Methoden zum Ausbalancieren von Antennen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Antennen. Aufmaß, Aufbau und Abgleich

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Viele KW- und VHF-Antennen, insbesondere Fernsehantennen, gehören zur Klasse der symmetrischen Antennen. Wenn solche Antennen durch einen koaxialen Feeder gespeist werden, hängt ihr Betrieb weitgehend von der Leistung von Übergangs-Baluns ab. Oft stellen Funkamateure bei der Herstellung einer Antenne solche Geräte jedoch überhaupt nicht her oder entwerfen sie falsch, basierend auf fehlerhaften Empfehlungen, die in einigen populären Büchern über Antennengeräte zu finden sind.

Dieser Artikel beschreibt Methoden zum Abgleich von Antennen und die Eigenschaften einiger Abgleichgeräte sowie Empfehlungen für deren Umsetzung.

Direkter Anschluss einer koaxialen Zuleitung an eine symmetrische Antenne (z. B. zu einem Dipol) bricht die Symmetrie der darin enthaltenen Ströme und führt zum Auftreten eines Stroms auf der Außenfläche des Speiseschirms, dh es verursacht das Auftreten eines Antennenspeiseeffekts. Auf Abb. 1a zeigt eine solche Verbindung eines Dipols mit einer Zuleitung. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung der Speiseleitung nicht nur an die Eingangsklemmen 1-2 des symmetrischen Vibrators angelegt, sondern auch an eine Klemme 2 und die Abschirmhülle 3 der Speiseleitung.

Ris.1

Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Vibrators verursacht darin symmetrische Ströme, die von einer Hälfte des Vibrators zur anderen schließen, wie in Abb. 1, aber mit durchgezogenen Pfeilen. Die Spannung zwischen der rechten Hälfte des Vibrators und dem Kabelmantel induziert einen zusätzlichen Strom, dargestellt durch gestrichelte Pfeile. Das Auftreten dieses Stroms führt zur Emission (Empfang) elektromagnetischer Energie durch den Speiser, was die Symmetrie der Ströme in der Antenne bricht und infolgedessen die Strahlungsmuster verzerrt.

Auf Abb. Fig. 1, b zeigt das Ersatzschaltbild einer symmetrischen Antenne mit direkt angeschlossener koaxialer Zuleitung, wobei die Antenne als Lastwiderstand Rn der Ausgangsklemmen des Erzeugers bzw. Verbrauchers (Sender bzw. Empfänger) dargestellt ist. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, wird einer dieser Anschlüsse nicht nur mit dem Lastwiderstand Rn, sondern auch über den Kondensator C mit Masse verbunden, dessen Platten der Antennenvibrator und die Abschirmung des Speisers sind. Somit wird die Symmetrie der Antenne gebrochen. Um einen koaxialen Feeder mit einer symmetrischen Antenne zu verbinden, werden daher spezielle Adaptervorrichtungen verwendet, die auch als Baluns bezeichnet werden, wodurch die elektrische Symmetrie jeder Antennenhälfte relativ zur Abschirmung des Feeders erreicht wird.

Übergangsvorrichtung Typ "Schließbecher" in Abb. gezeigt. 2a.

Ris.2

Bei dieser Vorrichtung sind die Eingangsanschlüsse 1-2 des Antennenvibrators direkt mit den Innen- und Außenleitern des Koaxialkabels verbunden, das innerhalb des Metallbechers B entlang seiner Achse so angeordnet ist, dass die Wände des Bechers und die Abschirmhülle B des Kabels bilden eine Koaxialleitung mit einem Wellenwiderstand r (Formeln zur Berechnung der Wellenwiderstände von Koaxial- und Zweidrahtleitungen sind in der Zeitschrift "Radio" N 11 von 1962 angegeben). Die Eingangsimpedanz dieser Leitung zwischen den Punkten 2 und 3 beträgt:

Wenn l = l/4 ist, ist der Wert von Z2,3 groß, der Strom von Punkt 2 zu Punkt 3 fließt nicht und die Ströme auf beiden Seiten der Antenne sind gleich. Wenn die Länge l des Glases B von l / 4 verschieden ist, dann wird Z2,3 nicht groß und, wie aus dem Ersatzschaltbild in Abb. 2b wird die Symmetrie gebrochen: Am Punkt 2 zweigt ein Teil des Stroms zur Masse ab und die Spannungen zwischen Masse und den Punkten 1-2 sind nicht mehr gleich und phasenverschoben. Daher ist das Betriebsfrequenzband einer solchen Ausgleichsvorrichtung klein. Üblicherweise übersteigt sie 10 % des Wertes der Grundfrequenz, für die das Gerät ausgelegt ist, nicht.

Ris.3

Das Frequenzband eines Auswuchtgerätes mit einem Glas kann um vergrößert werden Einführung des zweiten Segments der Koaxialleitung mit dem gleichen Wellenwiderstand wie das Glas (Abb. 3a). In diesem Fall sind, wie aus dem Ersatzschaltbild (Abb. 3, b) ersichtlich, die Widerstände der Punkte 1 und 2 relativ zur Masse gleich, unabhängig von ihrem Wert, dh Z1,2 = Z2,3 . Aus diesem Grund wird die Antennenleistung über ein breites Frequenzband symmetrisch sein. Der Unterschied zwischen den in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Vorrichtungen liegt in der Tatsache, dass in letzterer zwei Elemente (B und B') nebeneinander angeordnet sind, wodurch eine am Ende geschlossene Zweidrahtleitung gebildet wird.

Der Eingangswiderstand dieses Baluns beträgt

wobei r' der Wellenwiderstand der Zweidrahtleitung ist.

Ausgleichsvorrichtung Abb.4 einfach im Design, arbeitet in einem breiten Frequenzband und wird am häufigsten in der Amateurpraxis verwendet. Einer der Leiter dieser Symmetriervorrichtung ist der Schirmmantel der Koaxialzuleitung (Element B), als zweiter (Element B') kann entweder ein Kabelstück, aus dem die Zuleitung besteht, oder ein Rohr gleichen Durchmessers genommen werden . Der Hauptvorteil dieses Geräts gegenüber dem vorherigen (Abb. 3) ist die halbe Länge.

Abb. 4 In Abb. 2,3 und 4: A - der innere Kern des Koaxialkabels,
B und B'-Außengeflecht des Kabels, B und B'- Metallbecher.

Schema Auswuchtvorrichtung Typ „U-Bogen“ in Fig. 5 gezeigt, a. Hier wird der mittlere Draht der Hauptkoaxialzuleitung mit Klemme 1 der linken Hälfte des Vibrators verbunden. Von der gleichen Stelle aus wird über ein Kabelstück der Länge l/2 Spannung an Klemme 2 der rechten Vibratorhälfte angelegt, wobei l die Wellenlänge im Kabel ist (unter Berücksichtigung der Kürzung). Die Phase der Spannung während des Durchgangs eines Kabelabschnitts mit einer Länge von l / 2 verschiebt sich um 180 °, daher wird die erforderliche gegenphasige Spannung an die Vibratorklemmen angelegt. Die Schirmmäntel der Kabel sind miteinander verbunden.

Ris.5

Autor: Ing. K. Charchenko; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru

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