אנטנת לולאה מקוצרת חשמלית. תכנית, תיאור

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

אנטנת לולאה מקוצרת חשמלית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אנטנות VHF

במספר מקרים מעשיים, מימדי האנטנה, התואמים את אורך הגל, גדולים באופן בלתי מקובל. לכן פותחו אנטנות מקוצרות (קטנות) חשמלית. כמו כן, חשוב שהאנטנה תהיה האלמנט היחיד שפולט או קולט אנרגיה אלקטרומגנטית. אחת האפשרויות עבור אנטנות כאלה, אנטנת לולאה מקוצרת חשמלית, נידונה במאמר. ניסויים בוצעו בתדרים של 14, 27 ו-430 מגה-הרץ.

לאנטנת לולאה יש את המאפיינים הטובים ביותר כאשר, עבור היקף נתון, היא מכסה את השטח הגדול ביותר, כלומר היא מסגרת עגולה. אך לשם נוחות השיקול, הבה נפנה למסגרת הריבועית ולקיטוב האנכי של הגלים הנפלטים (הנקלטים) (איור 1 א).

אנטנת לולאה מקוצרת חשמלית

מקדם הכיווניות (DA) של מסגרת מרובעת עם היקף e = λ (λ הוא אורך הגל) בחלל פנוי בהשוואה לדיפול חצי גל הוא 1,35 dB עם התנגדות rΣ = 100 אוהם [1].

ניתן לחשוב על לולאה מרובעת מקוטבת אנכית כמורכבת משני דיפולים אנכיים של חצי גל הטעונים בקצוות (עומס קיבולי) ומרוחקים זה מזה ברבע מאורך הגל. אין קרינה כלפי מעלה או מטה, שכן הזרמים במוליכים האופקיים של המסגרת מבטלים זה את זה. התפלגות הזרם I והמתח U לאורך מוליך המסגרת מוצגת באיור. 1, ב. נקודות A ו-C, האנטי-נודות של הזרם, הן נקודות בעלות פוטנציאל אפס. כאשר אנטנה מחוברת למרווח בנקודה A, דיפול אחד מופעל על ידי זרם, והשני, בנקודות B ו-D, על ידי מתחים נגד פאזה. דפוסי הקרינה של מסגרת הממוקמת בחלל פנוי, במישור האנכי והאופקי, מוצגות באיור. 1c, d ובצורתם קרובים לתבנית הקרינה של דיפול חצי גל [2].

קיצור חשמלי של אנטנת הלולאה יכול להתבצע על ידי הגדלת העומס הקיבולי של הדיפולים על ידי הכללת קבלים באנטי-צמתים של המתח, כלומר בנקודות B ו-D, מה שמשנה בנוסף את שלב המתח בנקודות אלה ב-180° (איור 2, א). בואו נקרא לאנטנה הזו אנטנת לולאה מקוצרת המורכבת משני חצאי פריימים.

אנטנת לולאה מקוצרת חשמלית

הזרם במעגל המסגרת זורם כעת רק בכיוון אחד (איור 2, ב), כלומר, הזרמים במוליכים המנוגדים של המסגרת מתבררים כמכוונים הפוכים זה לזה. המשמעות היא שאין קרינה בכיוון הניצב למישור המסגרת, כלומר תבנית הקרינה היא בקירוב מעגל במישור האנכי ו"דמות של שמונה" באופק (איור 2, ג, ד). אם ניקח בחשבון שני דיפולים של חצי גל עם זרמים שווים מכוונים הפוך כאנלוגי של האנטנה הזו, אזי היעילות במישור האופקי ביחס לדפוס הקרינה המעגלית היא 3,8 dB [1].

לפיכך, אנטנה זו בתכונותיה מתקרבת לאנטנה מגנטית - אנטנה בעלת חלוקת זרם קבועה לאורך קו המתאר של המסגרת, ופולטת בעיקר את המרכיב המגנטי של השדה האלקטרומגנטי באזור הקרוב.

לאנטנה הנבחנת יש ארבע נקודות בעלות פוטנציאל אפס: A, C - אנטי-צמתים זרם ו-B, D - נקודות האמצע של המרחקים בין לוחות הקבלים - צמתי מתח. בהתאם, ניתן להפעיל את האנטנה ליד נקודות אלו. הדרך הקלה ביותר היא להשתמש בהתאמה בצורת T כאשר הוא מופעל באנטי-נוד זרם (איור 3, א) [2] או מחלק מתח קיבולי כאשר הוא מחובר לצומת מתח (איור 3, ב) [1].

אנטנת לולאה מקוצרת חשמלית

ניתן לקבוע את הפרמטרים המשוערים של מעגל החיבור מהשיקולים הבאים.

בתחילה, המסגרת של ההיקף הנבחר e < λ מכווננת לתהודה בתדר ההפעלה f באמצעות שני קבלים זהים בקיבולת 2C ונמדד גורם האיכות של המסגרת Q שאינה נטענת.
עכבת הגל של אנטנת הלולאה כמעגל LC היא PA=1/(2πfC).
מקדם ההכללה של קו החשמל בעל העכבה האופיינית RL במעגל האנטנה, בהתבסס על התנאי שבהתאמה, מקדם האיכות של המעגל נחתך בחצי, k = (PAQ/RL)1/2.
המרחק בין נקודות החיבור של ההתאמה בצורת T et= e/k.
אלמנטים של המחלק הקיבולי Cn = kC, C' = 4C·k / (k -2).
אם אתה מחבר את קו החשמל למרווח המסגרת בנקודה A, אז התנגדות הכניסה rin = Pa/Q.
התנגדות הקרינה של המסגרת [3] rΣ = 80π2(2πSp/λ2)2, כאשר Sp הוא שטח המסגרת, או עבור מסגרת עגולה rΣ = 20π2(e/λ)4.

ידועה גרסה נוספת של אנטנת לולאה מקוצרת חשמלית - דיפול חצי גל עם עומס קיבולי, מגולגל לתוך מסגרת (איור 4א). כדי ליישם אנטנה זו, היקף המסגרת חייב להיות פחות ממחצית אורך הגל. הנקודות של פוטנציאל אפס הן נקודה A ואמצע המרחק בין הלוחות של קבל C (איור 4, ב). תבנית הקרינה עולה בקנה אחד עם תבנית הקרינה של אנטנת לולאה המורכבת משתי חצאי פריימים. קו החשמל מחובר ליד נקודות האפס פוטנציאל, כפי שנעשה באנטנת לולאה עם שני חצאי פריימים.

אנטנת לולאה מקוצרת חשמלית

אנטנת לולאה מקוצרת המורכבת משתי חצאי פריימים מאופיינת בחלוקה אחידה יותר של משרעת הזרם לאורך מוליך המסגרת בהשוואה לאנטנת לולאה עם מסגרת רציפה, לכן, עם אותם היקפים, יש לה התנגדות קרינה גבוהה יותר rΣ ו , כתוצאה מכך, יעילות גבוהה יותר ηA (גורם יעילות). הרווח לפי נתוני המדידה מגיע ל-3 dB ב-e/λ = 0,2.

המחקר של אנטנת לולאה מקוצרת המורכבת משתי חצאי פריימים בוצע בתדרים של 14, 27 ו-430 מגה-הרץ. לתדר של 14 מגה-הרץ, למסגרת מרובעת עשויה חוט נחושת בקוטר של 2 מ"מ הייתה היקפית e = 0λ, קיבול 2C = 22 pF, גורם איכות של המסגרת ללא טעינה Q = 100, התנגדות קרינה rΣ = 2 אוהם, התנגדות כניסה באנטי-נוד הנוכחי rin = 10 אוהם, יעילות ηA - 0,1 ורוחב פס 0,3 MHz. כדי לחבר כבל עם עכבה אופיינית Pl = 50 Ohm, מחלק המתח הקיבולי כלל קבלים C = 47 pF ו- Cn = 510 pF, ואורך קטע מוליך המסגרת עבור התאמה בצורת T היה eτ = 160 מ"מ. האיזון בוצע באמצעות טבעת פריט וכמה סיבובים של כבל קואקסיאלי [2]. האנטנה שימשה כמקלט פנימי לניטור פעולתן של תחנות רדיו חובבים. במספר מקרים ניתן היה להפחית את רמת האותות המפריעים עקב הסימטריה של האנטנה, שמחלישה את ההפרעות במצב משותף, ונוכחות "אפסים" בתבנית הקרינה.

עבור תדר של 27 מגה-הרץ, יוצרו מספר אנטנות משתי חצאי-פריים עם היקפים e = (0,1...0,5). המחקר שלהם העלה את הדברים הבאים. עבור אנטנת הלולאה הנבדקת, התנגדות הקרינה יורדת באופן משמעותי ככל שהגודל פוחת. זה תלוי בריבוע השטח (או בחזקת רביעית על היקף המסגרת המעגלית). לכן, עבור אנטנות לולאה בעלות היקף e < 0,1 A, התנגדות הקרינה קטנה משמעותית מהתנגדות האובדן, ורוחב הפס של האנטנה נקבע רק על ידי הפרמטרים של מעגל האנטנה LC. עבור אנטנת לולאה עם היקף e > 0.2A. התנגדות הקרינה תואמת את ההתנגדות לאובדן, גורם האיכות מתחיל לרדת, ורוחב הפס והיעילות של האנטנה מתחילים לעלות. בנוסף, בעת הזנת האנטנה, רצוי לשאוף לוודא שהחלקים המרכזיים של הרטט, כלומר, האנטי-נודים הנוכחיים, יהיו נקיים מאלמנטים מחברים. לכן, מחלק מתח קיבולי עדיף על התאמת T.

אנטנת הלולאה לתדר 430 מגה-הרץ הייתה במידות של 36X22 מ"מ והיא הייתה עשויה חוט נחושת מצופה כסף בקוטר 1,5 מ"מ. קיבולים 2C כללו קבלים כוונון 1...5 pF. נעשה שימוש בהתאמה א-סימטרית בצורת T. צמת הכבל עם Pl = 50 אוהם חוברה לנקודת אפס פוטנציאל - האנטי-נוד הנוכחי, והליבה המרכזית - במרחק של 10 מ"מ ממנה. רוחב הפס של האנטנה הטעונה הוא 4,5 מגה-הרץ, היעילות היא 0,05...0,1.

אנטנת הלולאה הנבחנת היא סימטרית, אינה דורשת משקל נגד, בעלת נקודות בעלות פוטנציאל אפס (מה שמאפשר שימוש בשיטות אספקת חשמל מקובלות), ניתנת להתאמה עם קבלים משתנים, רגישה מעט לנוכחות דיאלקטרי ומוליך חלש חפצים בסביבתו הקרובה, ואינו מכיל אלמנטים תואמים אינדוקטיביים. עבור היקף נתון, היעילה ביותר היא אנטנת לולאה מעגלית מקוצרת, המורכבת משתי חצאי מסגרות, המופעלות באמצעות מחלק מתח קיבולי עם הפסדים מינימליים אפשריים בחומר המסגרת ובקבלים.

ספרות

Devoidere John. Low-Band DXing. American Radio Relay League, Inc. - 1987, עמ'. 266.
Grigorov I. עיצוב מעשי של אנטנות. - מ.: DMK, 2000, 352 עמ'. טִין,
Grechikhin L. אנטנות קטנות חשמלית: אפשרויות ותפיסות שגויות. - רדיו, 1992, מס' 11, עמ'. 8-10.

מחבר: נ. טורקין, סנט פטרסבורג

ראה מאמרים אחרים סעיף אנטנות VHF.

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

תמונות שפיריות של מזל"טים מחלקה חדשה 10.10.2020

Dragonfly Pictures Inc. (DPI) פיתחה מחלקה חדשה של מל"טים - מל"טים קשורים השומרים על מיקום קבוע (נייח) (רחף במקום) ביחס לספינה או רכב אחר המצויד בתחנת בסיס.

בניגוד למולטי-קופטרים המופעלים על ידי סוללות (מל"טים מרובי רוטורים, או quadcopters) הדורשים החלפת סוללה כל 20 דקות, מל"טים קשורים מופעלים באמצעות כבל המחובר לתחנת בסיס. עם יכולת זו, מכשירים אלו יכולים לפעול בטיסה שעות רבות ואף ימים. מסוקים קשורים עוקבים ומלווים פלטפורמות ניידות - ספינות ימיות, ספינות, משאיות וכלי רכב יבשתיים אחרים.

בהשוואה למל"טים בעלי כנפיים קבועות, למל"טים החדשים יש מספר יתרונות, כולל המראה ונחיתה אנכיים. רחפנים אלו אינם דורשים רצועת נחיתה, משטח שיגור או ציוד תחזוקה. בניגוד למל"טים של צפלין, הקוואדקופטרים החדשים נשארים נייחים ברציפות גם במערבולת ורוחות פרצים מהירות.

יתרון מיוחד במזל"טים של UMAR הוא שהם מסוגלים לפעול ללא הפסקה במשך יותר מ-400 שעות בגובה של עד 500 רגל הודות לאספקת חשמל רציפה על הכבל. עם זאת, העיצוב של תוכנית זו קשור בקשיים משמעותיים. מתח אספקת החשמל שמסופק מהספינה למטוס צריך להיות גבוה ככל האפשר כדי למזער את הזרם, מה שמאפשר שימוש בכבל הדק והקל ביותר האפשרי. מזל"ט כזה הוא נייד מאוד והמטען שלו גבוה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ חומרים רעילים במסכי גאדג'טים

▪ חברות פרטיות לטיסות לירח

▪ רכבת דיזל חד-קרונית קוואסאקי תעשיות כבדות

▪ גלאי אש ביער

▪ אתה יכול לחזות משהו ביד

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר אתרים של ציוד רדיו חובבני. בחירת מאמרים

▪ מאמר אנחנו הילדים של השנים הנוראות של רוסיה. ביטוי עממי

▪ מאמר מהי החיה הגדולה בעולם? תשובה מפורטת

▪ מאמר אופנוע-טרקטור. הובלה אישית

▪ כתבה שעון משני עם מחוון מטריצה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר פתגמים ואמירות ארמניות. מבחר גדול

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

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