Multi-sávos antenna cwl létrákkal, rádió amatőr helyszínekkel
A többsávos antennák nagyon népszerűek a rádióamatőrök körében. A rádióamatőrök 9 rövidhullámú sávban képesek rádió kommunikációt végrehajtani, de ritkán van lehetőségük külön antennát telepíteni mindegyik tartományra. Érdemes felhívni a figyelmüket egy több sávos antenna érdekes kialakítására, amelynek antennacsomagjában csak induktív tekercsek vannak felszerelve, és nincsenek elduguló plug-in szűrők (csapdák). Azonban egy ilyen antenna jelentősen lecsökken a működési tartományok legalacsonyabb frekvenciáján, aminek következtében a működési frekvenciái sávja kissé szűkebb, mint a teljes méretű antennaé.
Az egyik leghíresebb többsávos antennához tartozik egy blokkoló szűrővel ellátott antenna (például a W3DZZ tervek). Az ilyen antennák vászonba épített vibrációs áramkörei (csapdák) annak biztosítására szolgálnak, hogy az antenna sok amatőr KB sávban rezonálissá váljon.
Ne csináljon minden rádiós amatőr otthon a stopszűrőket. Különös problémát jelent a "létra" kondenzátorok elektromos ereje. Ezért az oszcilláló áramkörökkel rendelkező rádióantennákat ritkán önállóan gyártják. De a CWL létra egyáltalán megvalósítható kondenzátor nélkül. csak egyetlen tekercs segítségével, amely bármely rádióamatőr számára könnyen gyártható. Így nagyszerű lehetőségek vannak az egyszerű többsávos antennák amatőr tervezésére.
Tekintsük az antennarendszerbe beépített blokkolószűrő működésének elvét. Az 1. ábrán egy kettős sávú trapé antenna jellemző sémája látható. Az antennacsík minden karján egy oszcilláló LC-áramkör van telepítve. Rezonáns frekvenciájánál ez a kör blokkolószűrőként működik, amely elméletileg végtelen nagy ellenállással rendelkezik. Az antennának a rezonancia frekvenciához közeli végrészei nincsenek hatással az antenna tulajdonságaira, és csak a belső vezetők biztosítják az elektromágneses energiát. Ezért a La hossza úgy kell megválasztani, hogy az antenna az f1 frekvencián rezonancián legyen. Más zónáknál a blokkolószűrő nem egy leválasztó, hanem az antennában egy olyan komplex impedanciát hoz létre, amely a frekvenciától függ. Frekvenciákon a rezonáns frekvencia feletti a puffer áramkör, ez kapacitív (azaz, lerövidíti az elektromos az antenna hossza), és alatti frekvencián a rezonancia - induktív (azaz növeli a villamos hossza az antenna).
Így az oszcilláló áramkör ezen tulajdonságai miatt az antenna működését még egy másik tartományban is elérhetjük. A legtöbb esetben, egy rezgőkör úgy van felépítve, hogy a második tartomány (például, f2 = 3,6 MHz) van kiválasztva alacsonyabb, mint az első frekvencia (például, f1 = 7 MHz), és így a tartományban 3,6 MHz sávzáró szűrő működik, mint egy hosszabbító tekercs. A blokkolószűrő nominális L és C, valamint az antennaháló végső részének Lb (1. ábrája) hossza határozza meg az f2 második frekvenciát, amelyen az antenna rezonáns lesz. Ha több olyan létrát telepít, amelyeket az antenna bizonyos frekvenciáihoz hangol, akkor olyan antennát készíthet, amely négy vagy több amatőr KB sávban rezonál.
Tehát az antennában lévő oszcillátor áramkörnek nem kell úgy működnie, mint egy blokkoló szűrő. Ezenkívül az LC-áramkör bárhol elhelyezhető az antennacsíkban. Ha L és C helyesen vannak kiválasztva, akkor mindkét szükséges rezonancia elérése lehetséges. Az oszcilláló áramkört ezután úgy kell megtervezni, hogy a kívánt induktív vagy kapacitív terhelés az antennahuzal kiválasztott helyén bármely tartományban érhető el. Az antennában ez a fajta oszcillációs áramkör kevésbé ismert a rádióamatőrök számára, de meglehetősen gyakori a kereskedelemben kapható antennákban.
Mint már említettük, bizonyos rádióamatőrök blokkoló szűrőinek létrehozása és beállítása problémás lehet. Azonban ha figyelembe vesszük, hogy az oszcillációs áramkörnek nem feltétlenül kell blokkolószűrőnek lennie, sokkal könnyebb lesz egy többsávos antennát tervezni. Egy szűrő esetében csak annyit kell találnod az antennán, amely biztosítja, hogy az antenna több sávban működjön. Annak érdekében azonban, hogy az oszcillátor áramkör finomhangolása ne történjen, lehetőség van az antenna teljes hosszának megváltoztatására, ezáltal befolyásolva mindkét rezonancia frekvenciát.
Másrészt, a rádióamatőr, aki a rezgőkör, hogy beállítsa az antenna rezonancia csak egy kicsit változtatni hosszúságú vezetékek La és Lb (1. ábra) szimmetrikus antennák fontos, hogy mind a rezgőkör szerkezetileg azonosak, és a munka azonos rezonáns frekvencia . Ha azonban a W3DZZ-hez hasonló antennát használunk, akkor elég gyakran kicserélni a La és Lb vezetékek hosszát a rezonancia eléréséhez a kívánt frekvenciasávban.
Tegyük fel, hogy egy adott teljes hosszúságú antennához két sávban rezonancia szükséges. Attól függően, ahol a rezgőkör az antenna web (annak az előre meghatározott teljes hossza), megkapjuk a különböző címletek kell beállítani L és C Reasoning továbbá megállapítani, hogy a választott feltételek, amelyek mellett a kondenzátor lehet távolítani az áramkör ( mivel a kapacitása nulla lesz), akkor csak a "kiterjesztésű" tekercset hagyhatja el. Így, ha csak egy tekercset helyeztek az antennába, akkor két tartományra is kiterjedhet.
Több éves kutatás után Jurgen Weigl, az OE5CWL kifejlesztett egy technikát a vezetékes antenna kiszámítására egy induktorral. Ez a technika alkalmas az antennák számolására szabadon választott frekvenciájú arányokkal. Az ilyen antenna kialakításának legegyszerűbb módja, ha mindkét rezonanciafrekvencia nem túl közel egymáshoz.
Nyilvánvaló, hogy az ilyen antennákban lévő kondenzátorok hiánya jelentősen javítja működési megbízhatóságukat, és gyakorlatilag kiküszöböli az antenna számára biztosított áramerősség korlátozását.
A tekercseket nagyon könnyű gyártani önmagukban, és emellett eltűnik a korlátszűrő fáradságos beállítása.
Tegyünk egy egyszerű spekulatív kísérletet egy blokkoló szűrővel, amely egy tekercsből és egy kondenzátorból áll, amelynek lemezei lemezekből készülnek. A kondenzátor viszonylag kis kapacitása van a lemezek közötti viszonylag nagy távolságnak köszönhetően, amely megfelel a tekercs hosszának (2a. Ábra).
Most tegyük a lemezeket nagyon keskenyre (2b ábra). A kondenzátor kapacitása még kisebb lesz. De nagyon szűk a kondenzátor lemezek lehet helyettesíteni szegmensek huzal, mint például lóg a tekercs, és, végső soron, nem számít, azonos (2c ábrának), vagy különböző (ris.2g) hossza mindkét vezető. Ezeknek a szegmenseknek a hossza csak a közöttük lévő kapacitást érinti, ami minden esetben továbbra is fennáll (2e. Ábra), de értéke kicsi. Következésképpen a két drótszegmens és a tekercs egy lánc, amely egy tekercsből és egy kondenzátorból áll, amelyet ezek a huzal szegmensek képeznek. A két hossza 1 m hosszúságú kondenzátor kb. 4 pF. Ez elegendő egy KB szalag blokkolószűrőjének kialakításához egy megfelelő induktivitású tekerccsel. Figyelembe véve e szegmens kapacitív hatását, az ilyen láncot néha "CWL-Trap" -nak nevezik (az angol kapacitás a vezetékek által létrehozott vezetékes terhelés-kapacitással).
Tekintsük a 3. ábrán látható rendszert.
A tekercs induktivitása 27 μH. A vezeték teljes hossza az A ponttól a B pontig 2,5 m, a huzal átmérője 2 mm. A tekercs 0,65 m távolságra van a huzal egyik végétől, ezért a szegmensek hossza 0,65 és 1,85 m.
Ennek az áramkörnek a szimulációja a blokkolószűrő impedanciájának jellemző jellemzőjét mutatja (4.
A 14,150 MHz-es rezonancia frekvencián a reaktancia (szaggatott vonal) a -8 és +8 értékeket veszi fel, és az aktív ellenállás nagyon magas (kb. 2 MΩ).
Ez az egyszerű építési álló tekercs és két viszonylag rövid vezetékek (CWL-csapda), működik, ugyanúgy, mint sávzáró szűrő (LC-csapda) tartományban 20 m. Ezért CWL-csapdát is csatlakoztatható a dipól 20 méteres képződik Lo hosszúságú vezetékek (5.
A CWL-tpana nagy ellenállása miatt a 20 méteres tartományban a dipólus "nem látja" az L2 végrészeit. A valóságban természetesen van egy kis hatása a létra a dipólusra, és ennek eredményeképpen az antenna rövidítési tényezője, és ennek következtében fizikai méretei is megváltoznak.
A CWL létradiagram lehetővé teszi az antenna széles méretének megváltoztatását. Attól függően, hogy a tekercs a hálójában található-e, más induktivitásra van szükség. Az induktivitás minimális értéke pontosan a huzaldarabok által alkotott kontúr közepén helyezkedik el. ha L1 és L2 egyenlő hosszúságúak (a szaggatott vonal a 6. ábrán).
Csak ebben az esetben az L1 és L2 vezetékek által létrehozott kapacitás maximális. Minél tovább van a tekercs az egyik végére, annál kisebb az aktív (aktív) kapacitás és annál nagyobb a tekercs induktivitása a rezonancia eléréséhez.
Most vegyünk részletesebben egy kétsávos dipólust (5. Ábra), amely két frekvencián működik - f1 és f2. Tegyük fel, hogy f1> f2. Nyilvánvaló, hogy az antenna gyártása során egy szilárd vezetéket használnak az F betáplálási ponttól a L tekercseléséhez. Mindazonáltal, egy ilyen antenna működési elvének felismerése érdekében ez a vezeték két részre oszlik: L0 és L1. Az L0 hossza a lambda / 4 az első f1 rezonanciafrekvencia esetében. Ennek a rezonancianak a megszerzéséhez az antennának az L induktivitásból és az L2 vezeték hosszúságából álló, az előzőekben említettnek nevezett részét CWL létraként kell működtetni. Nyilvánvaló, hogy ezt úgy érhetjük el, hogy kiválasztjuk az L1 és L2 vezetékek hosszát és a tekercs induktivitását. Egy adott teljes hossza a végén szegmensek L1 és L2 lehet mozgatni belül tekercsszegmens által képzett L1 és L2, amely, az ütemezésnek megfelelően a 6. ábrán (szaggatott vonal) van szükség, mert különböző értékeit induktivitás.
A CWL létradióda f1 rezonanciafrekvenciájától eltérõ frekvenciákon az antenna kapacitív vagy induktív ellenállással rendelkezik. Ezért az egész antennához egy második f2 rezonanciafrekvenciát kell megadni, amelyet az antenna teljes hossza határoz meg, azaz E. L0 + L1 + L2 és L induktivitás. Ebben az esetben az antennahálózatba beépített induktivitás kiterjesztő tekercsként működik, ezért f2 alacsonyabb frekvencia, mint az f1.
Itt hatással van az induktivitás és a tekercs helyzetének f2 frekvenciájára is. Ha a tekercs pozícióját az L1 + L2 teljes hosszúságú CWL-útvonalon változtatjuk, akkor az L induktivitás különböző értékeit kapjuk (a 6. ábrán a grafikon szilárd vonala).
Amint a 6. ábrán, van egy pont, ahol metszi a szaggatott (frekvenciáknál F1), és a szilárd anyagot (a frekvencia vonaldiagramokat Ez metszéspontja az Y tengelyen a tekercs induktivitása, amely lehetővé teszi a használatát egy antenna mindkét frekvencián -. F1 és F2, és az X tengelyen - a tekercs helyzetét az L1 + L2 szegmensben.
Csak azt kell megmutatni, hogy mindig létezik ezeknek a görbéknek a metszéspontja, így mindig van megoldás egy kettős sávú antenna létrehozására. Ebben az esetben az antenna teljes hossza önkényesen választható, mivel nagyobb, mint a lambda / 4 magasabb frekvenciatartományban. Ezenkívül mindkét tartománynak nem feltétlenül kell egy "harmonikus" viszonya.
Természetesen annak érdekében, hogy a gyakorlati megvalósításhoz alkalmas tekercs-induktivitást kapjunk, az L1 és L2 hosszúságok nem lehetnek túl rövidek. A KB antennák esetében elegendő 1 m hosszú vagy hosszabb vezetékhossz (L1 + L2). Ha a rádió amatőrnek csak rövidebb vezetéke van, akkor persze van egy települési megoldás is. De akkor az induktivitás olyan nagy lesz, hogy a CWL létrát már nehéz megvalósítani. Az antennák CWL létrákkal történő kialakításakor az 1-300 μH induktivitású tekercsekre lehet összpontosítani.
Egy háromsávos (például 160, 80 és 40 m) antennák létrehozásához további CWL-sávot kell beilleszteni (7.
Ebben az antennában az induktivitás tekercseket rézvezetékkel 50 mm átmérőjű PVC-csőben lakkozott szigetelésben 1 mm lyukkal feltekerhetjük.
Példaként, úgy a számítás a dipól kétsávos sávokra 80 és 40 m, amely a teljes hossza 2 × 15 M. mivel az antenna lerövidítése aránya 0,95, azt találjuk, hogy egy sor 40 m L0 = 10,11 m. Következésképpen, a teljes hossza a szegmensek A CWL-létra L1 és L2 értéke 15-10,11 = 4,89 (m).
A tekercs induktivitásának meghatározásához az L1 és L2 szegmensek közötti pozíciójától függően a 3. ábrán látható grafikonokat használjuk.
A grafikonok metszéspontját L1 = 1,9 m és az 56 μH induktivitással kapjuk meg. Ezeken a méretek és induktivitás keretantennát működik a tartományban 80 és 40 m Ez megerősíti a szimulációs eredményeket az antenna a szabad térben (9. ábra), amelyek azt mutatják, hogy az első rezonancia az antenna található frekvencián 3,55 MHz-es, és a második rezonancia -. A 7,2 MHz.
De mielőtt elkezdené az ilyen antennát, akkor még egy körülményt is figyelembe kell vennie. Valódi induktor saját kapacitással rendelkezik. A KB antennák CWL-csapdáiban használt tekercsek saját kapacitásának jellemző értéke 1-től 2,5 pF-ig terjed, ami hasonló a vezetékes szegmensek által képzett kapacitáshoz. Ezért az antennák CWL-létrán végzett számításakor figyelembe kell venni a tekercs önkapacitását is. A fő nehézség azonban pontosan a saját kapacitásának meghatározásában rejlik. Ajánlatos megbecsülni az egyrétegű tekercsek saját kapacitását. alacsony induktivitás a 1,5-2 pF tartományban, 2,5-3 pF nagy induktivitású tekercsek.
A gyártás a tekercs egy antenna tervezték, hogy a szomszédos sávokban (15/17 vagy 10/12 m) kell keresni a saját minimális kapacitás, ezért szükséges használni rézdrót szigetelés nélkül (vagy a lakk szigeteléssel) seb pályán egy magas színvonalú keret kerámiából, fluoroplasztikból stb. Nyilvánvaló, hogy a dipólus karba szerelt két tekercs induktivitása és kapacitása minimális paramétertartományban van.
Az alábbi táblázat bemutatja azokat az adatokat, amelyeket egy kettős sávú antennát CWL létrákkal lehet gyártani (5.
Az antennák CWL létrákkal történő beállítását úgy végzik el, hogy kiválasztják mind az antennahálózat teljes hosszát, mind a tekercs helyzetét a kapacitást létrehozó vezetékek hossza között. A CWL-létra előre számított induktivitásának változását csak a legszélsőségesebb esetekben kell használni, ha az antennák vezetőinek geometriai méretei nem vezetnek pozitív eredményhez.
A hangoláskor el kell képzelni, hogyan viselkedik az antenna, amikor a hosszát megváltoztatja. Ha az antenna teljes hosszúsága az L2 szegmens meghosszabbításával növekszik, akkor mindkét f1 és f2 (f1> f2) rezonanciafrekvencia lefelé mozog. Az eredmények nagyban eltérhetnek. Ha L2 nagyobb, mint L1, akkor L1 valójában meghatározza a CWL létra kapacitását és az f1 rezonanciafrekvenciát. Az L2 megnyúlása nagyon kevés hatással van az első f1 rezonanciafrekvenciára. Az antenna meghosszabbítása azonban mindkét rezonáns frekvencia csökkenését okozza.
Ha a tekercs állandó teljes hossza tovább mozog kifelé (a végei az antenna), a második rezonancia frekvencia megnő - és fordítva, ez a rezonancia frekvencia értéke csökken, ha az orsó mozog befelé. Figyelembe véve ezeket a tényezőket, és türelmesen, az antennát hangolhatja a szükséges frekvenciákra.