על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה. תכנית, תיאור

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

על השפעת זרוע צולבת מתכת על פעולת האנטנה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אנטנות. תֵאוֹרִיָה

במאמר זה ניסו המחברים להבהיר את ההמלצות הקיימות בספרות הרדיו החובבים לגבי השפעת האנטנה המתכתית על רטט חצי הגל. כתוצאה מכך, התקבלו ערכי תיקון מתאימים לשימוש מעשי לאורך הוויברטור בהתאם ליחס בין מידות ה"וויברטור-טרברס", תדירות הפעולה ומרחק הוויברטור מקצה המעבר, עבור שלוש השיטות העיקריות להצמדתו.

המעבר המתכתי התומך עליו מותקנים האלמנטים של אנטנת הרטט ממוקם בשדה הקרוב של האנטנה ויכול להיות בעל השפעה משמעותית על הפרמטרים שלו. בפרט, הממדים של כל האלמנטים של אנטנת "ערוץ גל", המחושבים מבלי לקחת בחשבון השפעה כזו, דורשים תיקון.

בספרות העומדת לרשות המחברים לא נמצאו ניתוח מפורט של השפעה זו, שיטות לקחת אותה בחשבון, או תיקון יעיל, לא עתיר עבודה. בתיאורי האנטנות, במקרה הטוב, יש אינדיקציה שהמידות ניתנות להתקנה על חוצה מתכת בקוטר מסוים [1] או שיש הערה שבתחום ה-432 מגה-הרץ שיטת החיבור של הרטט ל-. למבנה התומך יש השפעה רבה על תכונות האנטנה [2] . ב-[3] מומלץ להאריך את הוויברטורים ב-0,5...1% בנוכחות חוצה מתכת, וב-[4] ניתנת המלצה על הצורך לקחת בחשבון את השפעת החוצה על ידי הגדלת אורך עיצוב של הרטט ב-2/3 מקוטר המעבר. הספר [5] מציין כי עבור המשקף והבמאי האחרון, תנאי ה-"2/3" חל רק אם הקצוות המתאימים של החוצה בולטים לפחות בחמישה קוטרי חוצה. התרגום הרוסי של הספר מאת ק' רוטהמל וא' קרישקה [6] מציין את הקירוב והמגבלות של הכלל האמפירי "2/3" ומצביע על השפעת שיטת הידוק האלמנט, כמו גם את העובי והצורה. של החתך. שם, בהתייחס לעבודות של DL6WU [7, 8], ניתנת טבלה קצרה של תיקונים לאורך האלמנטים הפסיביים של אנטנות "ערוץ הגל" של רצועות 145 ו-432 מגה-הרץ.

מתודולוגיה ומודלים

ההשפעה של חצה מוליך על אורך התהודה של ויברטור חצי גל נחקרה באמצעות מידול אלקטרודינמי באמצעות תוכנית WIPL [9], המשמשת לניתוח מבנים מקרינים ופיזור העשויים מחוטים ומלוחות מבלי לקחת בחשבון הפסדים.

הודמו שלוש שיטות אופייניות לחיבור סימטרי של ויברטור עגול לקרן צולבת בחתך משושה (איור 1): 1 - הוויברטור מבודד מהקורה הצולבת, צירי הרטט והקורה הצולבת אינם. לְהִצְטָלֵב; 2 - הוויברטור מבודד מהמעבר, הצירים שלהם מצטלבים; 3 - הוויברטור מחובר לטראברס (יש מגע חשמלי טוב - ריתוך), הצירים של הוויברטור והטרוורס מצטלבים.

על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה

כמו כן, האמינו שיש רק ויברטור אחד על המעבר ושום דבר מלבד המעבר אינו משפיע על אורך התהודה שלו. השפעתם של ויברטורים שאינם תהודה באנטנות מרובות אלמנטים ותיקון אורכם יידונו להלן.

אורך התהודה המדויק של ויברטור חצי גל בקוטר נתון עם עירור סימטרי בתדר נתון נקבע על ידי התנאי X = 0, כאשר X הוא החלק הדמיוני של התנגדות הכניסה המורכבת Z = R + jX של הרטט. ראשית, אורך התהודה L® נקבע בשטח פנוי (ללא חצה) ולאחר מכן, באופן דומה, אורך התהודה L בתנאים הנתונים של הצמדת האלמנט לחצה נתון. ערך התיקון הנדרש חושב כ-l=L-Lo או כאחוז כ-σ=(l/Lo)·100%.

ההשפעה על אורך התהודה של שיטת הידוק האלמנט על המעבר (1, 2. 3), קוטר b של חוצה שווה ערך של חתך עגול, אורך הקצה הבולט של המעבר t בעת הצמדת ה- ויברטור בקצהו, קוטר הוויברטור d ואורכו (בעקיפין דרך התדר f, הקובע את אורך הגל X), וכן השפעת הפער s בין הוויברטור המבודד למעבר.

בשולחן 1 מציג את המרווחים של פרמטרי מידול יחסיים, שתוצאותיהם שימשו בעתיד כדי לקבל קשרי חישוב אמפיריים.

למעבר משושה עם שיטת הרכבה של ויברטור 3, גודל b=1,09D.

הערכה של "האורך האפקטיבי" של המעבר, כלומר מרחק כזה של הוויברטור מקצוות המעבר, שעלייה בו למעשה אינה מובילה לשינוי בערך התיקון, יכולה להיעשות מתוצאות הסימולציה מוצג באיור. 2. בהתחשב במגבלות של תוכנית WIPL, עבור מודלים בטווח התדרים 150...1200 מגה-הרץ ולאורך כל טווח קוטרי המעבר 7,4...29,6 מ"מ, האורך האפקטיבי t1 נלקח שווה ל-92 מ"מ.

על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה

תוצאות סימולציה

באיור. 2 - 4 מציגים גרפים נבחרים המציגים את אופי התלות של התיקון בפרמטרי הדוגמנות. הבה נציין כמה דפוסים כלליים.

הימצאות חוצה מתכת, שעוביו גדול מעובי הוויברטור, עם כל שיטות ההידוק מובילה לקיצור חשמלי ניכר של הוויברטור, כלומר לעלייה בתדר התהודה שלו. כדי להחזיר את אורך התהודה לתדר הקודם, יש צורך להגדיל את אורך התכנון של הוויברטור בכמות של קיצור l.

הניתוח הראה שהשפעה זו נובעת מזרמים רוחביים של המעבר. לכן, לא ניתן לזהות אותו על ידי דוגמנות חוצה באמצעות תוכניות עבור מוליכים דקים (MININEC, ELNEC, MMANA), כאשר רק הזרמים האורכיים של המוליכים נלקחים בחשבון, גם אם אתה מגדיר קוטר חוט גדול מספיק.

מתוך איור. 2 יוצא שככל שהוויברטור ארוך יותר, כך ערך התיקון l קטן יותר. בתדרים של 600 ו-1200 מגה-הרץ, ההשפעה של תהודה חוצה בולטת, אם כי לא משמעותית.

השפעת המעבר בולטת ביותר בחיבורים שנעשו לפי שיטה 3, וכאשר מחברים את הוויברטור ללא מגע חשמלי, היא תלויה באופן משמעותי בגודל הפער s בשיטה 1 וכמעט ואינה תלויה בגודל הרווח ( בגבולות סבירים) באפשרות הידוק 2.

גודל התיקון עבור עובי חוצה נתון תלוי באופן שונה בעובי הוויברטור (איור 3): עבור חיבורים עם סוג מגע 3, הוא יורד באופן ניכר עם הגדלת קוטר הוויברטור; עבור חיבורים מסוג 2 ללא מגע, על להיפך, היא גוברת, ובשיטה 1 התלות הזו מאוד לא משמעותית ונעדרת כמעט באפס פינוי. השפעת התדר מצטמצמת לעלייה מתונה בערך של l בתדירות עולה - פי 1,5...2 בטווח של 100...1200 מגה-הרץ.

על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה

לעובי (קוטר) המעבר יש את ההשפעה החזקה ביותר על ערך התיקון (איור 4). כך, בתדר של 800 מגה-הרץ, קוטר ויברטור של 2 מ"מ (אורך תהודה ללא זרוע צולבת 176,2 מ"מ) וקוטר זרוע צולבת b=14,8 מ"מ, התיקון היה 9,74 מ"מ (שאגב, במקרה זה קרוב לערך 2b/3 , שניתן בספרות כהמלצה לתיקון אורך כל ויברטור עם חיבור מסוג 3). עלייה כפולה ב-b הובילה לעלייה ב-I בגורם של 2,47, וירידה של כפול הובילה לירידה מקבילה ב-l בפקטור של 2,59.

על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה

עלייה משמעותית בתיקון ככל שנקודת החיבור של הוויברטור מתרחקת מקצה המעבר נקבעת עד למרחקים של 3...5 קוטרי חצה (איור 4), ואם הוויברטור מותקן ממש בקצה המעבר. לחצות (t = 0), אז הערך של l יכול להיות בערך 60.. .70% מהמקסימום.

באיור. איור 5 מציג סקיצות של מספר דגמים עם חתכים מלבניים ומרובעים.

על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה

על הדגם לפי איור. 5א, בוצעו חישובי תיקונים לצורך השוואה לשיטת הידוק דומה (1) על חוצה משושה עם אותם קוטרי חתך עגול שווה ערך לשיטה 3 (b = 14,8 מ"מ). השוואה זו מוצגת באיור. 6, שממנו נובע שבמקרה זה, כאשר הרטט מקביל לאחד מהפנים של המעבר המרובע, ההשפעה של חצייה כזו חזקה יותר באופן ניכר. קוטר חתך עגול, שווה ערך לקורת רוחב מרובעת עם הידוק שנעשה לפי שיטה 3 (איור 5, ד), מחושב כ-b = 1.14D.

על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה
אורז. 5 נותן מושג מסוים לגבי התלות של השפעת המעבר על צורת הקטע שלו ומיקום הרטט. כל הדגמים באיור. 5 מסודרים מלמעלה למטה בסדר הולך וגדל של תיקון לאורך הוויברטור בשטח חתך קבוע של המעבר ופרמטרים זהים אחרים.

יישום מעשי

בהתבסס על תוצאות המידול, התקבלו ביטויים אמפיריים לשיטות שונות של הצמדת הוויברטור למעבר, תוך התיחסות בין כמות התיקון הנדרש לנתונים הראשוניים (מידות ותדירות). כדי למצוא את התלות הללו, נעשה שימוש בפרוצדורות רגרסיה מרובות (Stat-graphtcs plus v.2.1 [10]). השגיאה הממוצעת של השורש בחישוב הערך היחסי של התיקון l/b באמצעות הנוסחאות היא 0,0115 לשיטת הידוק 1, 0,00758 לשיטת הידוק 2 ו-0,0132 לשיטה 3. נוסחאות החישוב מסורבלות מאוד ואינן ניתנות כאן.

בהתבסס על הנוסחאות שהתקבלו, הורכבו תוכניות חישוב. טקסטים של התוכניות: boom_r.bas בשפה הרוסית ו-boom_e.bas בשפה האנגלית בשפת Turbo-Basic, כמו גם קבצי הפעלה boom_r.exe ו-boom_e.exe, בהתאמה, ניתנים להורדה מכאן. הזנת הנתונים מתבצעת במצב דיאלוג עם הגבלות בהתאם לטבלה. 1. מאחר שהתוכנות פועלות בממדים יחסיים, טווח התדרים לחישובים אינו מוגבל על ידי טווח הסימולציה.

על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה

בשולחן 2 מציג להשוואה את ערכי התיקונים (שיטת הרכבה 3) עבור תדר של 432 מגה-הרץ, המתקבל על ידי DL6WU [8] עבור קוטר אלמנט לא ידוע d ומחושב באמצעות התוכנית שלנו עבור שלושה ערכים של d.

על השפעת חוצה מתכת על פעולת אנטנה

רטט ללא תהודה

ניתן להשתמש בתוצאות שהתקבלו גם כדי לתקן את האורך של רטט פסיביים שאינם מהדהדים של אנטנות "ערוץ גל". כדי לעשות זאת, תחילה עליך לחשב את הערך היחסי של התיקון עבור ויברטור תהודה באותם תנאים. תוכנית הבום ממירה את התיקון המוחלט l (במילימטרים) לתיקון היחסי σ (באחוזים). לאחר מכן החל את אותו ערך תיקון יחסי l על האורך המחושב (מבלי לקחת בחשבון את השפעת המעבר) של הרטט הפסיבי וכתוצאה מכך, השג את הערך המוחלט של התיקון. לדוגמה, האורך המשוער של רפלקטור בקוטר של 20 מ"מ בתדר של 50 מגה-הרץ הוא 3060 מ"מ. קוטר קורות רוחב b=80 מ"מ, t=140 מ"מ, הידוק מסוג 3 או סוג 1 עם מרווח s=20 מ"מ. חישוב באמצעות תוכנית בום נותן את התיקון l=32,74 מ"מ (σ=1,15%) עבור סוג הידוק 3, l=8,44 מ"מ (σ=0,3%) - עבור סוג 1 לכן, במקרה הראשון, הרפלקטור יש צורך להאריך אותו ב-1,15% מאורכו המחושב, כלומר ב-3060-0,0115 = 35,2 מ"מ, ובשני - ב-0,3% מאורכו המחושב, כלומר ב-3060 0,003 = 9,18 מ"מ.

טכניקה זו, עם שגיאת הסטת פאזה של עד ±3°, מתאימה לוויברטורים השונים באורכם מהתהודה ב-±10% או פחות. השפעת המעבר ללא תיקון יכולה להוביל במקרה זה לסטיית פאזה בזווית של עד ±15°.

ניתן לקחת בחשבון בקלות את השפעתם של ויברטורים אחרים באמצעות כלי מודל פשוטים של אנטנות חוט, למשל, MININEC וכו'.

התאמתה של טכניקה זו נבדקה הלכה למעשה, בפרט, בפיתוח אנטנות נייחות של 11 אלמנטים "ערוצי גל" בטווח 820...875 מגה-הרץ עבור מנויים סלולריים מרוחקים. האורכים המחושבים של כל האלמנטים (d=5,6 מ"מ) הוגדלו ב-2,3% להתקנה על קורת אלומיניום בקוטר 15 מ"מ לפי שיטה 2 שאורך הקצוות הבולטים של הקורה הצולבת לא יפחת מ-60 מ"מ. עם זאת, אם האלמנט (רפלקטור או מנהל אחרון) מותקן במרחק של 10 מ"מ מקצה המעבר, יש להגדיל את אורכו רק ב-1.5%.

אנו מקווים שהתוצאות שהתקבלו יכולות להיות שימושיות לחובבי רדיו, כמו גם למפתחים ומעצבים של אנטנות רטט לטלוויזיה, תקשורת רדיו ויישומים אחרים. שאלות, ביקורות, הצעות, הערות, ביקורת יתקבלו בתודה בכתובת: . המחברים אסירי תודה ל-V.V. Krylov ו-I.P. Kovalev על עצות והערות יקרות ערך.

ספרות

Spindler E. עיצוב מעשי של אנטנות. לְכָל. איתו. - מ.: מיר, 1989.
Benkovsky 3., Lipinsky E. אנטנות חובבות של גלים קצרים וקצרים במיוחד. לְכָל. מפולנית - מ.: רדיו ותקשורת, 1983.
The Radio Amateur's Handbook-ARRL, 1973.
רותמל ק אנטנות. לְכָל. איתו. - מ.: אנרגיה, 1979.
Rambousek A. Amaterska technika velmi kratkach vln. - פראג: נאסה וויסקו, 1961
רותמל ק., קרישקה א. אנטנות כרך 2. תורגם מגרמנית. - מינסק: OMO "העיר שלנו", 2001
Hoch G. Wirkungswelle und optimale Dimensionerung von Yagi-AntBnnen. - UKW-Berichte, 1/1977, s.27-36.
Hoch G. Mehr Gewinn mit Yagi-Antennen. - UKW-Berichte, 1/1978, s. 2-9.
Kolundzija BM ea WIPL: תוכנית למידול אלקטרומגנטי של מבני תיל ולוח מרוכבים. - מגזין IEEE Antennas and Propagation, Vol.38, No.1, פברואר 1996
Duke V. עיבוד נתונים במחשב בדוגמאות. - S.-Pb. פיטר, 1997.

מחברים: A. Grechikhin (UA3TZ), N. Seleznev, Nizhny Novgorod

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

מקור חדש לאנרגיה ירוקה 30.11.2019

מדענים אמריקאים חשפו ננו-ממברנה חדשה שיכולה לייצר אנרגיה מתחדשת באמצעות ההבדלים הכימיים בין מלח ומים מתוקים.

החוקרים בטוחים שכך הם יוכלו לקבל כוח נוסף, השווה לאנרגיה של 2 כורים גרעיניים.

על פי חישובי מעבדה ראשוניים, הננוממברנה החדשה תסייע ביצירת אנרגיה נוספת מ-37 אלף מ"ק. ק"מ של מים מתוקים שנהרות משליכים מדי שנה לאוקיינוס. לדברי היוצרים, טכנולוגיה זו תספק עד 2,6 TW של חשמל. אותו כוח מיוצר על ידי 2 כורים גרעיניים.

הננוממברנה משתמשת בתכונה של מי מלח, המורכבים מיונים. מדענים ידעו שכל עוד המלח מומס במים, היונים מופרדים ויכולים לנוע בחופשיות. אם אתה יוצר מיכל נפרד שבו לאחסן יונים חיוביים ושליליים, אז אתה יכול לקבל מקור קבוע של זרם חשמלי מהם.

חוסר האיזון בין שני הצדדים היה כה חזק במקרים מסוימים, עד שהחוקרים העריכו שהם יכולים לייצר כ-30 MWh בשנה. זה מספיק כדי להפעיל יותר מ-400 בתים.

מדענים מציעים שהתוצאות שלהם יכולות להיות אפילו טובות יותר. הסיבה לכך היא שהשתמשו בממברנות פתוחות לאחר טיפול בפלזמה. כעת מנסים החוקרים להגדיל את מספר הנקבוביות הפתוחות, מה שיכול להגביר את יעילות המנגנון ב-21%.

עוד חדשות מעניינות:

▪ שנה טובה על אדמת הירח

▪ ממשק Home Screen 2.0 שלי בטלוויזיות Panasonic VIERA

▪ עכבר שמאל

▪ תצוגת נחושת

▪ שמרים יכולים לסנן עופרת

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר תיעוד נורמטיבי על הגנת העבודה. בחירת מאמרים

▪ מאמר הכל בשם האדם, לטובת האדם. ביטוי עממי

▪ מאמר מהו מקור האנרגיה הכוכבית? תשובה מפורטת

▪ מאמר ביצוע עבודה בכיתת התצוגה. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה