כאשר החלק האופקי של האנטנה (עומס קיבולי) ארוך מאוד (מאות מטרים) והוא עשוי בצורה של חוט דק אחד. שאר המרכיבים של התנגדות ההפסד הם הרבה יותר גדולים. ההתנגדות לאובדן של סליל הארכה כבר משמעותית, במיוחד בגורמי איכות נמוכים. גורם האיכות הוא היחס בין ההתנגדות התגובתית (האינדוקטיבית) של הסליל בתדר נתון להתנגדות ההפסד. האחרונים מורכבים מהפסדים במעגל המגנטי, במסגרת ובחוט. אנטנות שידור LW אינן משתמשות בסלילים עם מעגל מגנטי, הקשור לזרמים גבוהים, שבהם קשה להימנע מרוויה שלו. הפסדים בדיאלקטרי המסגרת הם בדרך כלל קטנים, עם זאת, ההמלצה תקפה: ככל שיורד פחות חומר למסגרת, כך ייטב. כמובן שרצוי להשתמש בדיאלקטרי איכותי אבל זרם ה-RF זורם בעיקר על פני השטח של החוט (אפקט העור) ולכן ההתנגדות גדולה בהרבה מאשר בזרם ישר או בתדרי שמע. בספרים רבים ניתן למצוא נוסחה להתנגדות הספציפית (באוהם / מ') של חוט נחושת, תוך התחשבות באפקט העור: Rsp \u0,084d (XNUMX / ד) vf כאשר d הוא קוטר החוט במ"מ; f הוא התדר ב-MHz. נראה שאתה יכול לחשב את ההתנגדות של חוט הסליל באמצעות נוסחה זו, להכפיל באורך החוט ולקבל את התנגדות ההפסד בסליל. למרבה הצער, בנוסף לאפקט העור, ישנה גם אפקט הקרבה, מה שמוביל לכך שהתנגדות החוט בסליל מתבררת כגדולה משמעותית מההתנגדות של החוט הישר. בשל השפעת הסיבובים זה על זה, הזרם אינו זורם באופן אחיד על פני כל משטח החוט, אלא בעיקר לאורך החלק של המשטח הפונה אל פנים הסליל. לכן, משטח פחות יעיל - יותר התנגדות. על פי תוצאות מחקר שנערך על ידי המחבר, בשל אפקט הקרבה, ההתנגדות של החוט של סליל חד-שכבתי עולה פי 1 + 4,9 (d/a) 2, כאשר d הוא קוטר החוט ; צעד מתפתל. אם גובה הפיתול נעשה קטן (סלילה מסיבוב לפנייה), השראות הסליל תגדל בסיבוב אחד, יהיה צורך בפחות סיבובים, וגם אורך החוט יקטן. אבל השפעת הקרבה תגדל משמעותית. אם תבצע גובה מתפתל גדול, העלייה בהתנגדות עקב אפקט הקרבה תהיה פחותה, אך תצטרך ללפף יותר פניות ואורך החוט יתארך. מתברר כי יש אופטימום, אשר נצפה כאשר שלב הפיתול הוא בערך פי שניים מקוטר החוט. במילים אחרות, הפער בין הסיבובים צריך להיות שווה בערך לקוטר החוט. האם התנגדות ההפסד בסליל תלויה בקוטר החוט? באופן מפתיע, כמעט אף אחד. עם קוטר חוט גדול יותר, אורך הפיתול יגדל, ואם תיצור את הסליל רב שכבתי, אפקט הקרבה יגדל. בהתאם, יהיה צורך לבצע סיבובים נוספים. אם כל זה מנותח באופן מתמטי בפירוט, מתקבלת תוצאה מאוד לא צפויה: גורם האיכות של הסליל (ובהתאם, התנגדות ההפסד עבור השראות נתונה) תלוי בעיקר בקוטר של מסגרת הסליל! יתר על כן, גורם האיכות עומד ביחס ישר לקוטר זה. וגורם האיכות כמעט אינו תלוי בקוטר החוט. כדי למנוע אי הבנות, נציין שזה נכון רק במקרה שבו קוטר החוט גדול בהרבה מעובי שכבת העור. בתדר של 136 קילו-הרץ, זה נעשה עבור חוטי נחושת בקוטר של 0,5 מ"מ או יותר (זה בדרך כלל המקרה). לפיכך, כדי להשיג הפסדים נמוכים, יש צורך לעשות סליל בקוטר גדול. ליחס בין קוטר המסגרת ואורך הפיתול יש עדיין חשיבות מסוימת. נקבע כי מקדם האיכות של הסליל הוא מקסימלי כאשר קוטר המסגרת גדול פי 2...2,5 מאורך הפיתול. בתנאים אלה, להערכה גסה מאוד (או ליתר דיוק, זה בדרך כלל לא הכרחי) בתדר של 136 קילו-הרץ עם חוט נחושת מוצק, יחסים אופטימליים של גובה הפיתול וקוטר החוט, כמו גם קוטר המסגרת וה אורך הפיתול, גורם האיכות של סליל חד-שכבתי ניתן להניח שווה לקוטר המסגרת במילימטרים. נחזור לדוגמא לעיל, שבה התגובה של הסליל צריכה להיות בערך 2000 אוהם, ההתנגדות הפעילה צריכה להיות 10 אוהם, ומקדם האיכות צריך להיות 200. יש לקחת את קוטר המסגרת בערך 200 מ"מ. יהיה צורך לבחור קוטר מסגרת גדול עוד יותר כדי להשיג התנגדות הפסד נמוכה יותר בסליל. אנו רואים שסליל ההארכה של אנטנת המשדר LW חייב להיות במידות גדולות מאוד. לכן, הסליל לרוב אינו מובנה במשדר, אלא ממוקם בנפרד. נכון, יש אפשרות אחת להקטין משמעותית את מידות הסליל באותם הפסדים, או להקטין את ההפסדים באותם מימדים. יש צורך ללפף את הסליל לא עם חוט נחושת מוצק, אלא עם חוט ליץ מיוחד למשדרים. הוא מורכב ממספר עצום (כמה מאות) של מוליכי נחושת דקיקים ומבודדים מאוד. מעל המוליכים יש בדרך כלל צמה של משי. בעת שימוש ברישיון, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לוודא שכל (!!!) חוט מולחם בנקודות חיבור הסליל. למרבה הצער, המחבר אינו מודע לשום תיאוריה המאפשרת לחשב את מקדם האיכות של סליל רישיון, ידוע מנסיון שבאותן מידות, מקדם האיכות של סליל רישיון גבוה בערך פי שניים מאשר כאשר מלופפים עם חוט נחושת מוצק. התנגדות האובדן של סליל ההארכה היא מרכיב חשוב בהתנגדות האובדן הכוללת של האנטנה. אבל אם אתה עושה סליל בקוטר גדול מספיק, אבל עדיין מקובל (200 ... 400 מילימטר), התרומה העיקרית לאובדן הכולל תתבצע על ידי התנגדות הקרקע והתנגדות ההפסד של הסביבה. בדרך כלל קשה להפריד אותם, ולעתים קרובות ההתנגדות הכוללת הזו מכונה התנגדות הקרקע. אנו מציינים מיד שהתנגדות הקרקע של RF אינה עולה בקנה אחד עם התנגדות הקרקע בתדרים נמוכים. אז אם יש הארקה "אלקטרוטכנית" עם התנגדות ידועה, אז כמובן שאפשר וצריך להשתמש בה, אבל ההתנגדות שלה בתדר של 136 קילו-הרץ תהיה הרבה יותר גדולה מאשר בתדר תעשייתי של 50 הרץ. למרבה הצער, זה בדרך כלל בלתי אפשרי עבור חובבי רדיו לחשב הפסדי קרקע. הנוסחאות בהן משתמשים אנשי מקצוע אינן ישימות עבור אנטנות רדיו חובבניות קטנות כל כך בהשוואה לאורך הגל. ובניגוד לאלו המקצועיים, אנטנות חובבים ממוקמות לרוב בין בתים, עצים וחפצים אחרים, מה שמשפיע משמעותית על ההפסדים באנטנה. חובבי רדיו בדרך כלל לא עושים הארקה מיוחדת, אלא משתמשים בצינורות מים וכו'. זה גם מקשה על החישוב. לפיכך, נצטרך להסתפק בציון שבדרך כלל התנגדות ההפסד בהארקה, יחד עם התנגדות ההפסד של הסביבה, היא כ-30-100 אוהם, וכן המלצות להפחתת גודל ההפסדים הללו. כפי שכבר צוין, יש צורך למקסם את הזרם באנטנה. ככל שעמידות ההפסד נמוכה יותר, כך היא גבוהה יותר. על מנת להפחית את ההתנגדות לאובדן הארקה בתרגול רדיו חובבני, יש צורך לחבר את כל מה שאפשר מהמתכת הקבורה באדמה וממוקמת על פני האדמה. זה יכול להיות צינורות מים, מבני מתכת שונים וכו' פשוט אל תשתמש בצינורות גז! זה לא מקובל מסיבות בטיחות אש! בפרקטיקה המקצועית, כדי לצמצם הפסדים בקרקע, מתבצעת הארקה בצורה של מה שנקרא "ציפוי קרקע" מתחת לאנטנה. זוהי מערכת של חוטים קבורים לעומק רדוד או מונחת על פני כדור הארץ. אזור הציפוי צריך, במידת האפשר, לכסות את כל פני השטח מתחת לחלק האופקי של האנטנה, ולהשתרע מעבר להקרנת האנטנה על מישור ההארקה במרחק בסדר גודל של גובה האנטנה. אם אין חלק אופקי (עומס קיבולי), אז רדיוס הציפוי צריך להיות בסדר גודל של גובה האנטנה. אין צורך לבצע מתכת בצורת עיגול רגיל; הרדיוס פשוט אומר גודל אופייני. אתה יכול להגדיל את רדיוס הציפוי, אבל להכפיל אותו כבר לא הגיוני יותר. שוב, בפרקטיקה המקצועית, המרחק בין החוטים הבודדים של מערכת "ציפוי הקרקע" נבחר בסדר גודל של 1 מטר ולעיתים אף משתמשים ביריעות מתכת מוצקות. לא סביר שזה אפשרי בתרגול רדיו חובבני. לכן, גם אם נוצר מראית עין של מערכת הארקה כזו, סביר להניח שהמרחק בין החוטים יהיה גדול יותר. כמה תלוי ביכולות של חובב רדיו מסוים. באופן טבעי, עם מתכת "נדירה" יותר של כדור הארץ, ההפסדים בכדור הארץ גדלים. ציפוי קרקע יכול להגביר מאוד את היעילות של אנטנת שידור LW על ידי הפחתה משמעותית של הפסדים. אבל אם לחובב הרדיו אין את ההזדמנות להתכת את הקרקע מתחת לאנטנה (מה שקורה לרוב), אל ייאוש! רוב חובבי הרדיו של מערב אירופה עובדים בהצלחה תוך שימוש באספקת המים הקיימת כהארקה. לכן מסתבר שהתנגדות ההארקה של חובבי רדיו כל כך גדולה, הרבה יותר מהתנגדות ההארקה של אנטנות LW מקצועיות, שבהן התנגדות ההפסד באדמה היא לרוב בסדר גודל של 1 אוהם, אפילו עבור אנטנות קטנות יחסית של תחנות LW בעלות הספק נמוך. ובאנטנות של תחנות שידור LW, כאשר קבורים באדמה עשרות ואפילו מאות טונות (!!!) של מתכת, אפילו פחות - עשיריות, ולפעמים מאיות אוהם. בהתאם לכך, היעילות במקרה זה הופכת קרובה מאוד ל-100 אחוז. אבל חובבי רדיו בדרך כלל לא צריכים להסתמך על זה, אלא אם כן הם מצליחים, מדי פעם, להשתמש באנטנת LW מקצועית. אבל לא רק איכות מערכת ההארקה קובעת את ההפסדים באנטנה. אם מוליכים של האנטנה עוברים ליד בתים, עצים וכו', יש הפסדים נוספים של אנרגיית RF שנועדה לחמם את החפצים הסובבים. למעשה, זהו אובדן הסביבה. יש צורך כי חוטי האנטנה תחת פוטנציאל RF גבוה יהיו ממוקמים, במידת האפשר, במרחק של לפחות 1 ... 3 מ' מהאובייקטים הסובבים. ואם חוט כזה הוא ארוך ועובר במקביל ל"עצם המפריע", יש לבחור את המרחק אפילו יותר. המצב מודגם באיור. 3.
הפסדים במקרה של איור. 3a פחות משמעותית מאשר במקרה של איור. 3ב. החוט האנכי במקרה האחרון יגרום לזרמי RF משמעותיים בקיר הבית, מה שיוביל לאובדן חסר תועלת של כוח המשדר, ויוציא אותו על חימום הקיר. יש להימנע ממצב כזה. אבל מה אם אי אפשר לשאת את החוט האנכי של האנטנה מהקיר? במקרה זה, הגיוני לשנות את האנטנה כפי שמוצג באיור. 3, ב. ולמרות שהזרם בחוט האנכי יהיה כמעט זהה למקרה של איור. 3a, אבל פוטנציאל ה-RF ביחס לקרקע עליו יהיה קטן (הוא גדול רק אחרי סליל ההארכה). בהתאם, גם השפעת קיר הבית תפחת. עם זאת, יהיה צורך להפוך את הסליל לשראות גדולה יותר, מכיוון שהקיבול של האנטנה שאליה מחובר הסליל יהיה רק הקיבול של החוט האופקי. במקרה זה, זה לא נוח לכוון סליל גבוה. הפתרון פשוט - מקמו את רוב השראות "מעל", והפעילו וריומטר קטן ליד המשדר, רק כדי לכוונן עדין את האנטנה לתהודה. במקרה זה, המתח על החוט העובר ליד הקיר יגדל במקצת, אך הוא לא יהיה משמעותי כמו במקרה של איור. 3ב. מצב דומה מוצג באיור. 3d כאשר המשדר ממוקם בקומה העליונה של בניין רב קומות. נראה שלאנטנה אין חלק אנכי, אבל למעשה יש. רק שחוט ההארקה, למשל, צינורות מים, ממלא את תפקידו. הם ממוקמים בסמיכות לקירות, אך מכיוון שאין כמעט פוטנציאל RF עליהם, כמו גם בחלק האנכי של האנטנה באיור. 3ג, השפעת הקירות חלשה. אז האנטנה תעבוד בצורה משביעת רצון. הדוגמאות הנחשבות מראות שהפסדים גדולים במיוחד של הסביבה הם במקרה כאשר ליד העצמים הסובבים ישנם חלקים של האנטנה הנושאים פוטנציאל גבוה. כמובן, הפחתת המתח על פני כל האנטנה, כמו גם הפחתת המתח על פני חלק מהאנטנה, מפחיתה את האובדן הסביבתי. זה מסביר את ההערה הקודמת לפיה הגדלת הקיבול הכולל של האנטנה מגדילה את היעילות של האנטנה. ואכן, עלייה בקיבול של האנטנה מביאה לירידה במתח על פניה, וכתוצאה מכך, לירידה באובדן הסביבה. עם אותו כוח משדר בחלק האנכי של האנטנה, ניתן יהיה להשיג עוצמת זרם גדולה וכתוצאה מכך האות הנפלט יגדל. כמובן, הנתונים לעיל וההערות אליהם לא ממצות את כל המצבים שיכולים לקרות במהלך היישום המעשי של האנטנה. אבל המחבר מקווה שהם ממחישים גישה כללית לתכנון של אנטנת LW עם הפסדים סביבתיים מינימליים בתנאים נתונים. ובכן, בכל מקרה, חובב הרדיו יצטרך לחשוב, להתנסות ולקבל החלטות בעצמו. לסיכום, רק כמה מילים על חיבור האנטנה למשדר. מהאמור לעיל ברור שעכבת הכניסה של האנטנה לאחר כוונון לתהודה עם הסליל ברוב המקרים לא תהיה שווה ל-50 או 75 אוהם. אבל אין צורך בכך, אין כבל קואקסיאלי. אתה רק צריך לספק את האפשרות של התאמת עכבת המוצא במשדר. הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא באמצעות מעגל דחיפה-משיכה של שנאי של שלב הפלט של המשדר. במקרה זה, הפיתול המשני של השנאי חייב להתבצע עם ברזים ומתג מותקן. נראה שטווח עכבות מוצא של 5, 7, 10, 15, 20, 30, 50, 70, 100, 150, 200 אוהם מספיק לכל אנטנת רדיו חובבנית, כולל גם "רע מאוד" וגם "טוב מאוד". " יחידות. מתג סטנדרטי של 11 מצבים יתאים. כדי לכוונן עדין את האנטנה לתהודה, רצוי מאוד שיהיה וריומטר ממשדר LW או MW. המחבר משתמש ב-variometer מיחידת הגלים הבינוניים של תחנת הרדיו RSB-5, בעלת השראות מרבית בסדר גודל של 700 μH. כמובן, זה לא מספיק, וסליל השראות קבוע גדול למדי מחובר בנוסף בסדרה עם ה-variometer, וה-variometer משמש רק להתאמה. בגרסה המתוארת של החיבור בין האנטנה למשדר, ההתאמה מצטמצמת לבחירת מיקום המתג המספק את הזרם המרבי באנטנה, ועד לכוונון השראות של סליל ההארכה. לאחר כל מיתוג של עכבת המוצא של המשדר, יש צורך להתאים את השראות (וריומטר) כדי להשיג תהודה, השגת זרם מרבי באנטנה. ישנן גרסאות אחרות של מעגל הפלט של המשדר, ושיטות כוונון אחרות, אך הדיון בהן ייקח אותנו רחוק מדי מהנושא המרכזי של המאמר. לכן, לסיום המצגת, אני מאחל לקורא ניסויים מוצלחים, ולהתראות באורכי גל ארוכים! מחבר: אלכסנדר יורקוב (RA9MB)
עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
▪ Samsung Galaxy Tab 2 עם אנדרואיד 4.0 ▪ סיגריה אלקטרונית יכולה לפרוץ למחשב שלך
▪ חלק של האתר אבטחה ובטיחות. בחירת מאמרים ▪ כיצד נוצרה הדת הפרוטסטנטית? תשובה מפורטת ▪ מאמר מתג אקוסטי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר ספק כוח רדיו CB. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר
www.diagram.com.ua |
ראה מאמרים אחרים סעיף 
חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:
כל השפות של דף זה