הקו של לצ'ר. תכנית, תיאור

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

הקו של לצ'ר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חובב רדיו מתחיל

באלקטרוניקה, קווי לצ'ר או מערכת Lecher הם זוגות של חוטים או מוטות מקבילים המשמשים למדידת אורך גלי הרדיו בעיקר בטווחי UHF ומיקרוגל. חוטים אלו יוצרים קו תמסורת קצר ומאוזן. כאשר מחוברים למקור אנרגיה בתדר גבוה, כגון משדר רדיו, גלי רדיו יוצרים גלים עומדים לכל אורך קו השידור. על ידי הזזת המגשר המוליך (הגשר) המקצר את שני חוטי המערכת, ניתן למדוד פיזית את אורך הגל.

הפיזיקאי האוסטרי ארנסט לצ'ר, שיפר את השיטות בהן השתמשו אוליבר לודג' והיינריך הרץ, פיתח שיטה משלו למדידת אורך גל בסביבות 1888. כיום, זמינות טכניקות מדידת תדרים מתקדמות יותר, וקווי Lecher משמשים כיום לרוב כרכיבי מעגל בשימוש בציוד בתדר גבוה, כגון טלוויזיות, קווי Lecher משמשים כמעגלי תהודה, במסנני חריץ ובהתקני התאמת עכבות. הם משמשים בתדרים הנמצאים בין פסי HF/VHF, שבהם נעשה שימוש ברכיבים משובצים, ובפסי UHF/מיקרוגל, שבהם נעשה שימוש במהוד חלל.

מדידת אורך גל

קו לצ'ר הוא זוג חוטים או מוטות מקבילים שאינם מבודדים הממוקמים במרחק קבוע זה מזה. המרחק בין המוליכים אינו קריטי, אך הוא צריך להיות חלק קטן מאורך הגל. מרחק זה יכול לנוע בין פחות מסנטימטר ל-10 ס"מ או יותר. אורך החוטים תלוי באורך הגל האפקטיבי; הקווים המשמשים למדידות ארוכים בדרך כלל פי כמה מאורך הגל הנמדד. המרווח האחיד בין החוטים הופך אותם לקווי שידור המשדרים גלי רדיו במהירות קבועה, קרובה מאוד למהירות האור. קצה אחד של הקו מחובר למקור אות RF, כגון פלט של משדר רדיו. הקצה השני של הקו מקוצר דרך מוליך נע. הגשר הסוגר הזה משקף את הגלים. הגלים המוחזרים מהקצה המקוצר של הקו פועלים באינטראקציה עם הגלים הנכנסים, ויוצרים גלים עומדים סינוסואידים של מתח וזרם על הקו. המתח יורד לאפס בצמתים הממוקמים במרחק שהוא כפולה של מחצית אורך הגל מקצה הקו. מקסימום מתח, הנקראים אנטי-צמתים, ממוקמים באמצע הדרך בין צמתים. לכן, ניתן לקבוע את אורך הגל λ על ידי מציאת שני צמתים עוקבים (או אנטי-צמתים) ומדידת המרחק ביניהם, אותו יש להכפיל בשניים. ניתן לחשב את התדר F אם אורך הגל ומהירותו ידועים, ואם מהירות האור C ידועה:

F=C/λ

בדרך כלל משתמשים בצמתים למדידות, שכן הם מופיעים בצורה חדה יותר מאשר נגד צמתים, ובהתאם, דיוק המדידה יהיה גבוה יותר.

חיפוש צמתים

שתי שיטות משמשות לחיפוש צמתים. האחת היא להשתמש במחווני מתח כגון מד מתח RF או נורת ליבון פשוטה המחוברת לזוג מגעים המחליקים מעלה ומטה על החוטים. כאשר הנורה מגיעה לצומת, המתח בין החוטים הופך לאפס, ולכן האור נכבה. אחד החסרונות של שיטה זו הוא שהמחוון יכול להשפיע על הגל העומד על הקו, מה שמוביל להחזרה שלו. כדי למנוע זאת, יש צורך להשתמש במחוון עם עכבת כניסה גבוהה; מנורת ליבון רגילה היא בעלת עכבה נמוכה מדי. לצ'ר וחוקרים אחרים השתמשו בצינורות הויסלר ארוכים ודקים (איור 1), שנורת הזכוכית שלהם הונחה ישירות על הקו. במשדרים ישנים, מתח גבוה עורר פריקת זוהר בגז. כיום משתמשים לעתים קרובות במנורות ניאון קטנות. אחת הבעיות בשימוש במנורות פריקת זוהר היא מתח ההצתה הגבוה שלהן, מה שמקשה על מיקום מדויק של המתח המינימלי. מדי אורך גל מדויקים משתמשים במד מתח RF.

שיטה אחרת המשמש למציאת צמתים הוא להזיז את גשר הסגירה לאורך הקו ולמדוד את זרם ה-RF הזורם בקו באמצעות מד זרם RF המחובר לקו המזין. זרם בקו לצ'ר, כמו מתח, יוצר גלים עומדים עם צמתים (נקודות של זרם מינימלי) בכל חצי אורך גל. מכיוון שקו מייצג עכבה למקור האנרגיה של RF המזין אותו, ועכבה זו משתנה עם אורך הקו. כאשר הצומת הנוכחי ממוקם בתחילת הקו, הזרם הנצרך מהמקור יהיה מינימלי, כפי שיראה מד הזרם. אם תזיז את גשר הסגירה הלאה לאורך הקו ותסמן שני מקומות בזרם מינימלי, אזי המרחק בין שני המינימום הללו יהיה שווה למחצית מאורך הגל.

קו לכרוב
אורז. 1. קו לצ'ר משנת 1902, זהה לעיצוב המקורי של ארנסט לצ'ר משנת 1888

גלי רדיו שנוצרו על ידי גנרטור המבוסס על פער ניצוץ הרץ (בדמות מימין) נעים לאורך חוטים מקבילים. החוטים סגורים זה לזה (בדמות בצד שמאל), הגלים המוחזרים חוזרים לאורך החוטים לכיוון הגנרטור, ויוצרים גלי מתח עומדים לאורך הקו. המתח שואף לאפס בצמתים הממוקמים במרחק שהוא כפולה של מחצית אורך הגל מקצה הקו. הצמתים נמצאו על ידי הזזת צינור הוסלר - צינור פריקת זוהר קטן, כמו מנורת ניאון - לאורך קו (שניים מהצינורות הללו מוצגים באיור). מתח גבוה על הקו גורם לצינור להאיר. כאשר הצינור מגיע לצומת, המתח שואף לאפס והצינור כבה. המרחק הנמדד בין שני צמתים סמוכים מוכפל בשניים כדי לתת את אורך הגל λ. באיור הקו מוצג מקוצר; האורך האמיתי של הקו היה 6 מטרים. גלי הרדיו שהפיק הגנרטור היו בטווח VHF ואורך גל של מספר מטרים. התוספת מציגה את סוגי צינורות גייסלר המשמשים עם קווי לכר.

בנייה

המשיכה העיקרית של קו Lecher היא בכך שהוא יכול למדוד תדר ללא שימוש באלקטרוניקה מורכבת, וניתן להרכיב את הקו בקלות מחומרים פשוטים הנמכרים בחנות רגילה. קו לצ'ר למדידת אורך גל בנוי בדרך כלל על מסגרת שעליה מחוברים מוליכים הממוקמים אופקית, שלאורכו נע גשר או מחוון סוגרים, ועל סולם מדידה שבו נקבע המרחק בין הצמתים. המסגרת עשויה בדרך כלל מחומרים לא מוליכים כמו עץ, מכיוון שכל חפצים מוליכים ליד הקו עלולים לשבש את משטר הגלים העומדים.

במובנים רבים, קו לצ'ר הוא גרסה חשמלית של ניסוי שפופרת קונדט, המשמש למדידת אורך גלי הקול.

מדידת מהירות האור

אם התדר F של גל רדיו ידוע, אז על ידי מדידת אורך הגל λ באמצעות קו לצ'ר, נוכל לחשב את מהירות הגל C, ששווה בערך למהירות האור:

C = λ*F

בשנת 1891 ביצע הפיזיקאי הצרפתי פרוספר-רנה בלונדלוט, בשיטה זו, את המדידות הראשונות של מהירות התפשטות גלי הרדיו. הוא השתמש ב-13 תדרים שונים בין 10 ל-30 מגה-הרץ והשיג ערך ממוצע של 297600 ק"מ לשנייה, תוצאה שהייתה בטווח של 1% ממהירות האור האמיתית. זה היה אישור חשוב לתיאוריה של ג'יימס קלרק מקסוול שאור הוא גם גל אלקטרומגנטי, כמו גלי רדיו.

יישום בתחומים אחרים

קווי לצ'ר קצרים משמשים לעתים קרובות כמעגלי תהודה באיכות גבוהה, הנקראים כוונון או לולאות תהודה. לדוגמה, קו לצ'ר קצר של רבע גל (λ/4) פועל כמעגל תהודה מקביל, בעל עכבה גבוהה בתדר התהודה שלו ועכבה נמוכה בתדרים אחרים. הם משמשים בשל העובדה שבתדרים בטווח דצימטר (10 ס"מ...1 מ') במעגלי תהודה, נדרשות השראות וקיבולים קטנים, מה שמקשה על ייצורם ויתרה מכך, הם רגישים מאוד לטפילים. קיבולים ושראות. ההבדל היחיד בין קווי תמסורת סגורים למעגלי LC קונבנציונליים הוא שלקו תמסורת סגור (סטב תהודה), כגון קו לצ'ר, יש מספר תהודה בתדרים אי-זוגיים שהם כפולות של תדר התהודה הבסיסי, בעוד שלמעגלי LC בגוש יש רק אחד תדר תהודה.

ספק כוח למגברי הספק בתדר גבוה

ניתן להשתמש בקווי לצ'ר למעגלי תהודה במגברי כוח מיקרוגל.] לדוגמה, מגבר טטרוד כפול (QQV03-20) בתדר של 432 מגה-הרץ מתואר על ידי G. R. Jessop בספר העזר (GR Jessop, VHF UHF manual, RSGB , Potters Bar, 1983), משתמש בקו Lecher במעגל האנודה כמעגל תהודה.

קו לכרוב
אורז. 2. שימוש בקו לצ'ר כמעגל תהודה

מקלטי טלוויזיה

קווי Lecher של רבע גל משמשים במעגלי תהודה במגברי RF ובמתנדים מקומיים בחלק מהדגמים של טלוויזיות מודרניות. כוונון לתחנות טלוויזיה שונות מתבצע באמצעות varicap המחובר לשני המוליכים של קו לצ'ר.

עכבה אופיינית של קו לצ'ר

המרווח בין מוליכי מערכת לצ'ר אינו משפיע על מיקום הגלים העומדים על הקו, אך הוא קובע את העכבה האופיינית, שיכולה להיות חשובה בהתאמת הקו למקור האנרגיה בתדר גבוה להעברת כוח יעילה. עבור שני מוליכים גליליים מקבילים בקוטר d ומרחק ביניהם D, העכבה האופיינית של הקו תהיה שווה ל:

עבור חוטים מקבילים, הנוסחה לקיבול היא כאשר L הוא האורך, C הוא הקיבול למטר

מאין

כבלי סרט 300 ו-450 אוהם זמינים מסחרית (למשל קו אטריות דו-חוטי טלפוני) יכולים לשמש כקווי לצ'ר באורך קבוע (לולאת תהודה).

ראה מאמרים אחרים סעיף חובב רדיו מתחיל.

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:

▪ משחת מולים

▪ בקרי Panasonic עם ReRAM משולב של 40nm

▪ אנטיביוטיקה חזקה המיוצרת באף אנושי

▪ ריתוך חיכוך עץ

▪ תרמיל כתף תת מימי CudaJet

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר קליטת רדיו. מבחר מאמרים

▪ מאמר אטריות אינסטנט. היסטוריה של המצאות וייצור

▪ מאמר איזה מסמלי המין רוב חייו לא יכול היה לחוות אורגזמה? תשובה מפורטת

▪ מאמר מודד קרקעות של הנהלת העיר. תיאור משרה

▪ מאמר זרי ראש השנה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מטען לרכב לפלאפון. 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