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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang

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Beim Einsatz von Funksendern in Automobilen ist die schwierigste Aufgabe die Implementierung der Antenne. In diesem Artikel wird die Verwendung einer Autokarosserie als versteckte und koordinierte Empfangs-Sende-Antenne in Bezug auf die Bereiche des Personenfunks (27 MHz) und des Dienstfunks (150 ... 180 MHz) diskutiert. Überblick über bestehende Arten von Fahrzeugantennen. Die Mindestabmessungen des wirksamen Strahlers müssen mindestens L/4 betragen, d.h. 2,7 m für 27 MHz. Mit abnehmender Größe sinkt seine Effizienz sehr stark - proportional zum Quadrat der Verkürzung. Wenn die Antenne sendet, reduziert ihr geringer Wirkungsgrad unwiderruflich die abgestrahlte Leistung und reduziert dementsprechend die Funkreichweite.

Es ist wünschenswert, dass die Antenne versteckt und unzugänglich ist, um sie von außen zu beeinflussen (der Entführer wird zuerst die externe Antenne brechen, und das Funksicherheitsgerät wird nutzlos). Um dieses Problem zu lösen, wird in der Regel eine kurze Wendelantenne verwendet, die sich im Fahrgastraum in der Nähe des Glases befindet. Es ist eigentlich ein gefalteter L/4 Stift, aber da es in einem Metallkörper platziert ist, wird seine Wirksamkeit aufgrund der Abschirmwirkung stark reduziert. Außerdem hat die Wendelantenne eine sehr schmale Bandbreite (zig kHz), was eine sorgfältige Abstimmung der Antenne erfordert und es unmöglich macht, sie im gesamten Frequenzband zu verwenden.

Im Bereich von 150 ... 180 MHz werden fast ausschließlich L / 4-Pins mit einer Länge von etwa 0,5 m verwendet, die für fast alle Fälle am besten geeignet sind, außer für den Fall, dass das Vorhandensein von a klassifiziert werden muss Funkkanal an Autos, beispielsweise im Rahmen einer Diebstahlprävention und Suche nach gestohlenen Fahrzeugen und/oder für verdeckte Funkverbindungen. Um das Problem der Tarnung zu lösen, wird normalerweise eine Peitschenantenne verwendet, die sich in der Kabine in der Nähe des Glases befindet. Der Hauptnachteil dieser Lösung ist wiederum die Verringerung ihrer Wirksamkeit aufgrund der Abschirmwirkung. Darüber hinaus führt die Anwesenheit von Personen in der Kabine zu einer merklichen Fehlanpassung zwischen Antenne und Kabel und dementsprechend zu einer Verringerung der Strahlungsleistung, und in der Kabine herrscht ein erhebliches elektromagnetisches Feld, das gesundheitsschädlich ist.

Formulieren wir unsere Anforderungen an eine Autoantenne:

- hoher Wirkungsgrad, Ausschluss der Abschirmwirkung des Körpers, Längenmaße vergleichbar mit L/4;

- Geheimhaltung und Unzugänglichkeit für Schäden von außen;

- große Bandbreite;

- minimale Beeinflussung der Antennenabstimmung durch Personen und Gegenstände in der Kabine und um das Auto herum;

- Stromversorgung über ein passendes Koaxialkabel, mit dem Sie beliebige Sender und Radiosender anschließen können.

Theoretischer Hintergrund

Da die Karosserie des Autos aus Metall besteht, wird eine Antenne benötigt, die die Karosserie nicht "überwindet", sondern in ihrer Zusammensetzung verwendet. Und eine solche Klasse von Antennen existiert. Dies sind in ziviler Ausrüstung fast unbekannte (und im Militär weit verbreitete) Schlitzantennen (SHA), bei denen es sich um einen schmalen (0,001 ... 0,02 L) und langen (0,2 ... 1,5 L) Schlitz in einem leitfähigen Schirm mit unendlichen Abmessungen handelt , aufgeregt in der Mitte. Um die Funktionsweise eines SC zu verstehen, ist das Prinzip der Dualität wichtig, das besagt, dass die Strahlung eines Schlitzes in einem unendlichen leitfähigen Schirm vollständig äquivalent zur Strahlung eines Metallbandes ist, das dieselbe Länge und Breite wie der Schlitz hat und platziert ist im freien Raum. Der einzige Unterschied besteht im Wert des Eingangswiderstands und in der Drehung der Strahlungspolarisationsebene - ein horizontaler Schlitz strahlt eine vertikal polarisierte Welle ab.

In der Realität sind die Flächen, auf denen sich die SA befinden, begrenzt und unregelmäßig geformt, die daraus resultierenden Änderungen sind jedoch nicht zu groß, und in den meisten Fällen können praxistaugliche technische Lösungen gefunden werden. So werden beispielsweise SHAs erfolgreich an den Rümpfen von Flugzeugen, Raketen, Metalltürmen usw. angebracht.

Richtcharakteristik (DN) SChA hängt von folgenden Faktoren ab: Länge und Breite des Schlitzes, Form, Schirmgröße. Zur qualitativen Beurteilung geben wir folgende Anmerkungen: Bei einem flachen Schlitz ist dessen RP meist bidirektional, ähnlich einem äquivalenten Dipol, und hat der Schlitz gekrümmte Kanten oder eine ringförmige Form, fällt die Antenne schwach gerichtet ohne ausgeprägt aus Minima und Maxima im Strahlungsdiagramm.

Verwendung der Karosserie als Roller

Unsere Aufgabe lautet wie folgt: Finden Sie eine konstruktive Lücke im Auto mit einer Gesamtlänge von mindestens 1,5 ... 2 m und sorgen Sie für deren Erregung. Sie können mehrere solcher Stellen in jedem Auto finden, aber es ist wünschenswert, dass die Schlitzkonfiguration für verschiedene Autotypen ungefähr gleich ist, damit die Antenne selbst, ihre Parameter und das Kabelanpassungsgerät vereinheitlicht werden.

Es ist auch notwendig, bei der Herstellung der Schlitzerregungsvorrichtung Eingriffe in die Struktur des Fahrzeugs zu minimieren.

In Anbetracht dessen wurde ein Spalt zwischen dem Kofferraumdeckel (VA32101-2107 und ähnliche) oder der Hecktür (VA32108, 2109, AZLK2141 und ähnliche) und der Karosserie gewählt. Um die Erregung sicherzustellen, ist es notwendig, die Kofferraumverriegelung wie in Abb. 1 gezeigt zu isolieren, während die Eingangsstrompunkte des Schlitzes Standardschrauben zur Befestigung der Kofferraumverriegelung sind, die in die Karosserie (Körperklemme) und das Schloss eingeschraubt werden Falle durch zusätzliche Dichtungen von den Befestigungsbolzen getrennt, mit mechanischem und elektrischem Kontakt zum Kofferraumschloss und Kofferraumdeckel (Signalausgang). Die konkrete Art der Dämmung kann unterschiedlich sein – je nach Konstruktionsmerkmalen des Autos.

Die Abbildungen 2 und 3 zeigen experimentelle Abhängigkeiten des SWR von der Frequenz für einige Fahrzeuge. Man kann das Vorhandensein mehrerer natürlicher Resonanzfrequenzen des Spalts sehen. Wenn die Betriebsfrequenz mit einer der Resonanzen übereinstimmt, reicht es aus, das Kabel an die Steckdosen des Steckplatzes anzuschließen, und der SC ist fertig! Aber ein solcher Zufall ist selten. In der Regel ist die Eingangsimpedanz des Steckplatzes bei der Betriebsfrequenz komplex, was den direkten Anschluss des Versorgungskabels ausschließt. Da die Spaltmaße durch die Konstruktionsmerkmale des Autos bestimmt sind und wir diese natürlich nicht verändern können, wird für ein SWR im Kabel nahe 1 ein Matching Device (CU) verwendet, das die Transformation sicherstellt des komplexen Widerstands des SC in aktiv, gleich der Wellenimpedanz des verwendeten Kabels. SU wird direkt in der Nähe der Speisepunkte des Steckplatzes platziert.

Im Bereich von 27 MHz ist die Lückenreaktanz induktiv und der aktive Widerstand liegt innerhalb von 10 ... 15 Ohm. Es wird das in Fig. 4 gezeigte Steuersystem verwendet. Der Breitbandtransformator TV1 1:4 (auf Ferrit, der den Betrieb bei einer bestimmten Leistung und Frequenz ermöglicht) passt den Kabelwiderstand von 50 Ohm an den aktiven Teil des Strahlungswiderstands des ShchA an, und die Kondensatoren C1, C2 kompensieren die induktive Komponente . Eine genaue Anpassung wird durch eine einzige Einstellung erreicht - Kondensator C2. Bei einem 50-Ohm-Kabel bei einer Resonanzfrequenz beträgt das SWR nicht mehr als 1,3. SHA-Band in Bezug auf SWR <2 - 500..800 kHz. Eto-SU passt gut zu den meisten Fahrzeugtypen, einschließlich ausländischer Autos.

Im Bereich von 150 ... 180 MHz wird eine weitere CU verwendet (drei Abstimmkondensatoren und zwei rahmenlose Spulen), deren Parameter so gewählt werden, dass sie mit jedem Fahrzeugtyp kompatibel sind. Anders als beim 27 MHz SU ist hier eine sorgfältige individuelle Anpassung aller drei Kondensatoren an einen bestimmten Fahrzeugtyp und eine bestimmte Betriebsfrequenz erforderlich. Die Antenne ist mit einem 50-Ohm-Kabel (bei der Resonanzfrequenz SWR<1,3) im Bereich von 150...180 MHz (Mittenfrequenz-Abstimmgrenzen) angepasst. Das SHA-Band (bei der Mittenfrequenz) in Bezug auf SWR < 2 beträgt 5 ... 8 MHz.

Ergebnisse

In beiden beschriebenen Bereichen wurde Folgendes festgestellt:

- fast vollständiger Einfluss von Objekten im Fahrgastraum (Personen, Fracht) und in der Umgebung (Niederschlag, andere Autos usw.) auf die Parameter des SC;

- geringe elektromagnetische Feldstärke in der Kabine;

- vertikale Polarisation der Strahlung, was gut zu den meisten Autoantennen passt, die auch eine vertikale Polarisation haben.

Im Bereich von 27 MHz ist es in der horizontalen Ebene nahe einer Ellipse mit einem kleinen (etwa 3 dB) Emissionsmaximum, rückwärts entlang der Fahrzeugachse. Die Kommunikationsreichweite mit dem SC ist die gleiche wie mit einer 20 cm hohen Wendelantenne oder mit einer 0,6 m hohen Peitschenantenne mit einer Induktionsspule, die auf dem Dach des Autos platziert wurden.

Im Bereich von 150 ... 180 MHz ist die DN in der horizontalen Ebene abhängig vom Fahrzeugtyp und der Betriebsfrequenz und ist eine komplexe mehrblättrige Struktur ohne tiefe Einbrüche mit kleinem Maximum der Rückstrahlung. Die Kommunikationsreichweite mit dem SC beträgt 40 %...50 % der Reichweite bei Verwendung des L/4-Pins auf dem Autodach. Die schlechtesten Parameter erklären sich durch die Lage der Antennenspeisepunkte näher am Boden und die schlechte Leitfähigkeit des Körpereisens in diesem Bereich.

Unter Verwendung der beschriebenen Prinzipien ist es bei geeigneter Wahl der Verbindungspunkte zur Karosserie und der Steuersystemschaltung möglich, den Betrieb einer Karosserie jeder Marke als resonante Antenne an jedem Punkt im Bereich von 10 ... 200 MHz sicherzustellen Bereich.

Autoren: A. Boglov, I. Goncharenko (EU1TT), Minsk; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru

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