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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Antenas transceptor KB. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / antenas de alta frecuencia Acerca de la altura de instalación de la antena Al elegir el diseño de una antena receptora-transmisora para su estación de radioaficionado, un operador de onda corta debe tener en cuenta muchos factores y buscar soluciones de compromiso para muchos problemas técnicos. Uno de ellos es la altura de la instalación de la antena. Las posibilidades de un radioaficionado en esta área (independientemente de dónde viva, en una ciudad o en un pueblo) son muy, muy limitadas. ¿Hay alguna solución óptima aquí? En cierta medida, el experimento realizado por DJ2NN[1] proporciona una respuesta a esta pregunta. Debe enfatizarse que no es fácil medir la dependencia de la eficiencia de la antena en la altura de su instalación en ondas cortas. Por supuesto, estos datos son de gran interés para trayectos largos (es decir, para enlaces DX), lo que significa que los resultados de las mediciones se ven significativamente afectados por la propagación de las ondas de radio en la ionosfera (especialmente las fluctuaciones de propagación rápida). Además, en el caso general, estas dependencias pueden tener un carácter diferente para trayectos con diferentes longitudes y direcciones acimutales. La confiabilidad de los resultados solo se puede aumentar mediante múltiples mediciones repetidas, un conjunto de datos estadísticos.
DJ2NN midió la dependencia de la eficiencia de la antena en la altura de su instalación en las bandas de aficionados 14, 21 y 28 MHz en el modo de recepción de señales de estaciones DX (la longitud de la ruta es de al menos 5000 km). Además, se midieron dependencias similares a partir de las señales de las estaciones ubicadas en la zona "cercana", donde la conexión se debe a la onda superficial. En estos experimentos, DJ2NN utilizó antenas de "canal de onda", cuya altura de instalación se podía cambiar muy rápidamente dentro de 2,5 ... 25 m. Tomó medidas especiales que eliminarían los errores de medición debido a la desafinación de la antena a alturas de instalación bajas (debido a la influencia de la "tierra"). Los resultados de estos experimentos para las bandas de 14 y 28 MHz se muestran en las Figs. 1a y 1b. El curso general de dependencias similares para la banda de 21 MHz es muy similar a los datos que se muestran en la Fig. 1, un. Las curvas marcadas con el número 1 se refieren a medidas en base a las señales de estaciones DX, y las marcadas con el número 2 se refieren a medidas de estaciones situadas en la zona “cercana” El análisis de estas curvas nos permite sacar varias conclusiones. En primer lugar, la medición de los parámetros de una antena de onda corta y la elaboración de su diagrama de directividad por la intensidad de campo en la zona "cercana" no siempre puede proporcionar información objetiva sobre su eficacia al realizar comunicaciones DX. En otras palabras, las mediciones en la zona "cercana" son un paso necesario, pero a veces insuficiente, para establecer una antena KB direccional. En segundo lugar, en el rango de altura de 2,5 ... 15 m, la eficiencia de dicha antena en las bandas de 14 y 21 MHz cambia mucho. Puede surgir una situación en la que una antena de dos elementos más simple y liviana, elevada a una altura de 10 ... 12 m, será más efectiva que, digamos, una antena de tres elementos, que un radioaficionado no puede elevar por encima de 5 .. .7 m (debido a mayor masa, dispositivo giratorio más voluminoso y pesado, etc.).
Y en tercer lugar, no se justifica aumentar la altura de la instalación de la antena por encima de unos 17 m. Las ganancias de eficiencia son marginales, y los costos de fabricación y las complejidades técnicas asociadas con la instalación y operación de la antena aumentan muchas veces.
Antenas Omnidireccionales La mayoría de los de onda corta se ven obligados a limitarse a instalar una sola antena que, por supuesto, están intentando hacer multibanda y omnidireccional. Hay muchos diseños de este tipo de antenas en los que estos requisitos se cumplen en mayor o menor medida. Una de estas antenas - "G5RV" (según el distintivo de llamada del radioaficionado que la propuso [2] - está diseñada para operar en bandas de aficionados 3,5 ... 28 MHz. Las dimensiones de la antena y la línea de adaptación de dos hilos se muestran en la fig. 3.a, la antena está alimentada por un cable coaxial con una impedancia característica de 75 ohmios. La altura de instalación recomendada de la antena sobre el suelo o sobre el techo es de aproximadamente 10 m. Si el tramo en el que se instala la antena es inferior a 32 m, entonces se pueden dejar las secciones finales de la antena de hasta 3 m de largo. colgando (es decir, para instalar la antena en este caso es adecuado un tramo de aproximadamente 26 m). La antena "G5RV" en principio permite la instalación utilizando un solo mástil en forma de "V INVERTIDA", pero para no degradar notablemente su rendimiento, el ángulo del vértice debe ser de al menos 120°.
Una línea de emparejamiento de dos hilos hecha a sí misma está formada por dos cables, la distancia entre los cuales se mantiene mediante aisladores constantes (Fig. 3, b) hechos de un buen dieléctrico no higroscópico (plexiglás, textolita, etc.) Después apropiado impregnación, también puede utilizar madera o madera contrachapada. Los cables de la línea se colocan en cortes en forma de V en los extremos de los aisladores y se fijan con pequeños trozos de cables (Fig. 3) que se pasan a través de los orificios de los aisladores. La línea de adaptación debe ser perpendicular a la red de la antena durante al menos 0 m. Para un funcionamiento efectivo de la antena G5RV en todas las bandas, su alimentador debe estar conectado al transmisor a través de un dispositivo de adaptación. Dado que esta antena en el alimentador casi siempre tiene una onda estacionaria en un grado u otro, no tiene sentido usar un dispositivo de balanceo (BALUN) para pasar de una línea coincidente a un cable coaxial. Sin embargo, para reducir la radiación de la malla exterior del cable (que, en particular, puede causar interferencias a la televisión), es recomendable [3] realizar un estrangulador de alta frecuencia en la parte superior del alimentador (Fig. 3. d). El número de vueltas es de 8 .. 10, el diámetro del devanado es de aproximadamente 180 mm, las vueltas se sujetan en tres lugares con cinta adhesiva.
Otra versión de la antena KB multibanda basada en "G5RV" [4] se muestra en la fig. 4. un En el mástil central 1, de unos 12 m de altura, en un ángulo de unos 30° entre sí, están suspendidas dos placas de antena "G5RV". Los extremos de estas redes están unidos a través de aisladores 4 a cuatro mástiles auxiliares 3 de unos 6 m de altura En el centro, las antenas web están conectadas en pares a una línea común de dos hilos 5 (ver Fig. 4.b), que es al igual que en el "G5RV" habitual, se hizo aire en los aisladores 6. Para sujetar los extremos de las telas en el mástil 1, sirve el aislador central 2. Cabe señalar que las dimensiones dadas no son críticas. Pueden variar dentro de un rango bastante amplio, centrándose en las capacidades del radioaficionado y el lugar disponible para instalar la antena. En la literatura de aficionados, a menudo hay descripciones de antenas horizontales multibanda, que son radiadores conectados en paralelo (por ejemplo, dipolos de media onda) para bandas KB separadas. Este principio también se puede aplicar para crear antenas con polarización vertical. El diseño de una antena KB de tres bandas de este tipo [5] se muestra en la Fig. 5. Un mástil metálico 3, que sirve como radiador en el rango de 14 MHz, está montado sobre un aislador de soporte 2. En su parte superior, a una distancia de unos 350 cm del aislador de soporte, se fija un espaciador dieléctrico 9. Los emisores de alambre 4 están fijados a la base del mástil (y conectados eléctricamente) en las bandas de 21 y 28 MHz. La tensión de los emisores la proporcionan las extensiones de nailon 5, que están conectadas a ellos a través de los aisladores 6. La antena está alimentada por un cable coaxial 8 con una impedancia característica de 50 ohmios, cuyo núcleo central está conectado al mástil 3, y la trenza al sistema de contrapesos 7. Las longitudes de todos los emisores difieren del valor */4 para el rango correspondiente, lo que se debe a la influencia mutua de los emisores. Mostrado en la fig. 5, las dimensiones de los radiadores se seleccionaron experimentalmente de acuerdo con los valores mínimos de SWR en los rangos de operación.
En la fig. 160. La antena es un hilo emisor de 6 m de longitud, a una distancia de un tercio de cuyo extremo se conecta un circuito LR, ampliando la banda de frecuencias de funcionamiento.
Este circuito (Fig. 6, b) está formado por una resistencia R con una resistencia de 370 Ohm (6 resistencias con una resistencia de 2,2 kOhm y una potencia máxima de disipación de 1 W) y una bobina L (55 vueltas de alambre de 1 mm de diámetro, bobinado ordinario continuo sobre un bastidor de un diámetro aproximado de 50 mm). La antena está conectada al alimentador (impedancia de 50 ohmios) a través de un transformador de adaptación (Fig. 6, c). Está realizado sobre un anillo de ferrita de unos 50 mm de diámetro con una permeabilidad magnética inicial de unos 20. Cada uno de los devanados tiene 24 vueltas de hilo de 1 mm de diámetro. La antena está conectada al grifo desde la vuelta 18 del devanado secundario. El punto de conexión se selecciona experimentalmente al configurar la antena. La antena se sintoniza seleccionando, en primer lugar, la inductancia de la bobina L y el punto de conexión de la antena al transformador de adaptación. El criterio es la ROE mínima dentro de las bandas de aficionados. Aunque el artículo señala la posibilidad de funcionamiento de la antena incluso en la banda de 160 m, en realidad, aparentemente, es posible obtener características satisfactorias solo en frecuencias de 7 MHz y superiores. La influencia de la "tierra" La antena descrita anteriormente, así como muchas otras antenas de "alambre" y de látigo, requiere una buena "tierra electrónica" para su funcionamiento normal (efectivo). En condiciones urbanas (y no solo en ciudades), generalmente se proporciona conectando un equivalente: contrapesos. ¿Cuántos contrapesos y cuánto tiempo pueden crear una buena "tierra radiotécnica"? Las mediciones muestran [7] que su número debe exceder los 20 ... 30. Con varios balances (un caso muy típico en la práctica de radioaficionados), la resistencia de pérdida es de aproximadamente 30 ohmios. Esto significa que se pierde alrededor del 50% de la potencia del transmisor. En otras palabras, vale la pena considerar: qué es más fácil: entrar en conflicto con la Inspección Estatal de Telecomunicaciones, aumentar la potencia del transmisor más allá de los límites permitidos, o agregar varias docenas de saldos a la antena y obtener la misma eficiencia de la estación de radio que un entero.
En la fig. 37. Dadas estas dependencias, no debería sorprender que un GP con tres contrapesos proporcione una ROE de ~ 1 cuando se alimenta con un cable coaxial de 2 ohmios (valor de ROE teórico de ~ 3). Se vuelve claro y eficiente el funcionamiento de algunas antenas verticales en una banda de frecuencia ancha: las pérdidas en el "suelo" lo expanden significativamente. Circuitos de muesca para antenas KB Las antenas con circuitos de muesca ("W3DZZ" y similares) se utilizan ampliamente en la práctica de radioaficionados. Tienen características bastante aceptables, pero desde un punto de vista constructivo no son muy convenientes. Dificultades particulares (en la fabricación o compra) son causadas por un condensador incluido en el circuito de rechazo LC. Debe tener un calibre bien definido y parámetros eléctricos muy altos, trabajando en condiciones de exposición a una atmósfera húmeda. El circuito de muesca para antenas tipo "W3DZZ" se puede hacer a partir de un trozo de cable coaxial, cuya trenza formará la inductancia necesaria, y el "núcleo-trenza central" creará la capacitancia necesaria | 8].
El diseño de un circuito de rechazo de este tipo se muestra en la Fig. 8. Se enrolla un cable coaxial 1 en el marco dieléctrico 2. Los extremos del cable 3 se pasan por los orificios del marco y se sueldan (5) de acuerdo con la figura. Los soportes 4 se utilizan para conectar las hojas de antena 6. Para antenas simples con circuitos de rechazo, la elección de los parámetros de la bobina es bastante arbitraria (solo es necesario proporcionar la frecuencia de rechazo requerida). En la antena "W3DZZ". además, es necesario tener una relación bien definida de la inductancia de la bobina L y la capacitancia del capacitor C; sin esto, es imposible realizar las propiedades de rango múltiple de la antena. Antenas Direccionales Una antena KB direccional giratoria es el sueño de todos los de onda corta. Sin embargo, muchos radioaficionados no pueden permitirse el lujo de hacer una antena de tamaño completo ("canal de onda", "doble cuadrado", etc.) Una de las razones de esto es el área muy limitada en el techo de un edificio residencial que una onda corta puede utilizar para instalar una antena (especialmente torres). Es por eso que en las revistas de radioaficionados con tanta frecuencia hay descripciones de varias opciones para antenas KB de banda única o multibanda de tamaño pequeño.
La antena, cuyo boceto se muestra en la fig. 9, fue llamado "DOUBLE-D" ("doble delta") [9]. De tamaño pequeño, ligero, bien puede ser el primer diseño de un radioaficionado que quiere aumentar la eficiencia de su radioaficionado instalando una antena direccional giratoria. En el mástil 1 a una distancia D de su parte superior, hay cuatro espaciadores 2 hechos de bambú o madera impregnada con compuestos a prueba de humedad. Las redes del elemento activo 5 y el reflector 3 están unidas a los extremos de estos espaciadores ya través de las extensiones 4. Ambas redes están hechas de alambre de cobre o un cable de antena, y las extensiones están hechas de un cable de nailon. La configuración del elemento activo y el reflector se asemeja a la letra latina D, de ahí el nombre de la antena. La antena se alimenta a través de un cable coaxial 6 con una impedancia de onda de 50 ohmios. La longitud de los elementos del cable de la antena en metros se calcula utilizando las siguientes fórmulas (f es la frecuencia de funcionamiento en MHz): A = B = 85,1/f C = 60,2/f D=17,8/f E = 34/f El valor de frecuencia f se elige en el medio del rango amateur correspondiente, o en el medio de su sección, que es de mayor interés para la onda corta (por ejemplo, en el medio de la sección del telégrafo). Según los datos [9], la antena "DOUBLE-D" prácticamente no es inferior a la antena de "canal de onda" de dos elementos en términos de directividad y relación de radiación de atrás hacia adelante. Sin embargo, tiene un ancho de banda menor, como se muestra en la Fig. 10, que muestra la ROE en función de la frecuencia (banda de 28 MHz) para la antena "DOUBLE-D" (curva 1) y el "canal de onda" de tamaño completo (curva 2).
Esta antena se sintoniza seleccionando la longitud del elemento activo y el reflector. A la frecuencia resonante, su impedancia de entrada es puramente activa y es de aproximadamente 40 ohmios. Utilizando este principio de construcción de una antena, es posible fabricar un diseño multibanda. En este caso, es conveniente alimentar cada uno de los elementos activos con un cable coaxial independiente. Los experimentos con una antena de doble banda (14 y 21 MHz) demostraron que configurar los elementos en el segundo rango en el mismo diseño no cambia los patrones de la antena. Cuando ambos elementos activos estaban alimentados, incluso a través de un solo cable coaxial, la ROE no excedía de 2 en ambas bandas de aficionados. Se ha propuesto un "doble cuadrado" compacto tribanda (14, 21 y 28 MHz) (Fig. 11). 9H1GL [10]. En cuanto a dimensiones, no supera el "doble cuadrado" de dos bandas en 21 y 28 MHz. Esta antena consta esencialmente de dos "cuadrados dobles" de tamaño completo para las bandas de 21 y 28 MHz, y la tercera banda, 14 MHz, se obtiene conectando capacidades de carga a los elementos de la banda de 21 MHz.
En el mástil 1, se fija una viga de soporte corta 2, a la que, a su vez, se unen los soportes 3 "erizos". El uso de una combinación de "travesaño de rodamiento" - "erizos" (cada uno de ellos por separado se usa ampliamente en "cuadrados dobles") hizo posible obtener un punto de unión muy alto para los cables de sujeción 6. La antena gira junto con el mástil 1 (se instala un motor con una caja de cambios en su base), por lo tanto, Guys se unen al cojinete intermedio 5. La altura del mástil es de aproximadamente 5,5 m, el cojinete se instala 0,8 ... 1 m por debajo del punto de fijación del portador haz. En este caso, con el ángulo máximo admisible entre el mástil y los tensores de 30°, los puntos de unión de los tensores a la cubierta estarán aproximadamente a 2.7 m de la base del mástil. La configuración de los elementos "erizos" 3 (están hechos de un ángulo de acero) se muestra en la Fig. 11. c. Los espaciadores de bambú 4 se sujetan a las partes dobladas de estos elementos con pernos en U o clips. La longitud de los espaciadores es de unos 2,4 m, la longitud de cada lado del marco para la banda de 21 MHz es de 3,6 my para la banda de 28 MHz es de 2,75 m. Los elementos capacitivos de carga que aseguran el funcionamiento de la antena en la banda de 14 MHz se encuentran dentro de los marcos de la banda de 21 MHz (ligeramente más cerca del mástil que estos marcos). Están "apagados" por cuatro circuitos de muesca, dos para cada marco. La frecuencia de resonancia de los circuitos de muesca (antes de conectarse a la antena) es de -20,2 MHz. Estructuralmente, están hechos de cable coaxial de la misma manera que se describe en la sección anterior de la revisión. Los circuitos están conectados entre el marco y las cargas capacitivas en los puntos indicados en la fig. once. El método de sintonización de los elementos de la antena en las bandas de 28 y 21 MHz no difiere del estándar. En la banda de 14 MHz, la antena se sintoniza seleccionando la longitud de los elementos: cargas capacitivas. Si cambiar la longitud de estos elementos afecta significativamente los parámetros de la antena en la banda de 21 MHz, esto indica que los circuitos de muesca no están sintonizados con precisión (es decir, no "apagan" completamente la carga capacitiva cuando operan en la banda de 21 MHz). banda de MHz). Al alimentar la antena con un cable coaxial de 50 ohmios, la ROE no superó los 2 en las tres bandas. Literatura
Autor: B. Stepanov (RU3AX); Publicación: cxem.net
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