UKW-Antenne. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / UKW-Antennen

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Der zuverlässige Empfangsbereich von UKW-UKW-Radiosendern ist sehr begrenzt. Bei Sendern mit einer Leistung von etwa 10 kW beträgt der Radius also 50-80 km. In dieser Zone beträgt die Feldstärke 200 µV/m, außerhalb davon nimmt sie schnell ab und sinkt in einer Entfernung von 140...160 km vom Sender auf 5...10 µV/m. Die Empfindlichkeit von VHF-FM-Tunern mit einem Signal-Rausch-Verhältnis am NF-Ausgang von 50 dB beträgt üblicherweise 10 μV im Monobetrieb und 100 μV im Stereobetrieb. Aus dem Gesagten wird deutlich, dass ein qualitativ hochwertiger Stereoempfang mit einfachen Antennen (eingebaut, Teleskoppeitsche) selbst im Bereich guten Empfangs, ganz zu schweigen von weiter entfernten Entfernungen, nicht immer möglich ist. In diesem Fall sind komplexere Antennen mit einer effektiven Höhe von 5...6 m erforderlich.

In dem unten veröffentlichten Artikel wird den Lesern eine Beschreibung einer solchen VHF-Antenne angeboten. Seine Verstärkung beträgt 11,5 dB; Strahlbreite in der horizontalen Ebene - 42°, in der Vertikalen - 60°; Schutzverhältnis (Rückstrahlungskoeffizient der Antenne, gleich dem Verhältnis der Spannungen an ihrem Ausgang bei Bestrahlung aus den Richtungen 0 und 180 °) - 18 dB. Das Design der Antenne ist in Abb. 1 dargestellt. eines.

Abb.1 (zum Vergrößern anklicken)

Bei der Herstellung sollte man sich an den allgemeinen Empfehlungen orientieren, die wiederholt in der Zeitschrift Radio bei der Beschreibung von Fernsehantennen vom Typ "Wellenkanal" gegeben wurden. Es ist unkritisch gegenüber kleinen Fehlern im Design und hat eine stabile Phasencharakteristik, die es ermöglicht, es als Teil von Gittern zu verwenden. Das aktive Element von Mehrelementantennen wird üblicherweise in Form eines Pistohlkors-Schleifenvibrators hergestellt. Der Vibrator selbst ist gut auf ein 75-Ohm-Kabel mit einer Halbwellenschleife abgestimmt, die seinen Widerstand um den Faktor 4 reduziert.

Als Teil einer Multi-Element-Antenne nimmt ihr Widerstand jedoch durch den Einfluss von nahe beieinander liegenden Direktoren und einem Reflektor erheblich ab (ungefähr um das 10-fache) und beträgt etwa 30 Ohm. Wenn eine Halbwellenschleife angeschlossen wird, verringert sich ihr Widerstand um das weitere 4-fache, wodurch ein Kabel mit einem Wellenwiderstand von 75 Ohm an eine 4-Ohm-Last angeschlossen wird. In diesem Modus wird das Antennendiagramm manchmal verzerrt und die Effizienz nimmt stark ab. Es ist bekannt, dass der Koeffizient der Wanderwelle ungefähr gleich ist: Kn = R/W, wobei R die Wellenimpedanz der Last ist, W die Wellenimpedanz der Speiseleitung ist. Die Effizienz der Signalübertragung von der Last zur Leitung wird durch die Formel bestimmt: Effizienz = 1Kn / (XNUMX + Kn)². In unserem speziellen Fall erhalten wir: Кн=8/75=0,107 und Effizienz=4*0,107/(1+0,107)²=0,35. Mit anderen Worten, 65 % der empfangenen Leistung gehen in der Zuleitung verloren und der tatsächliche Gewinn beträgt nicht 11,5, sondern 7 dB, was einer angepassten 657-Element-Antenne entspricht. Zur Steigerung des Wirkungsgrades wird als aktiver Vibrator ein Vibrator aus drei Röhren mit einem Eingangswiderstand von 1 Ohm und einem Anpassgerät mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:66 verwendet. Als Teil einer Mehrelementantenne fällt der Widerstand eines Vibrators aus drei Röhren auf 66 Ohm und in diesem Fall Kn = 75/0,88 = 4 und Wirkungsgrad = 0,88 * 1 / (0,88 + XNUMX)²\u0,996d 2, d. H. Eine nahezu vollständige Anpassung der Antenne an das Kabel und die maximale Nutzung ihrer Richteigenschaften werden erreicht. Die elektrische Schaltung des Anpassungsgeräts ist in Abb. XNUMX dargestellt. XNUMX.

Ris.2

Das Schaltbild der Anschlüsse im Antennenkasten ist in Abb. 3. Eine ähnliche Anpassungsvorrichtung wird in industriellen ATVC-Antennen verwendet.

Ris.3

Die Spulen sind auf 50VCh (7X4X2 mm) Ferritringe mit PEL 0,23 Draht gewickelt und enthalten jeweils acht Doppelwindungen. Die beschriebene Antenne kann als Teil eines Arrays aus zwei Antennen verwendet werden. In diesem Fall sind sie gemäß Abb. vier.

Ris.4

Die Lage der Antennen (Draufsicht) beim Empfang von Wellen mit horizontaler Polarisation ist in Abb. 5 dargestellt. XNUMX.

Ris.5

Um Wellen mit vertikaler Polarisation zu empfangen, muss der obere Teil des Mastes aus Verbundmaterial hergestellt werden, indem ein Isoliereinsatz in einem Abstand von 700 mm vom oberen Ende des Mastes installiert wird (Abb. 6).

Ris.6

Die Gesamtverstärkung des Arrays beträgt 14 dB und die effektive Höhe 7 m. Ein Antennenverstärker kann verwendet werden, um die Empfindlichkeit des Empfangssystems zu verbessern. Der Autor hat einen Industrieverstärker UTKTI-66 für den Bereich von 73 ... 2 MHz umgebaut. Die Abstimmung ist einfach mit Abstimmkondensatoren des Verstärkers unter Verwendung eines Frequenzgangmessers durchzuführen. Der Eingangstransistor des Verstärkers (GT329A) wurde durch KT3115A ersetzt. Die Empfindlichkeit des Systems mit einem Antennenverstärker mit einem Signal-Rauschabstand am Ausgang des Tuners für NF von 50 dB betrug 60 µV im Monobetrieb und 60 µV im Stereobetrieb. Die Grenzfeldstärke für hochwertigen Stereoempfang beträgt: Ågr=60/hd=7/9=XNUMX μV/m.

Das beschriebene Antennenarray mit einem Verstärker dient zum Empfang von Stereoübertragungen aus Krosno (Polen), einer Entfernung von 160 km. Sendeleistung 10 kW, Sendeantennenhöhe 300 m, vertikale Polarisation. Die Höhe der Empfangsantenne beträgt 30 m (das Dach eines neunstöckigen Gebäudes). Polnische Stereosendungen werden mit einem Pilottonsystem durchgeführt, daher musste der Autor einen Stereodecoder auf dem A290D-Chip erstellen.

Autor: A. Gerasimov, Stryi, Gebiet Lemberg; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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