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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Kleine Fuchsantenne 144 MHz. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / UKW-Antennen Noch vor der Veröffentlichung sorgte im Diskussionsprozess unter Radiosportlern ein Artikel eines Spezialisten für Antennentechnologie, Kandidat der technischen Wissenschaften K. P. Kharchenko, für Kontroversen. Meister des Sports von internationaler Klasse, mehrfacher Gewinner von Wettbewerben verschiedener Größenordnungen (einschließlich Europameisterschaften), Einwohner von Gorki A. I. Grechikhin nannte die dem vorgeschlagenen Design zugrunde liegende Idee "sehr interessant und originell". Er bemerkte auch die Einfachheit des Geräts. Der nicht weniger erfahrene Athlet, Kandidat der physikalischen und mathematischen Wissenschaften, der Moskauer VN Verkhoturov, glaubt, dass die Schaffung einer Antenne, die die Möglichkeit der Ortung auf ein Minimum bietet, "für Sportler von ernsthaftem Interesse sein könnte". Uns scheint auch, dass diese kleine Antenne einen großen Vorteil gegenüber einem ziemlich sperrigen „Wellenkanal“ haben kann – schließlich muss ein „Jäger“ auf der Suche nach einem „Fuchs“ oft buchstäblich durch dichtes Dickicht waten. Beide Athleten (der Sportmeister aus Swerdlowsk A. S. Partin schließt sich ihnen an) kritisierten jedoch das Design. Sie äußerten also Zweifel an der Zweckmäßigkeit, die Antenne auf dem Kopf des Athleten zu platzieren - es ist nicht sehr praktisch, die Richtung während der Bewegung anzugeben und den Kopf ständig zu drehen (aber es ist anscheinend möglich, eine andere Suchtechnik zu entwickeln?) . Darüber hinaus heißt es laut Wettbewerbsregeln, dass nicht nur vertikale Polarisation, für die die Antenne ausgelegt ist, sondern auch horizontale Polarisation möglich ist (nun, es ist ganz einfach - stellen Sie die Vibratoren einfach horizontal auf). Kurz gesagt, fast alle kritischen Äußerungen wurden widerlegt. Und was am wichtigsten ist: Auf Wunsch kann das Design der Antenne geändert werden, indem sie so angepasst wird, dass sie in der Hand getragen werden kann. Ernstere Bedenken beziehen sich auf den unvermeidlichen Einfluss auf die Parameter des Systems (insbesondere auf die Symmetrie) der sich ändernden Kapazität in Bezug auf den Boden bei einer geringen effektiven Höhe der Antenne mit ihrer Empfindlichkeit gegenüber reflektierten Signalen. .Nur der praktische Betrieb kann diese Befürchtungen zerstreuen. Die Herausgeber teilen die Meinung von A. I. Grechikhin, dass diese Antenne "ein interessanter Vorschlag ist, der auf die Entwicklung angewendet werden kann". Wir hoffen, dass der veröffentlichte Artikel für Amateurfunksportler nützlich ist. Fuchsjäger müssen über eine Ausrüstung verfügen, mit der sie die Richtung zum "Fuchs" auswählen können. Dieses Problem wird durch Antennen in Verbindung mit der Empfangseinrichtung gelöst. Es gibt zwei Möglichkeiten, solche Antennen zu konstruieren. Im ersten Fall muss die Antenne ein ausgeprägtes unidirektionales Diagramm haben, und die gegebene Richtung wird entsprechend dem maximal empfangenen Signal ausgewählt, indem Signale aus benachbarten Richtungen verglichen und die gewünschte ausgewählt werden. Im zweiten Fall gibt es ein tiefes Minimum im Antennenmuster. Auch hier wird die gewünschte Richtung durch Vergleich und Auswahl bestimmt, jedoch bereits durch das Signalminimum. Wenn wir beide Optionen analysieren, dann scheint die zweite theoretisch vorzuziehen, und sei es nur, weil im ersten Fall eine "große" Antenne benötigt wird, um ein schmales Strahlungsdiagramm zu erhalten, normalerweise entsprechend der Wellenlänge. Außerdem ist es schwieriger, die Richtung zum "Fuchs" zu bestimmen, wenn Sie sich ihm durch das maximale Signal nähern, als durch das minimale. Dieser Artikel schlägt eine Variante vor, eine kleine Antenne mit einem ausgeprägten Minimum im Strahlungsdiagramm zu bauen. Es wird auch eine konstruktive Lösung der Empfangsvorrichtung vorgeschlagen, die es dem Athleten ermöglicht, seine Hände zu befreien, was offensichtlich seine Manövrierfähigkeit erhöht. Um das Funktionsprinzip der Antenne zu verstehen, wenden wir uns Abb. 1, a (im Text) zu. Es zeigt ein Segment einer homogenen langen Leitung, die zwei bedingt identische Generatoren G1 und G2 von hochfrequenten Schwingungen enthält. O ist die Mitte der Linie, U ist die Spannungsverteilungskurve entlang der Linie. Sind die Generatoren gleichphasig, dann fällt das Maximum (Spannungsbauch) in die Mitte der Linie. Wenn die Phase der Schwingungen des Generators G2 hinter der Phase der Schwingungen des Generators G1 zurückbleibt, verschiebt sich die Spannungsverteilungskurve in der Leitung um einen gewissen Winkel j, wie in Fig. 1b gezeigt. Wenn im Gegensatz dazu die Phase der Schwingungen des Generators G2 der Phase der Schwingungen des Generators G1 vorauseilt, verschiebt sich die Verteilungskurve in die entgegengesetzte Richtung, wie in Fig. 1c gezeigt. Wenn wir zustimmen, die Spannung in der Leitung zu bestimmen, indem wir das Gerät an den Punkten 3-4 einschalten, können wir sehen, dass |U3|> &|U1| und U2=0.
Als betrachtete bedingte Generatoren können zwei identische Antennen, beispielsweise Dipole (Abb. 1, d), fungieren. In diesem Fall hängen die Phasen der Schwingungen in der Leitung von der Einfallsrichtung der Funkwellen ab. In Fig. 1d zeigen die Pfeile drei Richtungen: I – Funkwellen kommen gleichzeitig an beiden Antennen an; II - im Ausbreitungsweg von Funkwellen steht zuerst Antenne 1 und dahinter Antenne 2; III - Im Gegensatz dazu befindet sich Antenne 2 vorne und 1 hinten. Durch Messen desselben Instruments in der Halbwellenlängenlinie der Spannung in dem Abschnitt, der von der Antenne 1 in einem Abstand j in elektrischen Grad beabstandet ist, erhalten wir jeweils alle oben betrachteten Fälle. Ohne die Ankunftsrichtung von Funkwellen im Voraus zu kennen, können Sie sie also finden, indem Sie ein System aus zwei Antennen drehen, bis das Gerät an den Punkten 3-4 eine Mindestspannung in der Leitung anzeigt. In diesem Fall fällt die Ausbreitungsrichtung der Funkwellen offensichtlich mit der Richtung II zusammen. Das Strahlungsmuster einer solchen Antennenspeisevorrichtung wird vom Nierentyp sein. Unter der Annahme, dass das "Fuchs"-Signal am Rauschpegel des Empfängers unterscheidbar ist, kann man, wenn die Antenne in einem bestimmten Winkel relativ zur Nullrichtung darauf gedreht wird, die Totzone finden, in der sich eine der Richtungen befindet sicher das Gewünschte. Je näher Sie dem Sender kommen (mit steigendem Strahlungspegel), desto kleiner wird die Totzone, und die gewünschte Richtung wird genauer bestimmt. Das beschriebene Verfahren zum Aufbau einer Antenne und eines Empfängers kann am Beispiel der in Abb. 2. Hier ist eine allgemeine Ansicht des Geräts in Form eines Headsets.
Es basiert auf einem Metallbügel 1 und Bögen - quer 11 und längs 12. Im Bereich, in dem sich die Bögen schneiden, ist auch ein Metallgehäuse 2 für den Empfänger installiert. Wenn die Abmessungen der Batterien nicht im Empfängergehäuse untergebracht werden können, werden sie auf dem Längsbogen 12 (zwei Batterien - 3) befestigt. Die Last des Empfängers sind Telefone 8, eingerahmt in weiche, schalldichte Polster, an denen Riemen 9 angenäht sind, um das Headset unter dem Kinn zu befestigen. An den Enden des Querbogens 11 sind Telefone durch Abstandshalter befestigt.An den vorderen und okzipitalen Teilen des Reifens 1 sind zwei Antennenisolatoren 4 platziert und fest daran befestigt.Antennenisolatoren befestigen Antennen 5 vom Stifttyp. An den Enden der Antennen befinden sich Einstellbuchsen 13. Die Leistungsanschlüsse beider Antennen sind durch Leitung 7 (Leitung l in Abb. 1, d) verbunden, Leitung 6 verbindet den Empfängereingang über ein T-Stück 7 mit Leitung 10 (Punkte 3 und 4 in Abb. 1, d). Der Empfänger muss eine hohe Eingangsimpedanz haben (um die Leitung nicht zu überbrücken). Auf den Bügel 7 wird ein längeres Stück der Leine 1 in gefalteter (Zickzack-) Form gelegt. Bei der Herstellung der Struktur sollte man eine maximale Symmetrie um die vertikale Achse anstreben, die durch die Mitte des Reifs verläuft. Die Nichteinhaltung dieser Anforderung führt zu einer Verzerrung der Symmetrie im Strahlungsdiagramm und zu Fehlern bei der Richtungsbestimmung.
Auf Abb. 3 zeigt die Abmessungen der Elemente, die die Basis des Headsets bilden. Die Größe S ist nur insofern von Bedeutung, als sie den Abstand in Bruchteilen einer Wellenlänge in Leitung 7 von der Frontantenne bis zum Einschaltpunkt der Leitung 6 bestimmt l1=S/2e wobei e der Geschwindigkeitsfaktor ist. Für ein Koaxialkabel mit Polyethylenfüllung ist e = 1,51-1,52, daher für unsere Option l1=70mm. Die Gesamtlänge der Leitung beträgt die Hälfte der durchschnittlichen Wellenlänge unter Berücksichtigung der Verkürzung der Welle im Kabel. Mit lav=2,07m l=680 mm. Wenn Sie die Gesamtlänge l auf der gleichen Länge von 80 mm auf jeder Seite hinzufügen, erhöht sich l1 bis zu 150 mm für eine bequemere Platzierung des T-Stücks 10 am Schnittpunkt der Bögen. Wenn die Antennenspeisevorrichtung fehlerfrei und elektrisch streng symmetrisch hergestellt werden könnte, wäre die Produktion abgeschlossen. Dies kann jedoch nicht sofort durchgeführt werden, und an den Punkten, an denen Leitung b mit Leitung 7 verbunden ist, sind die Signalspannungen von den Antennen entweder nicht gleich in der Amplitude oder die Phasenverschiebung zwischen ihnen ist nicht gleich 180 °, wenn das Radio Wellen kommen aus der "Null"-Richtung. Sowohl das, als auch anderes lässt nicht zu, die resultierende Spannung gleich Null zu bekommen. Dies ist in Abb. 4. Hier die Vektoren 1 und. 2 die von der ersten bzw. zweiten Antenne kommenden Spannungen darstellen, ist der Winkel a die Phasenverschiebung. Die resultierende Spannung ist ein roter Vektor. Auf Abb. 4, und die Spannungen 1 und 2 sind in der Amplitude gleich, aber nicht strikt phasenverschoben, in Fig. 4. 4, b, die Spannungen sind gegenphasig, aber ihre Amplituden sind einander nicht gleich, in Abb. 4 sind die Spannungen nicht phasenverschoben und haben nicht die gleiche Amplitude. An allen diesen Positionen ist die resultierende Spannung von Null verschieden, und nur in Abb. XNUMX, d es erfüllt unsere Anforderungen.
Es ist nicht so einfach, diese beiden Bedingungen in einer realen Antennenspeisevorrichtung bereitzustellen, da sich beispielsweise bei einer Änderung der Länge der Antenne sowohl die Phase als auch die Amplitude des von ihr kommenden Signals gleichzeitig ändern. Mindestens eine weitere Einstellung ist erforderlich, die eine Änderung nur der Phase (oder nur der Amplitude) liefert. Lediglich die Phase kann geändert werden, indem die Achsen der Vibratoren relativ zueinander gespreizt werden (durch Änderung der Größe S) oder indem der Verbindungspunkt von Leitung 6 zu Leitung 7 geändert wird. Wie der Verbindungspunkt konstruktiv geändert werden kann, ist in Abb. 5 dargestellt . 6 und XNUMX.
Die Gesamtlänge der Leine (über dem Geflecht) beträgt 840 mm. Die auf beiden Seiten gleichen Enden Dl sind für die Einbettung in Isolatoren erforderlich. Hier ist 1 der Mittelleiter des Kabels, 2 der hervorstehende Teil seiner Polyethylenisolierung, 3 ist eine Halterung, die das Geflecht abdeckt und daran angelötet ist (sie dient als Kontakt und Geflechthalter). Diese Halterungen müssen am Kopfbügel des Headsets angelötet werden. Im Abstand von 150 mm vom Ende der Halterung 3 neben der Frontantenne sollte ein Schnitt gemacht werden, der den Leiter 1 etwa 50 mm freilegt. Der Kabelmantel im Abschnitt muss ebenfalls in den Halterungen 3 abgedichtet und mit der Kupferplatte (Messing) 4 verlötet werden. Dieser Abschnitt dient später als Leitungssegment für den Phasenausgleich.
Auf Abb. 6 zeigt einen Plot; Headset, das diesen Knoten hostet. Hier ist 12 ein Segment des Querbogens, 7 ist ein Segment des Bügels. Der Bügel und der Querbogen sind aneinander befestigt und haben elektrischen Kontakt. Die Platte 4 ist mit Nieten 9 am Bügel befestigt, so dass zwischen ihr und dem Bügel ein Spalt besteht. Kabel 5 wird entlang des Bügels verlegt. Das Geflecht des Kabelendes der Leitung 6 wird durch die auf der Platte 11 befestigte Halterung 10 abgedeckt, das Kabel 6 wird auf den Querbogen 12 gelegt und das zweite Ende wird mit dem Empfänger verbunden. Die Platte 10 wird fest in den durch die Teile 4 und 7 gebildeten Schlitz eingesetzt, die Mittelleiter 1 und 8 werden verbunden. Der überstehende Teil der Polyäthylenisolierung 13 schützt den Leiter 8 vor einem Kurzschluss mit der Platte 4. Durch Verschieben der Platte 10 entlang des Schlitzes und damit des Leiters 8 ist es möglich, den Schaltpunkt der Leitung 6 zu ändern, damit die gewünschte Phase auswählen. Die Anpassung erfolgt in mehreren Schritten nach der Methode der sukzessiven Approximation. Durch Ändern der Länge des Vibrators einer der Antennen versuchen sie, eine solche Position zum Einschalten der Leitungen zu wählen, dass das Signal am Empfängereingang Null ist (oder ein scharfes Minimum aufweist). In diesem Fall muss das Headset richtig auf den Sender ausgerichtet sein. Außenleiter sollten zum Zeitpunkt der Messung nicht berührt werden, damit es nicht zu Verletzungen der elektrischen Symmetrie des Systems kommt. Sobald Sie das Ergebnis erreicht haben, müssen Sie die erhaltenen Abmessungen und Positionen korrigieren. Die offenen Teile der Leitungen (Abschnitt) müssen mit einem Deckel verschlossen werden (dieser kann dielektrisch sein) und alle Kabelsegmente sollten mit Isolierband am Ring und Lichtbogen befestigt werden. Der Bügel und die Bögen des Headsets können aus Kupfer- oder Messingband hergestellt werden, Antennenvibratoren - aus flexiblem Band oder Draht, Isolatoren - aus jedem Hochfrequenzdielektrikum, fast jede Art von Koaxialkabel kann zum Anschließen von Leitungen verwendet werden. Praktisches Split-Design des Isolators. Die innere Hälfte des Isolators wird auf den vorstehenden Teil 2 (Fig. 5) des Kabels aufgesetzt, nachdem die Halterung 3 an den Bügel gelötet wurde. Der äußere Teil des Isolators wird auf den inneren Teil aufgebracht, nachdem der Antennenschwinger an den Mittelleiter der Leitung gelötet wurde. Es ist möglich, die Teile des Isolators mit Hilfe von Bolzen aneinander zu befestigen. Alle Metallteile des Headsets müssen untereinander elektrischen Kontakt haben, die Litzen der Zuleitungen sind elektrisch geschlossen zu den Teilen des Headsets, an die sie angrenzen; Das Geflecht der Leitung 6 (Abb. 2) muss am Gehäuse des Empfängers abgelötet werden. Um die elektrische Symmetrie des Geräts aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, "leere" Kabelsegmente zu verlegen, die genau die Leitungen 7 und 6 (Fig. 2) nachahmen, jedoch auf gegenüberliegenden Seiten des Headsets. Eine Abstimmung des Antennen-Speisesystems ist nur im Freien, in einem Abstand zum Sender von mindestens 10-15 m, im linearen Bereich der Empfängercharakteristik möglich. Im Messbereich sollten sich keine Gebäude und Objekte befinden, von denen das Sendersignal reflektiert werden könnte und aus anderen Richtungen zu den Antennen kommen könnte. Das Vorhandensein dieser Reflexionen verschlechtert die Qualität der Abstimmung oder macht sie sogar unmöglich.
Bei Empfängern mit Schwellwerteinrichtung (begrenzt durch einen bestimmten Signalpegel) hat das aus dem Ausgangssignalpegel entnommene Strahlungsmuster den in Abb. 7, a - 7, in nacheinander, als sie sich dem "Fuchs" nähern. Autor: K. Chartschenko; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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