Полуволновый симметричный вибратор Обладает двухсторонней направленностью, что позволяет ориентировать антенну на корреспондента и тем самым несколько ослабить влияние посторонних помех на вход приемника. Существуют два симметричных вибратора: разрезной вибратор и петлевой вибратор Пистолькорса. На рис. 55 показано устройство разрезного симметричного вибратора.
Для его изготовления подходят алюминиевые трубки диаметром 12—20 мм. На рисунке видно, как согласовать коаксиальный кабель с антенной. Для этого металлический чулок длиною 1/4 ? надевают на кабель, при чем изоляционную оболочку с кабеля не снимают. На расстоянии 1/4 ? от места подключения кабеля к антенне изоляцию с кабеля зачищают и металлический чулок электрически соединяют с оплеткой кабеля.
Трубки вибратора укрепляют на фарфоровых изоляторах. Укреплять трубки на дереве не рекомендуется, так как антенна потеряет свои свойства. В крайнем случае изолятором могут служить трубки из оргстекла или текстолита.
На рис. 56 показан петлевой вибратор Пистолькорса. Он обладает такой же диаграммой направленности, как и разрезной вибратор, но входное сопротивление его равно 300 ом. Такое большое сопротивление облегчает согласование антенны с фидером при применении многоэлементных антенн, так как увеличение количества элементов в антенне понижает ее входное сопротивление.
Проблема выбора Антенны для Т2 телевидения
Петлевой вибратор к симметричному фидеру с сопротивлением 300 ом присоединяют непосредственно. Если есть коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 72 ома, то его применяют с трансформатором, который согласовывает входное сопротивление антенны с коаксиальным кабелем и одновременно производит симметрирование.
Трансформатор делают из того же кабеля, который применяется для антенны.
Трансформатор из коаксиального кабеля часто называют U колено. Длину колена рассчитывают по
где е равно 1,5 Для диапазона 28—30 мгц длина U колена равна 1700 мм, а для диапазона 144—146 мгц — 330 мм.
На рис. 50 показано как U колено подключают к антенне вместе с кабелем.
Хорошо работает многоэлементная направленная антенна, которая состоит из одного активного вибратора (он получает энергию от передатчика) и одного рефлектора. Рефлектор отражает дошедшую до него электромагнитную энергию, которая, складываясь с основной энергией, излучаемой активным вибратором, направляет ее в одном направлении. Поэтому прием антенной, состоящей из активного и пассивного (рефлектора) вибратора, осуществляется с одной из четырех сторон. Во время работы антенны от передатчика она обладает точно такими же свойствами, как при приеме.
Если применить для антенны еще один или два пассивных вибратора, поставленных по другую сторону активного вибратора, то направленность антенны в одном направлений резко увеличивается. Применение четырехэлементной антенны, состоящей из активного вибратора, рефлектора и двух пассивных вибраторов, которые называются директорами, равносильно тому, что чувствительность приемника увеличилась в четыре раза или при работе на передачу мощность передатчика увеличилась в четыре раза.
Отказ от ТВ антенны
В таблице 7 даны необходимые размеры четырехэлементной антенны на 28—30 мгц и 144—146 мгц.
Однако применяют двухэлементную антенну с активным вибратором и рефлектором или трехэлементную антенну с активным вибратором и рефлектором с одним директором. Размеры и расстояния между элементами остаются такими же, как указаны в таблице, только размеры элемента, который не предусматривают, опускают На рис. 57 показана четырехэлементная антенна и диаграмма направленности этой антенны.
В качестве активного вибратора во всех антеннах применен петлевой вибратор. Согласуется и симметрируется петлевой вибратор при помощи U колена. В нулевой точке, по высокой частоте, петлевой вибратор приваривают непосредственно к металлической трубе, на которой предполагается укрепить антенну.
Нашли очень широкое применение среди радиолюбителей, особенно занимающихся дальним приемом телевидения, антенны рамочного типа.
Коэффициент усиления одиночного рамочного вибратора почти вдвое больше, чем петлевого вибратора, а рамочная антенна с рефлектором имеет такой же коэффициент усиления, как четырехэлементная антенна.
На рис. 58 показана рамочная антенна Длина всей антенны равна длине волны, на которой будет применяться антенна Входное сопротивление примерно 70— 80 ом, поэтому для рамочной антенны можно применять симметричный фидер с сопротивлением 70—80 ом или коаксиальный несимметричный фидер с сопротивлением 72—75 ом В этом случае необходимо применить согласующее устройство, которое было применено для разрезного вибратора (рис. 49).
В горизонтальной стороне, в точке симметрии, рамочная антенна не имеет тока высокой частоты и в этом месте ее прикрепляют к металлической трубе.
Очень хорошие результаты можно получить, если установить для радиостанции двухэлементную рамочную антенну. Размеры и форма рефлектора такие же, как и сам вибратор. Располагают рефлектор от вибратора на расстоянии 0,15 λ. В разрыв рефлектора впаивают катушку, намотанную из медной проволоки диаметром 1 мм. Катушка содержит 4 витка, намотанных на болванке диаметром 15 мм. Этой катушкой пользуются при настройке антенны, сжимая или растягивая витки катушки до получения максимального излучения высокочастотной энергии в одном направлении.
Рамочная антенна с рефлектором, которую часто называют «двойной квадрат» (рис. 59), обладает такими же параметрами, как и четырехэлементная антенна типа «волновой канал».
При применении антенны на частотах 144—146 мгц катушка в рефлекторе содержит два витка диаметром 10 мм.
В таблице 8 даны размеры антенны «двойной квадрат» на частоты 28—30 мгц и 144—146 мгц, а на рис. 53 дана конструкция этой антенны.
Симметрирующую и согласующую петли для антенны применяют такие же, как и для одиночной рамочной антенны. Такая антенна дает большое усиление сигнала на высоких частотах (144—146 мгц) и в частотах работы телевизионных центров.
Применяют для радиостанции вращающиеся антенны. Вращают антенну электромотором с редуктором. Мотор с редуктором должен удовлетворять определенным условиям, например, скорость вращения антенны не должна превышать двух оборотов в минуту. Для антенны пригоден реверсивный мотор, то есть такой, который может менять направление при помощи переключения обмоток.
Наиболее удобен мотор, рассчитанный для работы от 24 в, так как в этом случае уменьшается опасность пробоя кабеля и замыкания проводов. Такой мотор питается от понижающего трансформатора, вторичная обмотка которого не связана с первичной.
Для того, чтобы следить за углом поворота антенны и тем самым поворачивать антенну в нужную сторону, применяют два сельсина. Один устанавливают на антенну, другой — на столе оператора. Сельсины — это приборы, напоминающие небольшие электромоторчики. Они имеют статор и ротор, на которых есть обмотки.
Сельсины соединяются между собой параллельно; с обмотками ротора последовательно включается переменное напряжение 24 в с частотой 50 гц. При таком включении при повороте антенны поворачивается и ротор сельсина. На такой же угол отклонится и ротор сельсина, установленный на столе оператора. Неудобство применения сельсинов заключается в том, что для их соединения необходимо четыре провода, а это неудобно при значительном удалении антенны от радиостанции.
На рис. 60 показана вращающаяся четырехэлементная антенна,, рассчитанная для работы на 144—146 мгцу но эта антенна может применяться и в диапазоне 28—30 мгц.
На рис. 61 показана схема включения сельсинов.
Для вращающейся антенны можно применить простой указатель угла поворота без сельсинов. Вместо него взять миллиамперметр, чувствительностью 20—40 ма и переменное проволочное сопротивление с небольшой переделкой. На шкале миллиамперметра нанесены градусы от 0 до 360.
Показания стрелки миллиамперметра зависят от положения движка переменного сопротивления, который соединен механически с осью антенны. Миллиамперметр включают в диагональ уравновешенного моста, при этом антенна находится в положении, соответствующем нулю градусов. При повороте движка переменного сопротивления мост разбалансируется и прибор покажет наличие тока. Чем больше угол отклонения антенны, тем на большую величину изменится величина переменного сопротивления, тем больше разбалансируется мост и тем больше будут показания миллиамперметра. Следовательно, показания прибора находятся в прямой зависимости от положения антенны.
Схема включения этой системы показана на рис. 62.
Такая система удобна тем, что от антенны, то есть движка переменного сопротивления ведут всего один провод, в качестве второго провода применяют оплетку коаксиального кабеля, поставив между переменным сопротивлением и кабелем дроссель высокой частоты.
Дроссель высокой частоты необходим и на другом конце кабеля.
В схеме применен миллиамперметр с внутренним сопротивлением 100 ом. При использовании прибора с другим внутренним сопротивлением необходимо подобрать величину сопротивления R1. Величина сопротивления R1 должна быть такой, при которой стрелка прибора не отклонялась бы, когда антенна находится в положеннии, соответствующем нулю градусов. Сопротивление R2 предназначено для установки стрелки прибора при регулировке на нуль. После наладки указателя угла поворота антенны это сопротивление не трогают.
Может оказаться, что антенна повернется на 360 градусов, а стрелка прибора не отклонится на всю шкалу или, наоборот, стрелка прибора зашкалит. Для устранения этого явления до установки указателя на антенну нужно отрегулировать и проградуировать систему. Подбором постоянного сопротивления R1 и положением движка переменного сопротивления R2 добиваются такого положения, при котором при повороте переменного сопротивления R3 на 360 градусов стрелка прибора покажет максимальное отклонение, но не зашкалит. На шкале прибора наносят деления, соответствующие углу отклонения движка переменного сопротивления. Если точно знают, как будет стоять антенна по отношению к сторонам света, то на шкале прибора сразу наносят стороны света.
Такая регулировка указателя угла поворота вызвана тем, что у радиолюбителя может не оказаться под рукой указанного прибора и он вынужден применить для конструкции имеющийся прибор. Применение прибора чувствительностью ниже 40 миллиампер ограничено переменным сопротивлением R2, для которого ток более 40 ма опасен.
— В качестве переменного сопротивления R3 применяют переменное проволочное сопротивление от телевизора КВН-49, где оно стоит в фокусирующей системе, В данной конструкции используют любое проволочное переменное сопротивление С сопротивлением 500 ом.
Сопротивление немного переделывают. Удаляют надфилем выступ на каркасе сопротивления, который мешает свободному вращению движка сопротивления вокруг своей оси. Образовавшийся промежуток заполняют проводом, которым намотано сопротивление. Для этого разматывают 40—50 витков с сопротивления и наматывают их вновь, но более редко, так, чтобы хватило заполнить образовавшийся промежуток.
Для соединения оси движка сопротивления с мачтой антенны делают два одинаковых шкива. Один плотно надевают на ось движка сопротивления, а другой — на мачту. Если диаметр мачты 40—50 мм, то делают один шкив, диаметр которого должен быть равен диаметру мачты Шкив движка сопротивления с мачтой соединяют пассиком, который делают из круглой резины (из ниппеля) Резиновый пасик делают немного меньше, чем труба, чтобы не было проскальзывания.
Подключают схему к любому источнику постоянного тока, который дает 50 в и ток 20—40 ма.
Источник: radiobooka.ru
Симметрирующие трансформаторы
Симметрирующие трансформаторы — это электрические устройства, которые используются для снижения шумов и помех в цепях передачи данных. Они обеспечивают согласование характеристик сигнала на обоих концах передающей линии, а также обеспечивают изоляцию между двумя частями системы. Подробнее смотрите на этом сайте https://www.liderteh.ru/katalog/transformatory/simmetriruyushie__transformatory/.
Принцип действия симметризаторов основан на использовании трансформатора с якорем, называемым балансным трансформатором. Такой трансформатор состоит из двух намоток, каждая из которых размещена на разных стержнях ферромагнитного сердечника. Эти намотки индуктивно связаны и имеют точно одинаковые параметры.
На одной стороне сигналы подаются на первую обмотку балансного трансформатора, а на другой стороне сигналы принимаются с второй обмотки. В процессе сигналы проходят через трансформатор и изменяют свою амплитуду и фазу. Но благодаря симметрии обмоток балансного трансформатора, все изменения амплитуды и фазы сигнала происходят симметрично относительно центральной оси трансформатора.
Таким образом, симметризаторные трансформаторы не только приводят сигналы в соответствие друг с другом, но также обеспечивают всестороннюю изоляцию между двумя частями системы. Это особенно полезно в системах, которые работают на высокой частоте и подвержены воздействию электромагнитных помех.
Применение симметризаторных трансформаторов
Одним из наиболее распространенных применений симметризаторных трансформаторов является согласование линий передачи данных. Когда цепи передачи данных не согласованы по импедансу, это может приводить к рассеянию сигналов и помехам. Симметризаторные трансформаторы помогают согласовать характеристики сигнала на обоих концах линии, что позволяет улучшить качество передачи данных.
Симметризаторные трансформаторы также широко используются в оборудовании звукозаписи и воспроизведения. Эти трансформаторы помогают обеспечить изоляцию между микрофоном и усилителем, что предотвращает нежелательные помехи и шумы, которые могут появиться на кабелях и других элементах цепи.
Еще одно применение симметризаторных трансформаторов — это в системах передачи сигналов управления. В таких системах симметризаторы могут использоваться для обеспечения изоляции и защиты от электромагнитных помех. Это может быть особенно важно в системах управления, где одна часть оборудования находится в помещении, а другая — на открытом воздухе.
Преимущества использования симметрирующих трансформаторов
— Снижение помех и шумов в цепях передачи данных;
— Улучшение качества звука в системах звукозаписи и воспроизведения;
— Изоляция между двумя частями системы, что предотвращает появление шумов и помех на кабелях и других элементах цепи;
— Предотвращение деградации сигналов на линиях передачи за счет снижения их рассеяния и потерь.
Недостатки использования симметрирующих трансформаторов
Несмотря на все преимущества, симметризаторные трансформаторы имеют и свои недостатки. Например, они могут увеличивать размер и стоимость оборудования. Кроме того, наличие дополнительной намотки на трансформаторе может уменьшить его скорость передачи данных.
Кроме того, для того чтобы симметризаторы функционировали эффективно, обе части системы должны иметь одинаковые параметры и импедансы. Если это не так, то может появиться потеря сигнала и другие проблемы.
В заключении, симметризаторные трансформаторы являются незаменимым элементом в электронных системах, где необходима передача данных или управления, а также в системах звукозаписи и воспроизведения. Они обеспечивают согласование параметров на обоих концах линии и изоляцию между двумя частями системы, что способствует снижению шумов, помех и потерь сигнала.
Источник: progorodnn.ru
Мини-лекции. Антенны. Проволочные
Прежде чем перейти к теме рассмотрим процессы в полуволновом вибраторе. Да, они имеют колебательный характер, подобно происходящему в контуре LC. Возьмём полуволновой вибратор и разрежем его ровно посередине. Подключим к точкам разреза источник постоянного тока рис.3, вверху. Половинки вибратора начнут заряжаться как обкладки конденсатора.
Через некоторое время заряд закончится. Закоротим перемычкой место разреза. Тотчас начнётся взаимный разряд и нарастание тока разряда. И когда разряд закончится, ток достигнет максимального значения. Энергия заряда перейдёт в энергию магнитного поля вибратора как индуктивности.
Та в свою очередь являясь инертной будет продолжать поддерживать ток и тем самым перезаряжать половинки вибратора. Весь процесс от начала до начала Вы и видите на рис.3 и рис.4, прямо по стрелкам. А, в вибраторе во время колебательного процесса и до его полного окончания будет наблюдаться стоячая волна.
Из рис.3,4 видно, что не смотря на меняющиеся токи и напряжения форма их в общем виде не меняется. Это говорит о том, что сопротивление в какой-то отдельно взятой точке постоянное и его величина меняется лишь по длине вибратора. Для полуволнового вибратора в середине сопротивление примерно равно 70 Ом. На концах же вибратора оно достигает несколько тысяч Ом!
К чему это я? К тому, что имея линию питания с волновым сопротивление более 70 Ом можно найти на одном из плеч сопротивление равное волновому линии, и? И тогда можно эту самую линию точно согласовать с вибратором! На рис.4а Вы видите вибратор и места подключения линии питания с Z = 70 Ом и 300-500 Ом и более. Хорошо? Да, очень, если рассматривать всё это для одной частоты (полосы частот). А на практике возникает необходимость либо очень широкой полосы либо многодиапазонный вариант, в частности для радиолюбительских целей.
Проволочные антенны, не значит, что они изготовлены из обычной проволоки. Как правило их изготовляют из мягкого антенного канатика. И чем длиннее и сложнее антенны тем толще канатик. На рис.1,2 антенны для радиовещательный радиостанций Г и Т-образные. Самые простые антенны бедного радиолюбителя на рис.6 и рис.7.
На рис.6 так называемая «американка» или по-современному «Виндом». На рис.7 антенна «Цеппелин», для тех кто побогаче. :-)) Какой бы не была проволочная антенна, как бы она не выглядела, ключевыми словами будут точки опоры! Да, те самые, благодаря которым антенна примет надлежащий вид, необходимую геометрию, конфигурацию. От двух точек опоры и более.
Свисающий сверху вниз проводок есть, как не странно та самая линия питания. Линия со своим волновым сопротивлением где-то около 600 Ом. Конечно всё это зависит от окружающей обстановки и в частности от вертикальности подвеса линии. В 1965-м у меня была именно такая. Правда размеры менее и рассчитаны на десятиметровый диапазон. О вертикальности и разговора не было! Ну, дык?!
Эта антенна представлена как многодиапазонная. Но об этом поговорим позже и отчасти в следующей мини-лекции. Почему же линия подключена так «неправильно»? Наоборот, правильно. В той точке сопротивление вибратора как раз и равно 600 Ом.
На рисунке, судя по цифоркам, вибратор рассчитан на сорокаметровый диапазон, в основном.
А, что это ещё за «Цеппелин» на рис.7? Если с виндомом есть хоть какая-то ясность. Лорен Виндом (W8GZ) ещё в 1929 году, в своей статье в QST (радиолюбительский журнал США) представил такую антенну. Она-то и получила широкое применение, а заодно и название «Виндом». У нас же, как обычно её перекрестили и обозвали «Американкой».
А вот с «Цеппелином», полный облом?! Граф Цеппелин, конструктор дирижаблей в честь которого и виды таких дирижаблей стали называть цеппелинами. Каким боком антенна получила такое погоняло осталось загадкой.
Скрытый смысл питания антенны сбоку, нейтрализация излучения вертикального снижения (линии передачи) проводом-пустышкой. Если закрыть глаза на название, то питать полуволновой и не только вибратор можно линией с Z > 70 Ом, как настроенной линией, так сказать не согласованной. При длине в четверть волны она трансформирует сопротивление, а в пол-волны передаёт один в один. Тогда приставку сбоку убирают, а линию включают в разрыв посередине вибратора.
Желание получить в горизонтальной плоскости круговую диаграмму направленности из проволочной антенны привело к уголковой антенне рис.5. Как видите круга к сожалению не получилось, но всё же кое-что, рис.5а. Это волновой, угловой вибратор с настроенной линией передачи. Так-как сопротивление антенны велико, то и питание производится линией длиной кратной нечётному числу четвертьволнового отрезка линии. То есть трансформации большого сопротивления в малое.
Если погулять по длине вибратора, то можно найти место где сопротивление антенны будет равно ровно 300 Ом. В это место можно подключить двухпроводную линию с волновым сопротивлением 300 Ом. Так ещё, получить полное согласование. Если подсуетиться, то можно применить и коаксиальный кабель с Z=75 Ом.
Как? с помощью трансформатора с бифилярной намоткой на тороидальном ферритовом кольце (у меня ВЧ-20). На рис.6, внизу схема такого трансформатора 300/75 Ом.
Своеобразной антенной является Inverted V рис.9. По-русски перевёрнутая буква V. Это тот случай когда места мало, а хочется?! Чаще всего разговор идёт об антеннах на длинноволновые диапазоны: 160, 80 и 40 метров. Хотя всё это пригодно для любых диапазонов. В общем виде это полуволновой вибратор согнутый под (60-90)°. Кабель 50-60 Ом.
Но мне приходилось в такой антенне менять угол для лучшего согласования. Про диаграмму направленности ничего не знаю. Думаю, что это искажённая восьмёрка. И зависит от близости земли. Правда неизвестно в какую сторону?
Антенной быстрого приготовления является наклонный луч рис.8. Устройство понятно из рисунка. Длина антенны и противовеса примерно в пол-волны. Недостаток (достоинство) в том, что максимум излучения направлен в одну сторону (по стрелке). На моей бывшей работе использовали радиостанции КВ-диапазона «Карат». На близком расстоянии использовали штыревую антенну.
На расстояние же до 30 км. вот такую именно антенну, наклонный луч. Как Вы уже догадались использовали в полевых условиях. Радиостанция-то была переносной.
Где-то, в чём-то схожими с лучом это апериодические антенны, — антенны бегущей волны. До сих пор все антенны , что мы рассматривали работали в режиме стоячей волны. На рис.12 та самая апериодическая антенна. Длинный провод располагается на небольшой высоте от земли и заканчивается поглотительным сопротивлением и противовесами.
Получается как бы длинная линия (провод и земля с противовесом) нагруженная на сопротивление равное волновому. Это и есть режим бегущей волны. И если обычная линия как правило не излучает, то здесь наоборот излучение происходит в направлении нагрузочного сопротивления. Ещё такие антенны называются замкнутыми (на сопротивление).
На рис.10 показаны две антенны. рис.10а обычный длинный провод. На рис.10b тот же длинный провод замкнутый через землю нагрузочным (поглотительным) сопротивлением Rн. Диаграмма направленности полуволнового вибратора в разрезе была бы в виде восьмёрки. А, здесь, в длинноволновом варианте непредсказуемой каракатицы. В апериодической антенне основные лепестки повернули в сторону Rн.
Что и предопределило направление излучения.
Своего рода развитием таких антенн является ромбическая антенна рис.11 и рис.11а. В зависимости от размеров антенны коэффициент усиления таких антенн может быть довольно большим. И из практики. Видел я на расстоянии 100-150 км. от телецентра, телевизионную антенну именно такого исполнения.
Во время массовой видеомании(80-е годы), ходили слухи, что такие антенны делали на границе с Финляндией для приёма закордонных телецентров. Естественно для записи фильмов и пр. :-)) На рис.11а та же ромбическая но «толстая» с расширенной полосой пропускания. Вспомните пузатый диполь Надененко?!
Где-то, в чём-то перекликается и наклонная антенна T2FD рис.13. Далее Вы можете посмеяться надо мной (я разрешаю!). До недавнего времени я считал T2FD позывным. Даже нашёл страну (территорию) Тувалу. Это группа островов (рифов) в Полинезии между островами Гильберта и Фиджи. Вот думаю пацаны какие умные сварганили антеннку?!
Но, оказалось, что T2FD всего лишь соответствует сокращению TTFD (Tilted Terminated Folded Dipole — замкнутый наклонный петлевой вибратор). Придумал же какой-то идиот такое сокращение?! Иногда эту антенну ещё называют W3HH, по позывному американца пропагандирующего такую антенну. Чем она интересна? Той же широкой полосой частот. И если уж не круговой, то хотя бы близкой к таковой.
Антенна занимает относительно мало места. Недостаток, её излучение многочисленных гармоник, полоса-то широкая. Стало быть фильтрация должна быть более тщательной! Пробовал я её, но как-то не очень. Один из недостатков апериодических и той же T2FD, потеря мощности на нагрев сопротивлений поглощения и лишь одно направление излучения.
Конечно для очень коротких (УКВ) волн можно сделать и поворотные.
Источник: proza.ru