על הזנת מקלטי רדיו באנרגיה חופשית. תכנית, תיאור

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

על הפעלת מקלטי רדיו באנרגיה חופשית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / קליטת רדיו

אולי בגלל התייקרותם של תאים וסוללות נטענות, או אולי מסיבה אחרת, אבל לאחרונה העניין של מאזיני הרדיו בבעיית הפעלת מקלט רדיו ב"אנרגיה החופשית" של קרינה מתחנות שידור עוצמתיות גדל מוּגדָל. במספר כתבי עת הופיעו דיווחים על מכשירי גלאים "מדברים בקול רם", וכן על מקלטים שפועלים על טלפונים ומקבלים באמצעות השדה של תחנת רדיו עוצמתית תוכניות מתחנות אחרות פחות חזקות. מאחר והסיבות לתופעה זו עטופים במידה מסוימת במסתורין, והספרות מציעה את פתרונות המעגל המדהימים ביותר בעזרתם ניתן כביכול להשיג תוצאות מדהימות עוד יותר.

מטרת מאמר זה היא לעזור לחובבי רדיו המעוניינים בבעיה זו להבין אותה מנקודת מבט אובייקטיבית ולהעריך באמת את היכולות של התקני קליטת רדיו המופעלים על ידי "אנרגיה חופשית" של תחנות רדיו חזקות. נושאים של זיהוי ובנייה מיטביים של המקלטים עצמם צפויים להילקח בחשבון באחד מהמאמרים הבאים.

ידוע שניתן לקבוע את ה-EMF המושרה על ידי השדה של תחנת רדיו משדרת באנטנה של מקלט רדיו על ידי הנוסחה: ε = E*h_д, כאשר E הוא עוצמת השדה של תחנת הרדיו בנקודת הקליטה, ו-h_д - גובה אנטנה יעיל. עם זאת, עלינו למקסם כלל לא את ה-EMF, אלא את הספק האות המתקבל המסופק לגלאי, שהתנגדות הכניסה שלו רין תלויה במעגל שלו, בהתנגדות העומס ובמידה מסוימת בגודל ה-EMF המושרה. באנטנה. מכיוון שהעוצמה של האות המגיע לגלאי P = U*I (כאשר U הוא המתח המסופק לגלאי, ו-I הוא הזרם הזורם דרכו), והתנגדות הכניסה R_בתוך = U/I, אז ניתן למקסם את ההספק על ידי שינוי עכבת הכניסה של הגלאי, בחירת סכמות שונות להתאמתו לאנטנה, כמו גם הגדלת המתח על הגלאי, הפחתת הזרם, ולהיפך.

מצד שני, ידוע שהמקור (מעגל האנטנה) מספק הספק מרבי לעומס (גלאי) במקרה שההתנגדות הפעילה שלו שווה להתנגדות הכניסה של העומס, כלומר R._А = ר_בתוך, והתגובה מפוצה על ידי הכללת תגובה של סימן אחר. אלו התנאים הרגילים להתאמת המקור לעומס איך למלא אותם במצב אמיתי?

תחנות הרדיו החזקות ביותר פועלות ברצועות הגלים הארוכים והבינוניים. אדמה רטובה, מים מתוקים, ועוד יותר מכך מי ים, בתדרים אלו יש תכונות של מוליך בו זרמי ההולכה גדולים בהרבה מזרמי העקירה. כתוצאה מכך, גלים עם קיטוב אופקי נחלשים באופן משמעותי על פני כדור הארץ. מסיבה זו, עבור שידורי רדיו, משתמשים בגלים בעלי קיטוב אנכי הנפלטים על ידי תורנים אנכיים - אנטנות עם חלק אופקי פחות או יותר מפותח והארקה טובה.

הסוגיות של עיצוב אנטנות גל ארוך וגלים בינוניים נפתרו עוד בשנות השלושים וכוסו בפירוט בספרי לימוד של שנות הארבעים והחמישים, זה מסביר את ה"עתיקות" של הספרות המובאת בסוף המאמר.

על האכלת מקלטי רדיו באנרגיה חופשית
איור. מספר

סקיצה של אנטנה אנכית עם הארקה מוצגת באיור 1, א. אורך הגל הטבעי (התהודה) הנפלט מאנטנה כזו (זכור כי הוא נחשב לגל שבתדר שבו ההתנגדות במחבר XT1 פעילה ושווה להתנגדות של ויברטור מונופול בעל רבע גל, כלומר ~37 אוהם) λ₀=4*אני_Д, והגובה האפקטיבי h_д=2I_А/π. בתנאי חובבים, כמעט בלתי אפשרי לבנות אנטנה אנכית של רבע גל, מכיוון שהיא מתגלה כגבוהה מדי, ולכן בדרך כלל אנטנות בצורת L (איור 1, ב) ו-T (איור 1, ג). עם פרמטר λ משמשים₀= KI_Д, איפה אני_А = h + I_Г, ו-K הוא מקדם שאת ערכו ניתן לקבוע מהטבלה:

אנטנה	К
בצורת L עם I_Г, < ח	4,5 ... 5
בצורת L עם I_Г, > ח	5 ... 6
בצורת T עם I_Г, > ח	6 ... 8
מִטְרִיָה	6 ... 10

ניתן יהיה להמליץ על אנטנת מטריה עם 3-4 אלומות אופקיות המחוברות בנקודה אחת לחלק האנכי, אולם, בשל מורכבות העיצוב, נעשה בה שימוש נדיר ביותר.

רק החלק האנכי של האנטנה מעורב בקליטת גלי רדיו, בעוד שהחלק האופקי פועל כעומס קיבולי, מגדיל את אורך הגל והגובה האפקטיבי שלו. ככל שהחלק האופקי מפותח יותר, כך היחס h יותר מדויק_д = h והאנטנה עצמה יעילה יותר.

ברוב המקרים, האנטנה קולטת אותות שאורך הגל שלהם גדול מאורך הגל של האנטנה עצמה λ >λ₀, וההתנגדות שלו מורכבת (Za) עם אקטיבית (R_Σ) ורכיבים תגובתיים (X), שנקבעים על ידי הנוסחאות:

Z_А=R_А -jX;
R_Σ = 1600(h_д/λ)²;
X = W*ctg(πλ₀/λ),

כאשר W היא עכבת הגל של חוט האנטנה, שהיא בערך 450 ... 560 אוהם.

על האכלת מקלטי רדיו באנרגיה חופשית
איור. מספר

כדי לפצות על הקיבול של האנטנה, השראות (סליל הרחבה) כלולה במעגל שלה, והמעגל המקביל של האנטנה מקבל את הצורה המוצגת באיור. 2. כעת ניתן לחשב את ההספק שמשדרת האנטנה לעומס (גלאי), ולא ניקח בחשבון הפסדים במעגל שלו לעת עתה. אם התנגדות הכניסה של הגלאי והרכיב הפעיל של התנגדות האנטנה R שווים_בתוך=R_Σ כוח העומס הוא מקסימלי ושווה ל

Р₀= (ε/2)²/R_Σ.

החלפת הביטויים של ε ו-R בנוסחה זו_Σ, אנחנו מקבלים

P₀= ה² h_д² λ² / (4*1600*ש_д²) = E² λ² / 6400

הנוסחה שהפקנו קובעת את ההספק המרבי שניתן להפיק מהשדה של תחנת רדיו באנטנה אידיאלית ללא אובדן. מעניין לציין שהכוח הזה אינו תלוי בגודל ובעיצוב של אנטנה מסוימת. מהאמור לעיל ניתן להסיק את המסקנות הבאות.

- האפשרות להפעיל מקלטים עם "אנרגיה חופשית" תלויה רק בעוצמת השדה של תחנת הרדיו במקום המקבל;
- עדיף לקבל על גלים ארוכים וארוכים במיוחד;
- לקבלת קליטה יעילה יש צורך להתאים את ההתנגדות הפעילה של הגלאי והאנטנה, כמו גם לפצות על התגובה של האנטנה.

לדוגמה, הבה נחשב את ההספק המרבי שניתן להשרות באנטנה על ידי השדה של תחנת רדיו DV הפועלת בתדר של 171 קילו-הרץ (λ = 1753 מ') עם מתח של 20 mV/m, המופיע באזורים רבים. של אזור מוסקבה ואפילו מעבר לכך:

Р₀= E²*λ²/6400 =0,02² * 1753² /6400=0,19 W.

הספק זה מספיק למדי לפעולה בקול רם של רוב המקלטים הניידים, מכיוון שהוא שווה ערך ל-Upit = 9 V בזרם של 20 mA.

למרבה הצער, המצב האמיתי רחוק מלהיות אידיאלי. העובדה היא שבמעגל האנטנה יש התנגדות לאובדן R_п, המורכב מההתנגדות של חוט האנטנה, ההתנגדות הפעילה של הסליל התואם L (איור 2) והתנגדות הארקה. היעילות של אנטנה כזו נקבעת על ידי הביטוי

η = R_Σ/ (R_Σ+R_п).

והכוח המתקבל ממנו - לפי הנוסחה:

P = P₀*η = E² λ²*η / 6400

חישוב היעילות של אנטנה היא משימה הניתנת לפתרון לחלוטין. ההתנגדות הליניארית של חוט נחושת בקוטר 1 מ"מ לזרם ישר היא 22,5 אוהם/ק"מ ועולה בערך פי 2 בתדר של 200 קילו-הרץ [1]. עבור חוט בקוטר של 2 מ"מ, ערכים דומים יהיו 5,5 אוהם/ק"מ ו-3 פעמים. לפיכך, התנגדות חוט האנטנה R_ПА ניתן להעריך אורך 20...50 מ' ב-0,3...3 אוהם. התנגדות הארקה P_PZ יותר. M.B. Shuleikin הציע פעם את הנוסחה האמפירית הבאה לקביעת הפסדי הארקה [2]:

R_PZ =Aλ/λ₀,

כאשר מקדם A משתנה בין 0,5...2 אוהם להארקה טובה ועד 4...7 אוהם להארקה גרועה. התנגדות סליל תואמת R_пк תלוי במקדם איכות העיצוב שלו Q וניתן לחשב אותו באמצעות הנוסחה:

R_пк =X/Q.

באמצעות הנתונים מהדוגמה לעיל, אנו מחשבים את היעילות של אנטנה בצורת L עם גובה מתלה של 10 מ' ואורך חלק אופקי של 20 מ', בעל h_д=10 מ' באמצעות הטבלה, אנו קובעים את מקדם K = 6, ואז אורך הגל של האנטנה עצמה יהיה שווה ל: λ₀\u6d 10 * (20 + 180) \uXNUMXd XNUMX מ', ו- λ / λ₀ = 10. עם קוטר חוט של 1 מ"מ, התנגדות R_ПА= 22,5*2*0,03 = 1,3 אוהם, ניתן לקבל הארקה מספקת עם Rе = 3*10 = 30 אוהם. עם עכבת גל של חוט האנטנה W = 500 אוהם, התגובה של האנטנה היא X = 500*ctg(π/10) = 500/0,31 = 1600 אוהם. לאחר שקבענו את גורם איכות העיצוב של הסליל התואם Q = 250, אנו מוצאים את ההתנגדות שלו R_пк = 1600/250 = 6,45 אוהם. ההתנגדות הכוללת לאובדן האנטנה, שווה לסכום כל אלו שנמצאו, תהיה כ-38 אוהם, בעוד שהתנגדות הקרינה

R_Σ = 1600(h_Д/λ)²=1600(10/1753)² = 0,05 אוהם,

כלומר היעילות η = 0,05/38 = 0,14%!

לפיכך, הספק האות המסופק לעומס על ידי האנטנה הנחשבת יהיה רק 0,19 * 0,0014 = 0,26 mW, אשר שווה, למשל, למתח אספקה של 1 V בזרם של 0,26 mA. זה מספיק כדי להפעיל מקלט לטלפונים, אבל לא מספיק כדי להפעיל מקלט רמקול.

שימו לב שהתרומה העיקרית להפסדי האנטנה מגיעה מהארקה. כדי לעשות את זה טוב, אתה צריך לחפור דרך האדמה אל האקוויפר ולהניח חפץ מתכת בעומק הזה, אולי של שטח גדול יותר, כמובן, ואז לקבור חור. כמו כן, ניתן להמליץ ליצור מערכת של חוטי משקל נגד, המתפצלים באופן רדיאלי מנקודת ההארקה וקבורים בעומק רדוד. אם מבוצעים ניסויים על חלקת גן, אז צינורות של באר מים או אספקת מים יכולים לשמש הארקה, וגדר מתכת של החלקה יכולה לשמש גם כמשקל נגד, אם אתה דואג למגע חשמלי טוב שלה. חלקים בודדים.

שאלה חשובה: כיצד להבטיח את התיאום הדרוש של האנטנה עם הגלאי? הכנסת אלמנטים ריאקטיביים נוספים רק מחמירה את היעילות בגלל ההפסדים הנוספים הטמונים בהם, ולכן רצוי להשתמש רק באלמנטים המוצגים באיור. 2. במקרה זה, מעגל המקלט המומלץ יקבל את הצורה המוצגת באיור. 3.

על האכלת מקלטי רדיו באנרגיה חופשית
איור. מספר

סליל ההשראות המשתנה L1, יחד עם קיבול האנטנה, יוצרים מעגל תנודה המכוון לתדר של תחנת רדיו עוצמתית. התגובות של האנטנה והסליל שוות ומפוצות. התנגדות פעילה סדרתית של מעגל האנטנה R_А = RΣ + R_пהומר להתנגדות שווה ערך R_ое = X²/R_А, מחובר במקביל לסליל. אם הוא גדול מדי כדי להתאים את עכבת הכניסה של הגלאי, האחרון מחובר לברז הסליל כך שהתנאי n מתקיים²*R_ое=R_בתוך, כאשר n הוא היחס בין מספר הסיבובים של הסליל מהמסוף המוארק לברז לבין המספר הכולל של סיבובים. מעגל הגלאי, המכיל דיודה VD1, קבל חוסם C1 ועומס, אינו דורש הסבר.

בדוגמה למעלה, R_ое= 1600²/38 = 67,4 קילו אוהם. אם לגלאי יש התנגדות כניסה בסדר גודל של 2 קילו אוהם, וזה נכון כאשר עובדים על טלפונים עם התנגדות של 4 קילו אוהם, n = (2/67)^0,5 = 0,17, לכן, הברז חייב להיעשות מכ-1/6 מהסיבובים של הסליל כולו.

הגנת ברקים של אנטנות תמיד הייתה ונשארה בעיה חשובה באזורים כפריים. עדיף לחבר את האנטנה לצמיתות לאדמה. מעגל המקלט המוצג באיור. 3, עומד בתנאי זה. אף על פי כן, אפילו פגיעות ברק לא קרובות במיוחד גורמות ל-EMF פועם באנטנות גדולות, הנמדדות בקילו-וולט רבים, וזה בשום אופן לא בטוח. מרווח ניצוץ מלא בגז או אפילו נורת ניאון פשוטה HL1 המחוברת בין האנטנה לאדמה יסייעו להגן על דיודת הגלאי. ובכל זאת, אם סופת רעמים בקרבת מקום, האנטנה צריכה להיות מוארקת עם מתג מיוחד SA1.

התוצאה הפרדוקסלית, במבט ראשון, המורכבת באי-תלות של הכוח המוסר מהאנטנה מגודלה בהיעדר הפסדים ובתיאום עם העומס, מוסברת בקלות. ידוע שאנטנת שידור, אם אין לה הפסדים ואם היא מותאמת למקור האות, מקרינה את כל הכוח המסופק לה. לכן, אנטנות שונות עם אותו דפוס קרינה בתנאים שלעיל יוצרות את אותו עוצמת שדה אלקטרומגנטי באותו מרחק. נותר להוסיף - ללא קשר לגודל האנטנה. כמובן שברגע שמדברים על אנטנות אמיתיות עם הפסדים, האמירה הזו מיד מאבדת מערכה המעשי, כאשר גודל האנטנות פוחת, ההתנגדות לקרינה שלהן נעשית קטנה ביותר, המרכיב התגובתי של ההתנגדות עולה, מה שמקשה על להתאים את האנטנה למקור האות, ההפסדים גדלים, כך שהיעילות של האנטנות יורדת בחדות

מההפיכות של אנטנות עולה שעם אותו עוצמת שדה, התאמה לעומס והיעדר הפסדים, אנטנות קליטה בגדלים שונים תספק את אותו הספק לעומס. כמובן, עבור קליטת אנטנות, הפסדים וקשיים בהתאמה עם העומס משאירים לתוצאה המתקבלת ערך תיאורטי בלבד.

נציין שוב כי כל החישובים הניתנים במאמר תקפים רק במקרה שבו ממדי האנטנה קטנים משמעותית מאורך הגל.

ספרות

מדריך ג'גינקין להנדסת רדיו. -M. - L: GEI, 1946.
G. Belotserksvskiy. אנטנות. - מ.. אובורונגיז, 1956.

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף קליטת רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

75,6 TB של נתונים על חתיכת קוורץ 30.09.2020

כמות הנתונים הדיגיטליים שנוצרו על ידי בני אדם גדלה בקצב גבוה במיוחד. בינתיים, המדיה הפיזית לא מתפתחת כל כך מהר. המשמעות היא שכדי ליצור אחסון בענן צריך לרכוש כוננים קשיחים יקרים יותר ויותר. הדרך לצאת מהמצב הזה עשויה להיות טכנולוגיה חדשה של מיקרוסופט המאפשרת לכתוב עשרות טרה-בייט של נתונים על פיסת קוורץ.

Microsoft Project Silica מבוסס על טכנולוגיה של כתיבת נתונים על זכוכית קוורץ חזקה במיוחד באמצעות לייזר על ידי עיוות המבנה שלה. במהלך הניסויים, החוקרים הצליחו "לארוז" 75,6 TB של נתונים לתוך פיסת סיליקה מותכת בגודל של דיסק בגודל 2,5 אינץ'. אם נצייר אנלוגיות, אז הכונן הקשיח הקשיח ביותר בגודל 3,5 אינץ' הוא בעל קיבולת של 20 TB.

הבעיה העיקרית איתה מתמודד צוות פרויקט סיליקה היא שלא ניתן להחליף את מדיית הקוורץ. לכן, המידע בו הוא לקריאה בלבד. זה יגרום לבעיות בגיבוי, זה ייקח הרבה יותר זמן מאשר עם דיסקים רגילים. כפי שהתברר, לא רק מיקרוסופט, אלא גם חברות אחרות עובדות על טכנולוגיה דומה. אז, לסיגייט כבר יש פיתוחים משלה.

אנליסטים אומרים שעד 2025 כמות הנתונים בעולם תעלה על 175 זטה-בייט (1 ZB = מיליארד TB). זה פי שישה יותר מאשר ב-2018. יתרה מכך, התפתחות רשתות דור 5, הביקוש לווידאו בחדות גבוהה ושוק האינטרנט של הדברים יכולים להביא לכך שעד סוף העשור כמות המידע הכוללת תגיע ל-1 טריליון טרה-בייט - 1000 זטה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ הדיבור מאט בגלל שמות עצם

▪ שימוש ב-GPS משבית חלקית את המוח

▪ גרסה חדשה של ממיר DC/DC LT1936

▪ אגמי כדור הארץ מתאדים מהר יותר ממה שחושבים

▪ סוני תשחרר טלוויזיית זום

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ סעיף האתר ווסתי כוח, מדי חום, מייצבי חום. בחירת מאמרים

▪ מאמר מרית תפוחי אדמה. טיפים למאסטר הבית

▪ מאמר האם ציפור לעגנית יכולה לצרוח עם הקול שלה? תשובה מפורטת

▪ מאמר התחממות יתר, מכת חום ומכת שמש. בריאות

▪ מאמר בודק בכיס. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר כדור בין האצבעות. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

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