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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dispositivos de balanceo de antenas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / antenas de alta frecuencia Muchas antenas HF y VHF, en particular las de televisión, pertenecen a la clase de antenas simétricas. Cuando dichas antenas se alimentan a través de un alimentador coaxial, su funcionamiento depende en gran medida del rendimiento de los balunes de transición. Sin embargo, a menudo los radioaficionados, cuando fabrican una antena, no fabrican dichos dispositivos o los diseñan incorrectamente, según las recomendaciones erróneas que se encuentran en algunos libros populares sobre dispositivos de antena. Este artículo describe métodos para balancear antenas y las propiedades de algunos dispositivos de balanceo, así como recomendaciones para su implementación. Conexión directa de un alimentador coaxial a una antena simétrica (por ejemplo, a un dipolo) rompe la simetría de las corrientes en él y da lugar a la aparición de una corriente en la superficie exterior de la pantalla del alimentador, es decir, provoca la aparición de un efecto antena-alimentador. En la fig. 1a muestra una conexión de este tipo de un dipolo con un alimentador. En este caso, el voltaje de salida del alimentador se aplica no solo a los terminales de entrada 1-2 del vibrador simétrico, sino también a un terminal 2 y la carcasa protectora 3 del alimentador.
El voltaje entre los terminales del vibrador provoca corrientes simétricas en él, cerrando de una mitad del vibrador a la otra, como se muestra en la fig. 1, pero con flechas sólidas. El voltaje entre la mitad derecha del vibrador y la cubierta del cable induce una corriente adicional, que se muestra con flechas discontinuas. La aparición de esta corriente provoca la emisión (recepción) de energía electromagnética por parte del alimentador, lo que rompe la simetría de las corrientes en la antena y, en consecuencia, distorsiona los patrones de radiación. En la fig. 1,b muestra el circuito equivalente de una antena simétrica con un alimentador coaxial conectado directamente, donde la antena se muestra como una resistencia de carga Rn de las terminales de salida del generador o consumidor (transmisor o receptor). Como se puede ver en el diagrama, uno de estos terminales se conectará no solo a la resistencia de carga Rn, sino también a tierra a través del capacitor C, cuyas placas son el vibrador de antena y el blindaje del alimentador. Por lo tanto, se rompe la simetría de la antena. Por lo tanto, para conectar un alimentador coaxial con una antena simétrica, se utilizan dispositivos adaptadores especiales, también llamados baluns, por lo que se logra la simetría eléctrica de cada mitad de la antena en relación con la carcasa protectora del alimentador. Tipo de dispositivo de transición "copa de bloqueo" mostrado en la fig. 2a.
En este dispositivo, los terminales de entrada 1-2 del vibrador de antena están conectados directamente a los conductores interno y externo del cable coaxial, que se coloca dentro de la copa de metal B a lo largo de su eje para que las paredes de la copa y la funda protectora B del cable forman una línea coaxial con una impedancia característica r (Las fórmulas para calcular las impedancias de onda de líneas coaxiales y de dos hilos se dan en la revista "Radio" nº 11, 1962). La impedancia de entrada de esta línea entre los puntos 2 y 3 es:
para l=l/4 el valor de Z2,3 es grande, la corriente del punto 2 al punto 3 no fluirá y las corrientes en ambos lados de la antena serán iguales. Si la longitud l del vidrio B es diferente de l/4, entonces Z2,3 no será grande y, como se puede ver en el circuito equivalente de la Fig. 2b, la simetría se romperá: en el punto 2, parte de la corriente se ramificará a tierra y los voltajes entre la tierra y los puntos 1-2 ya no serán iguales y estarán desfasados. Por lo tanto, la banda de frecuencia operativa de dicho dispositivo de equilibrio es pequeña. Normalmente no supera el 10% del valor de la frecuencia fundamental para la que está diseñado el dispositivo.
La banda de frecuencia de un dispositivo de equilibrio con un vaso se puede aumentar por introducción del segundo segmento de la línea coaxial con la misma resistencia de onda que el vidrio (Fig. 3a). En este caso, como se puede ver en el circuito equivalente (Fig. 3,b), las resistencias de los puntos 1 y 2 con respecto a tierra serán iguales, independientemente de su valor, es decir, Z1,2=Z2,3 . Debido a esto, la potencia de la antena será simétrica en una amplia banda de frecuencias. La diferencia entre los dispositivos mostrados en la Fig. 3 y la Fig. 4 radica en que en este último dos elementos (B y B') están colocados uno al lado del otro, formando una línea de dos hilos cerrada en el extremo. La impedancia de entrada de este balun es
donde r' - impedancia de onda de una línea de dos hilos. Dispositivo de equilibrio fig.4 de diseño simple, opera en una banda de frecuencia amplia y se usa con mayor frecuencia en la práctica de aficionados. Uno de los conductores de este dispositivo de equilibrio es la carcasa de blindaje del alimentador coaxial (elemento B), ya que el segundo (elemento B') puede tomarse un trozo de cable del que está hecho el alimentador o un tubo de igual diámetro. . La principal ventaja de este dispositivo sobre el anterior (Fig. 3) es la mitad de la longitud.
En Fig.2,3 y 4: A - el núcleo interno del cable coaxial, B y B'- trenza exterior del cable, B y B'- copas metálicas. Esquema del dispositivo de equilibrio tipo "U-codo" se muestra en la Fig. 5, a. Aquí el cable central del alimentador coaxial principal está conectado al terminal 1 de la mitad izquierda del vibrador. Desde el mismo punto, se aplica voltaje al terminal 2 de la mitad derecha del vibrador a través de un trozo de cable con una longitud l/ 2, donde l - longitud de onda en el cable (incluido el acortamiento). Fase de tensión durante el paso de un tramo de cable de longitud l/2 se desplaza 180°, por lo que se aplica el voltaje antifase requerido a los terminales del vibrador. Las fundas de blindaje de los cables están interconectadas.
Autor: K. Kharchenko; Publicación: cxem.net
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