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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Efecto de antena alimentadora. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Antenas. Teoría El funcionamiento normal de la ruta de alimentación de la antena determina en gran medida la eficacia de una estación de radioaficionado en su conjunto. El efecto discutido en este artículo puede reducirlo significativamente, ya que se manifiesta en la mayoría de los diseños de antenas prácticos (incluidos los fabricados en fábrica). La primera parte del artículo revela las causas del efecto antena alimentadora y su influencia en el funcionamiento del trayecto antena-alimentador. En la segunda parte, se darán recomendaciones prácticas para eliminar esta influencia. Casi todas las ondas cortas son conscientes de la situación cuando el trabajo de transmisión interfiere con el equipo electrónico de la casa: la luz de neón brilla cuando se lleva al cuerpo del transmisor y la recepción se acompaña de una fuerte interferencia de origen local. Estas son las manifestaciones más llamativas del efecto de antena alimentadora familiar desde hace mucho tiempo, pero relativamente poco estudiado, cuya esencia y características se describen en el artículo. La esencia y las causas del efecto antena del alimentador. Es costumbre llamar efecto antena al fenómeno de radiación o recepción de ondas de radio por parte de objetos no destinados a ello. La línea de alimentación solo debe usarse para transmitir energía de alta frecuencia desde un transmisor a una antena o desde una antena a un receptor. La consideración de las causas del efecto de antena alimentadora (AEF) comenzará con el modo de transmisión. Como usted sabe, el campo electromagnético emitido por la antena es creado por corrientes alternas que fluyen a través de sus conductores constituyentes. Casi siempre la antena no está en el espacio libre. En las inmediaciones de él (por ejemplo, dentro de la longitud de onda l) puede haber muchos objetos. Estos son cables de suministro de energía, líneas de transmisión y comunicación, mástiles conductores, soportes y tirantes, tuberías, aparejos, accesorios, carrocerías y fuselajes de vehículos, techos y paredes de edificios, el cuerpo del operador y la superficie del suelo. Si de alguna manera surgen corrientes en los objetos del entorno (inducidas, por ejemplo, por el campo cercano de la antena), entonces el campo de radiación creado por estas corrientes se sumará al campo de las corrientes de la antena. La antena junto con el entorno se denominará sistema de antena (AS). En estas condiciones, las características de los altavoces pueden diferir mucho de las características calculadas de la propia antena. Para que las características de los altavoces dependan menos del entorno, intentan elevar la antena más alto, instalarla más lejos de las estructuras conductoras, hacer mástiles no metálicos, tirantes. Uno de los objetos más cercanos y fundamentalmente inamovibles del entorno de la antena es el alimentador que lo alimenta. El alimentador más simple es una línea abierta de dos hilos. En el caso ideal, los valores instantáneos de las corrientes en los cables de línea en cualquier sección del alimentador y en cualquier momento son iguales en magnitud y dirección opuesta, es decir la suma de las corrientes de ambos hilos del alimentador en cualquier tramo es igual a cero. Llamaremos a tales corrientes antifase. Una línea abierta de dos hilos irradiará incluso bajo esta condición, la razón de esto es la distancia finita d entre los hilos de la línea. Una línea vertical irradia ondas polarizadas verticalmente en el plano horizontal con máximos en el plano de la línea y ondas polarizadas horizontalmente con máximos perpendiculares a este plano. El campo de radiación es proporcional a la relación d/l. La radiación de una línea de dos hilos es mínima con una carga de línea adaptada y aumenta notablemente con una falta de coincidencia, cuando aparecen ondas de corriente estacionaria. El fenómeno descrito (bajo la condición de corrientes estrictamente antifase en el sistema de cable de alimentación) se denomina efecto de antena del alimentador de segundo tipo (AEF-2) [2]. En la práctica, se manifiesta muy débilmente. Por ejemplo, a una frecuencia de 1 MHz, una línea de un cable de televisión KATV (o KATP) con una longitud de l / 145 en d \u2d 10 mm irradia un campo aproximadamente 50 veces más débil debido a este efecto que una media onda vibrador de bucle conectado a esta línea. Hay muchas razones por las que la suma de las corrientes de todos los cables en la sección transversal de la línea de alimentación puede ser distinta de cero. El diagrama vectorial (Fig. 1) muestra que con una diferencia arbitraria de fase y amplitud de las corrientes I1 e I2 en cables separados, estas corrientes se pueden representar como la suma de la antifase I1p = -I2p y en fase I1c = I2c componentes (los últimos a veces se denominan de ciclo único). Los campos creados por las corrientes de modo común de diferentes cables no se compensan (como antifase), sino que se suman. Si la longitud del alimentador es comparable a l, entonces su suma puede crear una gran radiación adicional. Este fenómeno se denomina efecto antena del alimentador de 1er tipo (AEF-1) [1]. Es notablemente más grave que AEF-2, que se discutirá a continuación.
Dado que AEF de 1er tipo (en adelante simplemente AEF) está asociado con corrientes de modo común, el problema de determinar sus causas se puede reducir a encontrar las causas de la aparición de corrientes de modo común de la línea de alimentación en el modo de transmisión (en el modo de recepción, tales corrientes siempre surgen bajo la influencia de campos electromagnéticos externos). Considere una antena dipolo horizontal con un alimentador de dos hilos sin tener en cuenta la "tierra". Asumiremos que la AU consta solo de una antena y un alimentador. El campo de radiación del AS en cada punto del espacio es la suma vectorial de los campos creados por las corrientes de todos los conductores del AS. El campo total en cada punto depende de la distribución de corrientes a lo largo de los conductores del sistema. Esta distribución a una frecuencia determinada está determinada únicamente por la forma, el tamaño y la ubicación de los cables de CA, así como por el método de excitación. Consideraciones suficientemente obvias llevan a la conclusión (confirmada por el cálculo y la práctica) de que con la simetría geométrica de la UA y la excitación simétrica (estrictamente antifase), la distribución de corrientes también será simétrica tanto a lo largo de los cables de la antena como a lo largo de los cables de alimentación. En este caso, la suma de las corrientes de modo común de todos los cables de alimentación será igual a cero. Un ejemplo de tal caso se muestra en el modelo de la Fig. 2a. Las corrientes de los hilos de un alimentador simétrico son iguales en amplitud y antifase, esto está determinado por la simetría de los brazos de la antena vibradora y la ubicación simétrica del alimentador simétrico con respecto a estos brazos, así como la conexión simétrica de el generador hasta el comienzo de la línea de alimentación.
Cualquiera de las siguientes razones puede conducir a la aparición de corrientes de alimentación de modo común: asimetría de la antena (asimetría geométrica de los brazos, la fuente de alimentación no está en el medio, Fig. 2,b); asimetría del alimentador (diferentes diámetros o longitudes de cables, Fig. 2, c); asimetría de la SS en su conjunto (posición relativa asimétrica de la antena y el alimentador, Fig. 2, d). Al tener en cuenta la "tierra", la asimetría geométrica del AS con respecto a la "tierra" (Fig. 2e) y la asimetría eléctrica de la fuente con respecto a la "tierra" (Z1 no es igual a Z2, Fig. 2f ) se agregará aquí. Si en la situación anterior es posible en principio una simetría completa, entonces cuando una antena simétrica es alimentada por un alimentador coaxial (fundamentalmente asimétrico) sin tomar medidas especiales, AEF-1 es simplemente inevitable, aunque dicho alimentador esté libre de AEF-2. Una característica de la línea coaxial es que, a altas frecuencias de radio, puede considerarse no como una línea de dos hilos, sino como una línea de tres hilos. Las corrientes en las superficies interior y exterior de la cubierta del cable pueden diferir debido al efecto pelicular. Para analizar las corrientes de modo común en el modelo, puede representar la superficie exterior de la cubierta del cable con un cable y conectar el generador directamente a la antena. En el caso de que el conductor central del cable esté conectado a un brazo de una antena simétrica y la trenza al otro (modelo - Fig. 3, a), incluso con una ubicación geométricamente simétrica del cable en relación con la antena , AEF se producirá en el altavoz. La razón es la asimetría eléctrica de conectar una fuente equivalente a un altavoz geométricamente simétrico (se supone que la fuente es una fuente puntual y se enciende exactamente en el centro de la antena, pero a la izquierda hay un brazo de antena y a la derecha es el otro más la superficie exterior de la funda del cable!). En este caso, la distribución de corriente depende en gran medida de la longitud eléctrica de la superficie exterior de la cubierta del cable (debido al aislamiento externo, es aproximadamente un 1 % mayor que la longitud geométrica). A la longitud resonante (un número entero de medias ondas, incluida la longitud de tierra para el extremo inferior conectado a tierra, o un número entero de medias ondas más 4/43 para el extremo no conectado a tierra del cable, como en nuestro caso), la amplitud máxima de la corriente de modo común Ic del cable es máxima y puede alcanzar el 1% de la amplitud máxima de la corriente l3 brazo izquierdo de la antena (Fig. XNUMXb).
En este ejemplo, es conveniente mostrar un "mecanismo" simplificado de inducir corrientes a lo largo de la superficie exterior de la trenza, lo que ayudará a presentar más claramente los procesos físicos que conducen a la AEF. Una de las razones de la corriente de modo común es obvia: es una fuente de excitación equivalente, a uno de cuyos terminales se conecta un conductor exterior. Sin embargo, este conductor también se encuentra en el campo cercano de los brazos de antena, cuyas corrientes no son las mismas. Como resultado, existe otra razón para las corrientes de modo común: asimétricas y, por lo tanto, no compensadas en la ubicación del alimentador, el campo cercano de la propia antena. Tal idea es, por supuesto, muy primitiva, pero a veces en la práctica de combatir AEF, por alguna razón, esta segunda razón no se tiene en cuenta en absoluto. Significativamente asimétricas con respecto al "suelo" (o techo) son antenas polarizadas verticalmente ubicadas a baja altura. Incluso si aseguramos la simetría relativa formal de la antena y el alimentador (dipolo vertical cuando se alimenta desde el lateral), AEF es inevitable. Por lo tanto, durante la operación de transmisión, las corrientes de modo común del alimentador pueden ocurrir por cualquiera de las siguientes razones principales: - asimetría eléctrica de la fuente de excitación de CA o una fuente de excitación de antena equivalente; - asimetría geométrica del sistema de antena en su conjunto: por sí mismo y en relación con el suelo. En el modo de recepción, bajo la acción de campos electromagnéticos externos en la línea de alimentación, pueden ocurrir corrientes tanto en antifase como en modo común en sus cables. Surgen los primeros en líneas abiertas de dos hilos y afectan directamente la entrada del receptor (AEF de 2º tipo). Las corrientes de modo común ocurren en cualquier línea de alimentación. En virtud del principio de reciprocidad, el efecto de estas corrientes en la entrada del receptor (AEF de 1ª especie) es tanto más fuerte cuanto mayor es la intensidad relativa de las corrientes de modo común del alimentador de este AS en la transmisión. modo. Solo las corrientes en contrafase del alimentador pueden actuar directamente sobre una entrada correctamente hecha del receptor. El "mecanismo" para convertir corrientes de modo común en el modo de recepción en corrientes antifase es similar al descrito anteriormente para un alimentador coaxial en el modo de transmisión. Una de las formas es conectar la superficie exterior de la trenza con la interior en el punto de conexión de la antena, y la segunda, a través de la antena, por medio de corrientes de campo cercano de modo común, que son asimétricas. para diferentes brazos de la antena, con altavoz asimétrico. Las características de la UA, teniendo en cuenta el alimentador como parte de la misma, difieren de las características calculadas de la antena sin tener en cuenta la influencia del alimentador. Así, la AEF no es sólo la recepción o transmisión directamente por el alimentador, por lo que se puede ampliar el concepto. AEF en un sentido amplio es la influencia del alimentador en las características del sistema de antena (tanto durante la recepción como durante la transmisión). Consideremos esta influencia con más detalle. Manifestaciones del efecto antena del alimentador. Las manifestaciones más llamativas de AEF se señalaron anteriormente. Consideremos estas y otras posibles manifestaciones significativas de AEF con más detalle. Como ejemplos, tomamos un vibrador horizontal de media onda y la conocida antena vertical GP con una altura de l / 4 con tres contrapesos de la misma longitud, instalados en un ángulo de 135 "al radiador. La impedancia de entrada de tal una antena en el espacio libre y sin tener en cuenta la influencia del alimentador es puramente activa y es de unos 50 Ohm El patrón vertical (DN) y la distribución de corrientes en los hilos del pin (I4) y contrapesos (I1 - I2) para este caso se muestran en la Fig. 4. Todas las características dadas aquí se obtienen utilizando simulaciones por computadora sin tener en cuenta las pérdidas.
Durante la transmisión, puede haber las siguientes manifestaciones de AEF. 1. Aparición de radiación AS con polarización no fundamental. Si la polarización principal de la antena es vertical y el alimentador no es vertical, la radiación del alimentador aparecerá con una componente horizontal. Si la polarización principal de la antena es horizontal y el alimentador no es horizontal, la radiación del alimentador aparecerá con una componente vertical. Ejemplo - DN en el plano vertical fig. 5 para un dipolo horizontal. Componente vertical del campo EQdebido a la AEF es aproximadamente el 30% de la E horizontal útilj. Y este es un efecto muy indeseable, por ejemplo, para la recepción de televisión. 2. Cambio en RP con la polarización principal. La radiación del alimentador con la polarización principal puede provocar un cambio significativo en el RP principal (por ejemplo, para antenas verticales en el plano vertical): el factor de directividad cambia en la dirección principal (puede ser una disminución o un aumento ), los lóbulos no deseados aparecen en otras direcciones. Un ejemplo es la fig. 6 para antena GP con 9l/4 de longitud de cable sin conexión a tierra. Si el cable con la polarización principal no irradia, entonces el patrón puede cambiar como resultado de la violación de la simetría de excitación (Fig. 7 para Eph de un dipolo horizontal).
3. Cambio en la resistencia de entrada compleja. Para la antena GP, dependiendo de la longitud del alimentador coaxial, el componente activo R de la resistencia compleja en los puntos de excitación Zin = R + jX puede variar de 42 a 100 ohmios, y el componente reactivo X - de -40 a + 17 ohmios 4. Un cambio en la resistencia de entrada está asociado con un cambio en la relación de onda estacionaria (SWR) en la línea de alimentación. En la fig. La Figura 8 muestra las dependencias de la ROE para la antena GP a l=10,9 m: 1 - con conexión de cable "normal" a la antena; 2 - con perfecto "aislamiento" de la superficie exterior de la trenza en el punto de conexión a la antena. Como puede verse en los gráficos, la ROE en ambos casos depende de la longitud del alimentador, lo que no debería ocurrir en ausencia de corrientes de modo común (AEF) y pérdidas en el alimentador [2]. Notamos aquí que son las corrientes de modo común las que conducen a un cambio en SWR (a través de Zin), ¡pero no al revés! La dependencia de AEF-2 de SWR tiene un "mecanismo" diferente.
5. SWR pobre significa la presencia de una proporción significativa de ondas estacionarias en las corrientes de alimentación que no están involucradas en la transferencia de energía de RF. En un cable real, las pérdidas aumentan, como resultado, la eficiencia del sistema antena-alimentador disminuye. Las propias corrientes de modo común también conducen a pérdidas adicionales de energía suministrada a la CA. 6. El deterioro de DN y SWR, la disminución de la eficiencia reducen el potencial energético del enlace de radio. El rango de recepción confiable disminuye y, para lograr la calidad de comunicación calculada, se requiere aumentar la potencia. Y esto es un costo adicional de energía. Al mismo tiempo, se exacerban los problemas en los puntos 7-9. 7. El cambio del patrón provoca la aparición de radiación en direcciones no previstas, lo que puede generar interferencias intensas o niveles de campo inaceptables según las normas sanitarias. 8. Si el alimentador está ubicado cerca de otras líneas, por ejemplo, líneas eléctricas o telefónicas, la presencia de una conexión inductiva con ellos en presencia de AEF puede generar serias dificultades para garantizar el funcionamiento conjunto de la estación de radio con otros medios electrónicos. (fuerte interferencia mutua durante la transmisión y recepción). 9. Cerca del alimentador del dispositivo transmisor, puede surgir un campo electromagnético notable, comparable a los campos cerca de las partes activas de la AU. Todo lo relacionado con cambios en las características generales de los altavoces emisores se aplica igualmente a los altavoces receptores (DN, impedancia de entrada, SWR, eficiencia). Las fuentes externas de interferencia con polarización no primaria o en el área de lóbulos adicionales del patrón de radiación, o cerca del alimentador, en presencia de un AEF, crearán un fondo de interferencia adicional durante la recepción. Tomamos nota de algunas características generales de la manifestación de AEF: 1. AEF se manifiesta más fuertemente con dimensiones resonantes del alimentador y más débil, con dimensiones no resonantes. 2. La naturaleza del cambio en RP en presencia de AEF depende de la longitud del alimentador. Cuanto más largo sea el alimentador vertical, más sangrado se vuelve el DN en el plano vertical. 3. La amplificación de la AS en la dirección principal en presencia de la AEF puede ser tanto mayor como menor que sin tener en cuenta la AEF. 4. El AEF se manifiesta cuanto más fuerte, más fuerte es el alimentador de campo cercano de la antena. En este sentido, la antena GP considerada es una de las más vulnerables. 5. Para las antenas de vibrador (dipolo), la AEF es más pronunciada que para las de bucle. 6. Para antenas polarizadas verticalmente, AEF aparece más a menudo y más fuerte que para antenas polarizadas horizontalmente. 7. La influencia del alimentador en las características de la UA es tanto más fuerte cuanto menor es el tamaño de la antena y menor su eficiencia. Por lo tanto, AEF es muy peligroso para antenas eléctricamente pequeñas. 8. AEF es especialmente peligroso para antenas altamente direccionales y, en particular, DF. 9. La manifestación de AEF en la recepción de AS no es menor, sino incluso más grave que en la transmisión. Fue para recibir altavoces que surgió este problema por primera vez. Medidas de prevención y mitigación de AEF Las formas de debilitar la AEF están determinadas en gran medida por las razones que la provocan. Se discuten en la primera parte del artículo. Tenga en cuenta que AEF puede eliminarse por completo solo teóricamente. Por lo tanto, los términos "prevención" y "supresión" deben entenderse como formas diferentes de reducir los efectos nocivos de la AEF, respectivamente, en las etapas anterior y posterior a la instalación de la antena. En el mismo orden, se enumeran los medios de mitigación en general y para cada situación específica: diseño - instalación - operación. Para alimentadores simétricos de dos hilos en un AS simétrico con conexión simétrica (en ausencia de corrientes de modo común), AEF del segundo tipo puede debilitarse significativamente de varias maneras y sus combinaciones:
Para cualquier alimentador, la lucha contra AEF del 1er tipo es más significativa, especialmente peligrosa y asociada con la presencia de corrientes de modo común en el alimentador. Primero, damos una breve descripción de los medios técnicos adecuados para eliminar AEF del 1er tipo. En esencia, se trata de una lucha con la aparición de corrientes de modo común en el modo de transmisión o con su transformación en corrientes antifase en el modo de recepción. Dispositivos de equilibrio o dispositivos para interconectar sistemas simétricos con asimétricos (para abreviar, usaremos la abreviatura inglesa BALUN, de balanceado a no balanceado). En el modo de transmisión, las condiciones de simetría eléctrica [3] están determinadas por las igualdades (Fig. 10): Z1=Z2; (una) U1=U2; (2) l1=l2; (3) la = lb; (cuatro) lc=0. (cinco)
Hay más de 100 [3] variedades de BALUN y muchas clasificaciones diferentes, entre las cuales la más simple es la más interesante para nuestros propósitos. La mayoría de estos dispositivos se pueden dividir en dos grupos [4]: el primero: proporciona U1 = U2 (voltaje BALUN, V-BALUN); el segundo - proporcionando I1=I2 (BALUN actual, C-BALUN). El primer grupo incluye, por ejemplo, los conocidos transformadores de pequeño tamaño con curva en U [5] en núcleos magnéticos de ferrita (Fig. 11, a), el segundo grupo incluye dispositivos que bloquean los tics de modo común. Ambos son resonantes (vidrio de cuarto de onda) y aperiódicos (tipo estrangulador). Estos últimos también se fabrican a veces con núcleos magnéticos de ferrita (Fig. 11b, véase [6]). Estrictamente hablando, los primeros aseguran la igualdad de la FEM en circuitos con Z1 y Z2, por lo que la condición (2) es válida solo cuando se cumple la condición (1). Para sistemas simétricos, se cumple la condición (1). Pero estos últimos simplemente representan una gran resistencia para la corriente Ic (y solo para ella). Por lo tanto, podemos suponer que la corriente Ic en el punto de conexión del cable a la antena es cercana a cero, por lo tanto, I1~I2. Sin embargo, hemos eliminado solo una causa de las corrientes de modo común. En un altavoz asimétrico (con asimetría geométrica o con excitación asimétrica), el campo cercano aún no compensado de la antena actúa sobre la superficie exterior de la trenza.
Los dispositivos de aislamiento (Line Isolator, LI) se utilizan para separar eléctricamente la superficie exterior de la cubierta del alimentador en secciones no resonantes para atenuar las corrientes de modo común inducidas por el campo cercano en un altavoz desequilibrado. Para hacer esto, en el camino de las corrientes de modo común, es necesario proporcionar una gran resistencia en varios lugares con un intervalo de l / 4. Como LI, se pueden utilizar dispositivos de estrangulamiento tanto resonantes como aperiódicos del tipo C-BALUN 1:1 (Fig. 11, b y c). De hecho, C-BALUN 1:1 es un aislador de línea utilizado para equilibrar. Se ha establecido que para una buena eficiencia del LI aperiódico, la impedancia del devanado del inductor debe ser de al menos 2 ... 3 kilo-ohmios. Si es imposible hacer un inductor compacto en un anillo de ferrita a partir de un cable grueso, puede hacer una bobina a partir de un cable sin circuito magnético o insertar un pequeño inductor en la rotura del cable (¡tanto el conductor central como la trenza!) 11b, enrollado con una línea de dos hilos correspondiente a la impedancia de onda del cable y la potencia del transmisor. Tal dispositivo no genera grandes pérdidas, ya que con una gran resistencia, la corriente de modo común es insignificante. El circuito magnético en este caso no está fuertemente magnetizado, lo que, sin embargo, es típico de todos los LI y dispositivos de equilibrio de este tipo. Los absorbentes de ondas de corriente de superficie de modo común en un alimentador coaxial se fabrican utilizando revestimientos de materiales ferromagnéticos o dieléctricos con pérdidas. Un ejemplo es la instalación de anillos o tubos de ferrita en un alimentador coaxial. Para una buena atenuación en las bandas KB, se requieren 50-70 anillos de ferrita (Fig. 12) con una permeabilidad magnética inicial m=400...1000. El espacio entre la cubierta del cable y el anillo debe ser lo más pequeño posible. Un absorbedor de este tipo se puede considerar como un aislador lineal distribuido con pérdidas.
También se produce un debilitamiento significativo de la corriente de modo común cuando hay un dieléctrico con pérdidas alrededor del cable (agua, suelo, hormigón). Puede verificar esto incluso envolviendo sus dedos alrededor del lugar del cable con el antinodo de voltaje. En este sentido, es recomendable tender el cable no en el espacio libre, sino en el conducto de ventilación (a lo largo de la pared, en el suelo, etc.), sin mencionar los recubrimientos especiales del cable con compuestos que contienen grafito. Considere posibles medidas y medios para combatir AEF-1 en diferentes situaciones. 1. Antena simétrica, alimentador simétrico: - asegurar la simetría geométrica de la UA con respecto al suelo; - garantizar la simetría eléctrica de conexión de la AU (alimentador) a la estación de radio (en particular, BALUN entre el alimentador y la estación de radio, si no se proporciona la conexión de un alimentador simétrico a la estación). 2. Antena simétrica, alimentador no balanceado (coaxial): - dispositivos de equilibrio: V-BALUN con un altavoz geométricamente simétrico (Fig. 13, a), sin embargo, con un altavoz significativamente asimétrico, esto no ayudará (Fig. 13, b) y se requerirá C-BALUN;
- El aislamiento de alta frecuencia de la superficie exterior de la malla del alimentador en el punto de conexión a la antena es en realidad C-BALUN (Fig. 13, c para una longitud de cable no resonante; Fig. 13, d para uno resonante); - fragmentación de la superficie exterior de la malla de alimentación a lo largo de la HF (una serie de aisladores de línea HF LI, al menos dos, con un paso de l / 4, a partir de la antena); - Amortiguadores de onda de modo común (anillos de ferrita); - equilibrado geométrico de la AU (en presencia de un dispositivo de equilibrado); - selección de la longitud no resonante del alimentador (Fig. 13, c). 3. Antena no balanceada, alimentador balanceado (poco frecuente, pero usado): - asegurar la simetría geométrica de la UA; - asegurando la conexión simétrica del alimentador en ambos lados. 4. Antena desequilibrada, alimentador desequilibrado (una de las combinaciones más comunes y las más vulnerables, los dispositivos de equilibrio como V-BALUN no se guardan aquí): - C-BALUN como aislador de línea en el punto de conexión del alimentador a la antena (proporciona lc=0 en este punto - la medida aquí es necesaria, pero la mayoría de las veces insuficiente); - contrapesos de cuarto de onda, manguitos en la cubierta del cable, estranguladores de bloqueo, bucles y bobinas de cable; - fragmentación de la superficie exterior de la trenza del alimentador a lo largo del HF (una serie de aisladores lineales HF LI en posibles antinodos actuales a través de l / 4); - absorbedores de onda de corriente de modo común (anillos de ferrita); - selección de la longitud no resonante del alimentador. En la Figura 14 se dan algunos ejemplos de las características de la antena GP:
a - sin supresión AEF, longitud resonante; b - efecto de selección de longitud de cable no resonante; c - C-BALUN en longitud resonante; d - C-BALUN más LI; e - C-BALUN más dos LI (comparar con la Fig. 4 sin AEF). La puesta a tierra puede debilitar significativamente el AEF, pero no siempre, pero solo si se produce la transición a una longitud no resonante del alimentador + línea de cable de tierra. Si, en ausencia de conexión a tierra, su cable ya tiene una longitud no resonante (lo que en sí mismo no garantiza la ausencia de AEF), entonces, en presencia de conexión a tierra, la longitud efectiva de las líneas de alimentación y tierra puede acercarse a resonante. Además, en los casos en que esté lejos de la tierra o el cable de tierra se utilice para otros equipos, se recomienda abandonar por completo la conexión a tierra de RF, conservando solo la conexión a tierra de protección (para proteger contra los efectos de cortocircuitos y electricidad estática). La herramienta más simple para un buen desacoplamiento de RF de la red eléctrica y la línea de tierra es un estrangulador de filtro en un anillo de ferrita de cables paralelos de la red y tierra (Fig. 15).
En la fig. 16 muestra el esquema general de supresión de AEF por los medios técnicos discutidos anteriormente.
Enumeramos las direcciones generales de la lucha contra AEF: - anticipar y eliminar la posibilidad de AEF en la etapa de planificación; - tomar las máximas medidas razonables para evitar su ocurrencia; - se proporciona una buena supresión de la AEF mediante el uso combinado de varias de las medidas anteriores; - después de instalar la AU, verifique la presencia de AEF y, si es necesario, debilite con los medios disponibles; - realizar un seguimiento continuo o periódico de la AEF en el proceso de operación; - es absolutamente necesario suprimir el AEF por razones de seguridad cuando la potencia del transmisor es superior a 100W. Controles AEF de 1er tipo Para probar, monitorear y realizar trabajos para suprimir la AEF, se necesitan herramientas de control. En el modo de transmisión, el control se lleva a cabo utilizando los indicadores más simples. El más simple de ellos es una bombilla de luz de neón. El indicador de puntero de corrientes de modo común se puede hacer sobre la base de un transformador de corriente en un circuito magnético anular hecho de ferrita de grado M55NN-1, tamaño K65x40x6 (Fig. 17, a). El devanado primario es un cable enroscado en un anillo, el devanado secundario - L1 tiene 10 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 0,15 mm. Es deseable hacer que la sensibilidad del cabezal de medición sea ajustable. El anillo se mueve a lo largo del cable para que siempre esté en el centro del anillo (Fig. 18, a)
El indicador de puntero del campo eléctrico (ver Fig. 17, b) es bastante simple de hacer. La longitud de los brazos WA1, WA2 de la antena no supera los 20 cm, al mover el extremo de uno de los brazos a lo largo del cable (Fig. 18, a), debe asegurarse de que la distancia entre este extremo y el cable no cambia. Por supuesto, también son posibles otro tipo de indicadores: con circuito magnético desmontable, con pantalla electrostática, resonante o de banda ancha, con amplificador, luz o sonido, etc. Al mover el indicador a lo largo del alimentador en modo de transmisión, siga su reacción. En presencia de un AEF, es posible determinar la posición y evaluar los niveles de antinodos (máximos) de corriente o voltaje. El control de AEF en el modo de transmisión también se lleva a cabo con la ayuda de instrumentos, utilizando un generador de laboratorio (GSS) y un receptor (Fig. 18, a). Sin embargo, es posible que el resultado no coincida con el AEF real si el generador de señal está ubicado y conectado a tierra de manera diferente a su transmisor. Es mucho más conveniente controlar el AEF en el modo de recepción (Fig. 18,6). Aquí la antena está conectada a su receptor, solo debe asegurarse de que si el generador no está conectado al cable, la señal del generador no ingresa al receptor a través de la antena.
Uso de la AEF En general, se cree que AEF siempre es malo para todos. Pero a veces, con la ayuda de una distribución creada artificialmente de la corriente de modo común del alimentador, es posible mejorar algunas características de la AU (por regla general, a costa de degradar otras). Uso de AEF para mejorar SWR seleccionando la longitud del alimentador. Una SWR alta puede dañar el transmisor si no tiene protección automática (baja potencia o simplemente apagado). Los radioaficionados han notado durante mucho tiempo que a veces es posible lograr una mejora en SWR cambiando la longitud del alimentador. Sin embargo, no todos representan correctamente la naturaleza de tal fenómeno. Esto se explica por la dependencia de la impedancia de entrada compleja del altavoz, y por lo tanto de la ROE, de la longitud del alimentador en presencia de un AEF (ver Fig. 8 en la primera parte del artículo). En particular, puede ocurrir una disminución en SWR cuando se pasa de una longitud de cable resonante a una no resonante (lo cual es fácil de verificar usando un indicador). Es posible que la mejor salida en este caso sea eliminar las causas de AEF de formas más efectivas, que se describen anteriormente. Uso de DEF para mejorar el patrón de radiación. Analizando las dependencias de la ganancia de las antenas verticales con la longitud del alimentador, se puede observar que la AEF no siempre conduce al deterioro. Si el campo en la dirección correcta y con la polarización correcta de las corrientes de alimentación se agrega en fase con el campo de las corrientes de antena, se puede obtener una ganancia adicional. Los ejemplos más llamativos y útiles de esta mejora son la creación de un contrapeso simétrico a partir de la sección de alimentación para formar antenas verticales con una longitud total de 2xl/4, 2xl/2 y 2x5l/8. En el caso más simple, esto se hace usando un estrangulador de cierre con una resistencia inductiva de al menos 2000 ohmios. Para debilitar bien las corrientes a través del alimentador en su parte "no utilizada", es recomendable instalar uno o dos choques más debajo del principal a intervalos de 4/19. Como resultado, puede acercarse a los diagramas ideales en el plano vertical (Fig. XNUMX). Para antenas verticales, esta es quizás la forma más fácil de mejorar el rendimiento de los altavoces cuando se alimentan desde abajo. Solo es necesario asegurarse de que no haya resonancias parásitas del mástil y los vientos.
La ausencia de un AEF perceptible es el primer y principal requisito para cualquier sistema de alimentación de antena [8]. La antena de la instalación de radio debe ser la única fuente y receptora de emisión de radio. Los problemas asociados con el AEF son bastante serios y deben resolverse ya en la etapa de diseño de los dispositivos de alimentación de antena. Al desarrollar antenas, se deben proporcionar dispositivos para reducir el AEF. Los fabricantes de antenas deben desarrollar pautas apropiadas para la instalación de antenas y la ubicación del alimentador. Es importante que los usuarios conozcan las causas y manifestaciones de las FAE, para poder prevenirlas, controlarlas y tratarlas. La posibilidad de aparición de campos fuertes cerca del alimentador debe tenerse en cuenta al determinar la seguridad electromagnética, elaborando un pasaporte sanitario. Literatura 1. Pistohlkors A. A. Antenas receptoras. - M.: Svyaztekhizdat, 1937.
Autores: Anatoly Grechikhin (UA3TZ), Dmitry Proskuryakov, Nizhny Novgorod; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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