|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Multiband-Richtantennen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / HF-Antennen Viele Funkamateure träumen von einer Multiband-Richtantenne. Es gibt eine Reihe technischer Lösungen, mit denen Sie ein solches Design erstellen können, aber nicht alle davon sind unter Amateurbedingungen leicht reproduzierbar. Der Autor dieses Artikels bietet den Lesern seine eigene Version der Implementierung einer kompakten Fünfband-Richtantenne. Eine gerichtete rotierende KB-Antenne für 5 Bänder (10 - 20 Meter) und sogar für 7 Bänder (10 - 40 m) ist ein echtes Amateurfunkdesign. Die meisten der weltweit führenden Hersteller von Amateurfunkantennen haben mehrere Fünfbandantennen im Sortiment, die sich in Leistung und Preis unterscheiden. Jedes der Unternehmen verwendet in der Regel seine eigenen, bewährten und standardisierten Methoden zur Umsetzung von Mehrbereichslösungen. Beispielsweise verwendet FORCE 12 eine intermittierende Anordnung von Elementen unterschiedlicher Reichweite (Modelle XR5, 5VA), MOSLEY – eine große Anzahl von Resonanzfallen (PRO-67, PRO-96), HY-GAIN – ein logarithmisch-periodisches aktives Element in Kombination mit „Fallen“-Direktoren (TN-11), TITANEX – eine Vielzahl von drahtgebundenen logarithmisch-periodischen Antennen. Die Neuheit wurde von der Firma SteppIR vorgeschlagen – die Elemente ihrer Antenne ändern ihre Abmessungen mit Hilfe eines elektromechanischen Antriebs entsprechend den Befehlen des darunter befindlichen Mikroprozessorgeräts. Der vorgeschlagene Artikel geht kurz auf die wichtigsten Vor- und Nachteile von Standardmethoden zur Erstellung von MDA (Multiband-Antennen) ein und beschreibt eine eigene Version, die es ermöglicht, in den Abmessungen einer Drei-Element-VK-Reichweite (Wave Channel) von 20 Metern und einer Auslegerlänge von weniger als 6 m eine Fünfband-Antenne (10, 12, 15, 17 und 20 Meter) zu erhalten. Die Gesamtzahl der Elemente beträgt 16 und die gegenseitige Beeinflussung der Elemente wird ohne den Einsatz von Leitern minimiert. Die Eigenschaften der Antenne in jedem der Bereiche entsprechen praktisch einem Drei-Element-VK (!). Die Besonderheit dieser Variante besteht darin, dass mit Hilfe zweier Vakuumrelais abgeschnittene Teile des 20-Meter-Range Directors als 10- und 15-Meter-Range Director genutzt werden. Die Antenne verwendet ein aktives Fünfbandelement mit einer einfachen Anpassungsschaltung, die die Speisung mit einem Kabel ohne Umschalten ermöglichte. Eigenschaften von angewandtem MDA Für die Analyse von MDA wurden sowohl die in der Literatur dargestellten Daten als auch Berechnungen mit dem Computerprogramm zur Antennenmodellierung MMANA [1] herangezogen. Bei der Entwicklung solcher Antennen wird in der Regel darauf geachtet, auf bestimmten Bändern Eigenschaften zu erhalten, die einem Zwei- oder Drei-Element-VC entsprechen. Daher sollten Sie zunächst diese Eigenschaften bestimmen. Wir verwenden die in MMANA übernommene Notation:
Berechnen wir die Eigenschaften eines Drei-Elemente-VC. Dies ist für jede beliebige Frequenz möglich. Nehmen wir f \u28,3d 10,6 MHz (X \u600d \u28,0d 28,6 m), das Betriebsfrequenzband beträgt 10 kHz (0,3 ... 0,3 MHz), der Radius des Leiters r \u0,4d XNUMX mm. Bei der Optimierung der Antenne werden die Gewichtungskoeffizienten für die Parameter SWR, Gh und F/B jeweils mit XNUMX angenommen; XNUMX und XNUMX. Wir berechnen für drei Optionen:
Berechnungsbedingungen – die Antenne befindet sich im freien Raum, F/B wird für eine Elevation von Null bestimmt. Die berechneten Daten sind in der Tabelle zusammengefasst. 1. Drei durch einen Schrägstrich getrennte Zahlen entsprechen den Parameterwerten am Anfang (28 MHz), in der Mitte und am Ende des Betriebsfrequenzbandes. Bei der Berechnung von BW gehen wir davon aus, dass am Antenneneingang ein Anpassungsgerät SU verwendet wird, das bei der Durchschnittsfrequenz SWR = 1 liefert. Die in der vierten Zeile dieser Tabelle angegebenen Daten werden im Abschnitt „Gegenseitige Beeinflussung passiver VC-Elemente auf verschiedenen Bändern“ weiter erläutert.
Wenn sich die berechnete Frequenz ändert, ändert sich proportional die Breite des Betriebsfrequenzbandes. Bei f = 14,15 MHz sind die Parameter G und F/B beispielsweise dieselben wie in der Tabelle. 1, jedoch im 0,3-MHz-Band. Außerdem wird der BW-Wert um das Zweifache geringer sein (vorausgesetzt, der Radius der Elemente wird proportional vergrößert, d. h. um das Zweifache). Gekürzte Elemente Am häufigsten wird eine Verkürzung durch den Einbau eines Induktors in jeden Elementarm erreicht [2]. In diesem Fall verschlechtern sich eine Reihe von Eigenschaften der Elemente, vor allem ihre Breitbandigkeit. Einen spürbaren Beitrag zur Einengung des Arbeitsbandes kann die parasitäre Kapazität zwischen den Windungen der Spule C0 leisten. Beispielsweise hat die Spule L = 10 µH und C0 = 2 pF. Bei einer Frequenz f = 28 MHz XL = coL = j1760 Ohm und Xc = 1/ωС = -j2664 Ohm. Der Widerstand der Parallelschaltung von L und C0 beträgt Xn = j[1760x(-2664)/(1760-2664)] = = j5187 Ohm. Es stellt sich heraus, dass sich unter Berücksichtigung des Einflusses von C0 der reale Wert des Blindwiderstands der „Spule“ um das 5187/1760 = 2,95-fache erhöht hat (der Verlustwiderstand hat sich entsprechend erhöht) und die äquivalente Induktivität der Schaltung XLeq = 10 x 2,95 = 29,5 μH beträgt. Das Hauptproblem, das durch das Vorhandensein von C0 entsteht, besteht darin, dass neben der Erhöhung des induktiven Widerstands des Stromkreises auch dessen Änderungsgeschwindigkeit zunimmt, wenn von einer Betriebsfrequenz zur anderen gewechselt wird. Wenn sich also im Fall einer Spule mit Null C0 die Betriebsfrequenz beispielsweise um ein Prozent ändert, ändert sich auch der Widerstand der XL-Spule um ein Prozent, und für unsere Schaltung wird die Änderung bereits viel größer sein – etwa 5 %. Die naheliegende Schlussfolgerung ist, dass die Kapazität C0 so klein wie möglich sein sollte. Dies wird durch einreihiges Aufwickeln des Drahtes (vorzugsweise mit kleiner Stufe) auf einen Rahmen mit kleinem Durchmesser erreicht. Hier sind die experimentellen Daten. Eine Spule aus MGTF -Draht mit einem Isolationsdurchmesser von 1,55 mm, einem Rahmendurchmesser von 23 mm, der Anzahl der Kurven n = 41 (Wickelwechsel) hatte eine gemessene Induktivität L = 13 μH und ein Qualitätsfaktor q = 260. Unter Verwendung von GIR, der Resonanzfrequenz des LCD -Werts wurde der Wert von 42 0. p wurde erhalten f. Aus demselben Draht wurde eine weitere Spule auf einem Rahmen mit einem Durchmesser von 50 mm hergestellt. Ihre Daten sind n = 20, L = 19 μH, Q = 340, f0 = 25 MHz und C0 = 2,13 pF. Dipol mit Leitern Stellen Sie sich einen Dipol vor, der für den Betrieb im 10- und 15-Meter-Band ausgelegt ist und dessen Dualbandbetrieb durch die Verwendung resonanter LC-Fallen sichergestellt wird, die auf die obere Frequenz f1 = 28,5 MHz abgestimmt sind. Bei Frequenzen im 15-Meter-Bereich ist der Widerstand der Leiter Xt induktiver Natur und sein Wert wird durch die Werte von Lt und St bestimmt (St umfasst auch C0). Offensichtlich wirkt sich das Vorhandensein des Kondensators St auf die Dipol-Breitbandbreite BW auf die gleiche Weise aus wie die Windungskapazität C0. Berechnen wir zunächst die Bandbreite BW1,5 für einzelne Dipole voller Größe mit den Resonanzfrequenzen f1 = 28,5 (Dipol 1) und f2 = 21,2 MHz (Dipol 2) und dann für eine Dualband-Trap-Antenne. Es werden Berechnungen für drei Fallenoptionen (Falle 1, Falle 2 und Falle 3) mit Kapazitätswerten der Fallenkondensatoren – 15, 25 und 35 pF (Induktivität 1_t bzw. 2,08, 1,25 und 0,89 μH) mit einem Qualitätsfaktor der Spulen Q = 150 und einem Leiterradius r = 15 mm durchgeführt. Die Ergebnisse der Berechnung sind in der Tabelle aufgeführt. 2. Die Zahlen in Klammern zeigen, wie viel Prozent der Dipolbandbreite in voller Breite die Fallenantenne in diesem Band hat.
Die Berechnung zeigt, dass eine solche Antenne einer vollwertigen Antenne in puncto Breitband deutlich um das 1,5- bis 3-fache unterlegen ist. Da dies vor allem auf einen schnelleren Anstieg der (intrinsischen) Reaktivität des Eingangs zurückzuführen ist, ändert sich bei der Verwendung von Trap-Elementen als Passiv auch der F/B-Indikator innerhalb des Bereichs viel schneller. Aus den berechneten Daten folgt, dass die Abhängigkeit der Breitband-Trap-Antenne im oberen (10 Meter) und unteren (15 Meter) Bereich vom Wert von St den gegenteiligen Charakter hat und die Wahl des Wertes von St eine Kompromissaufgabe darstellt. Im oberen Bereich gilt: Je größer der Wert von LT (kleiner als St), desto höher ist der Resonanzwiderstand des Sperrkreises und desto geringer ist seine Auswirkung auf das Antennenbreitband in diesem Bereich. Im unteren Bereich verringert sich jedoch mit zunehmendem Lt die Gesamtlänge der Antenne und dementsprechend ihre Breitbandigkeit. Wir stellen ein interessantes Merkmal fest: Verkürzte passive Elemente ermöglichen es, ein besseres F/B als in voller Größe zu erzielen, jedoch in einem schmalen Frequenzband. Für die Verluste in der Fallenantenne ergibt die Berechnung folgende Werte: Bei einem 7,4 m langen Dreiband-Einzeldipol mit zwei Fallenpaaren und einem Gütefaktor der Spulen Q = 150 betragen die Verluste im Bereich von 10 Metern 0,14 dB, 15 Meter - 0,78 dB und 20 Meter - 0,59 dB. Bei VC mit Trap-Elementen kann der Gesamtverlust 1 dB überschreiten. Gegenseitige Beeinflussung passiver Elemente von VC verschiedener Reichweiten Es ist bekannt, dass bei der Platzierung von Antennen verschiedener Bänder auf demselben Ausleger die Elemente von Antennen mit niedrigerer Frequenz die Parameter der Antennen der oberen Bänder stark beeinflussen können [3]. Um diesen Effekt abzuschätzen, berechnen wir die Parameter eines dreielementigen VK-10 für eine Reichweite von 10 Metern (fo = 28,5 MHz, siehe Tabelle 1, Zeile 1), das sich in der „Umgebung“ längerer passiver Elemente befindet. Der Sicherheit halber gehen wir davon aus, dass es sich um Direktoren und Reflektoren der VK-Bereiche von 15 und 20 Metern handelt. Die Längen der Elemente D15, P15 und D20, P20 sowie deren Radien und Abstände vom Mittelpunkt werden auf Basis ähnlicher Größen D10 und P10 unter Berücksichtigung der Ähnlichkeitskoeffizienten (Häufigkeitsverhältnisse) K15 - 28,3 / 21,2 = 1,33 und K20 = 28,3 / /14,15 = 2 festgelegt (Abb. 1). Die Berechnung erfolgt stufenweise. Wir berechnen das SWR- und BW-Band mithilfe eines externen Anpassungsgeräts. In jeder Phase wird der Parameteroptimierungsmechanismus VK-10 verwendet. Die Berechnungsergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst. 3.
Die durchgeführte Berechnung (Zeilen 1 und 2) zeigt, dass die hinter dem P10-Reflektor befindlichen Leiter die VK-10-Parameter praktisch nicht beeinflussen. Dies liegt daran, dass das Feld hinter dem Reflektor sehr schwach ist und in den „hinteren“ Leitern kein merklicher Strom entstehen kann. Die Position der Reflektoren, wie in Abb. 1 wird häufig in Mehrbandantennen verwendet, insbesondere wenn ein aktives Mehrbandelement verwendet wird, beispielsweise mit Fallen oder LOM-Spulen [4]. Bei der Lage längerer Elemente „vor“ dem VK-10 (im Bereich eines starken Feldes) erreichen die Ströme in diesen Elementen einen erheblichen Wert. Ihr Einfluss verschlechtert die Qualitätsindikatoren von VK-10 (Zeilen 3, 4, 5) stark, daher sollten solche Optionen vermieden werden. Als Ausnahme ist eine Variante möglich, bei der sich der „lange“ Leiter im Nahbereich des aktiven Elements befindet (im Abstand von 0,05L, Zeile 6) [3].
Tatsächlich ist die Frage der Anwendung (Ort) von Direktorelementen eine der Hauptfragen bei der Entwicklung einer Mehrbandantenne. Betrachten Sie als Beispiel eine Variante einer kombinierten Antenne, bestehend aus einer dreielementigen VK-20 mit optimalen Zwischenelementabständen und einer vierelementigen VK-10 (Abb. 2). Die Berechnung von VK-20 zeigt, dass seine Leistung nahezu mit den Daten in der Tabelle übereinstimmt. 1 (Zeile 1). Anschließend wurde die Berechnung (Optimierung) der VK-10-Indikatoren durchgeführt. Um den Vergleich mit der Leistung einer nicht kombinierten Dreielementantenne zu erleichtern, sind die berechneten Daten in der Tabelle aufgeführt. 1, Zeile 4. Es ist ersichtlich, dass durch die Hinzufügung des zweiten Direktors D10 die negativen Auswirkungen von D20 weitgehend überwunden werden konnten und der vierelementige VK-10 in Bezug auf G und F/B dem dreielementigen (!) nahekam, in Bezug auf die Breitbandigkeit jedoch deutlich unterlegen war. Ein weiteres Beispiel ist eine kombinierte 14-Element-Dreibandantenne vom Typ C-31XR (FORCE-12) mit einer Auslegerlänge von 9,3 m. Im 10-Meter-Band liefert die Antenne mit sieben Elementen dieses Bandes einen Gewinn von 7,3 dBd [5]. Die Berechnung zeigt, dass eine solche Verstärkung nur durch vier Elemente bereitgestellt werden kann. Daher zielt die Wirkung der verbleibenden drei darauf ab, den „negativen“ Einfluss der Direktoren im unteren Bereich zu kompensieren. Beim Aufbau einer Fünfband-Antenne (10-20 Meter) ist der Einsatz des Kompensationsprinzips aufgrund zu hoher Komplexität unwahrscheinlich. Mehrbereichs-Aktivelemente Zusätzlich zu den seit langem verwendeten Fallen- und logarithmisch-periodischen Emittern werden auch andere relativ neue Typen verwendet. Ein beliebtes Drei-Band-Design ist in Abbildung 3 dargestellt.
Es besteht aus einem geteilten Dipol für eine Reichweite von 20 Metern und zwei im Abstand von 0,1 ... 0,5 m angeordneten Leitern mit Längen nahe 0,5λ für Reichweiten von 15 und 10 Metern. Aufgrund der starken elektromagnetischen Kopplung zwischen ihnen weist das System drei Resonanzfrequenzen auf. Durch Auswahl der Länge der Leiter und ihres Abstands zum Dipol können Sie sowohl bei einfachen als auch bei Mehrelementantennen den gewünschten Wert der Eingangsimpedanz im Bereich von 10 und 15 Metern erhalten. Dieses Design wird als Open Sleeve oder CR (Coupled Resonator) bezeichnet [6]. Der Nachteil dieser Option ist die relativ schmale Bandbreite. Insbesondere ist es zur Abdeckung der gesamten Reichweite von 10 Metern erforderlich, zwei unterschiedlich lange Resonatorleiter zu verwenden. Einer von ihnen ermöglicht den Betrieb im unteren Bereich von 28,0 ... 29,0 MHz und der zweite - 29,0 ... 29,7 MHz. Gute Ergebnisse können durch Parallelschaltung mehrerer eng beieinander liegender Dipole mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen erzielt werden. Bei Abständen zwischen einzelnen Dipolen von 0,3 ... 0,5 m kann ein solches aktives Element eine normale Leistung in den Bereichen 12, 15, 17 und 20 Meter und in Kombination mit anderen Methoden in den Bereichen 10, 30 und 40 Meter erbringen [4]. Verschiedene Arten von Fünfbandantennen (spezifische Muster) Logoperiodiken. Ein Beispiel mit sehr hohen Eigenschaften für diese Antennenklasse ist in [7] aufgeführt. Reichweite – von 14 bis 30 MHz, Anzahl der Elemente – 13, Auslegerlänge – 10,97 m, Verstärkung im Bereich von 4,85 bis 5,65 dBd, F/B – 20...26 dB. Ein anderes Design ist im ARRL ANTENNA HANDBOOK beschrieben und hat bescheidenere Parameter – Auslegerlänge 7,8 m, 12 Elemente, Verstärkung 4,4...4,6 dBd und F/B – 14...21 dB. Bei beiden Ausführungen bestanden die Elemente aus Rohren mit einem Durchmesser von etwa 25 mm. Beachten Sie, dass der Antennengewinn mit abnehmendem Durchmesser der Elemente abnimmt, sodass für eine Drahtversion mehr Elemente erforderlich sind als für eine Rohrantenne mit demselben Gewinn. Das Vorhandensein einer Sammelleitung und die Notwendigkeit, die Elemente vom Ausleger zu isolieren, erschweren die Konstruktion erheblich und machen sie schwerer. Zweifelloses „Plus“ von LPA – nur eine Zuleitung. In einer Logperiode mit einer großen Anzahl von Elementen innerhalb jedes der relativ schmalen Amateurfunkbänder arbeiten in der Regel nur drei Elemente aktiv. Aufgrund der Eigenschaften des LPA werden diese Elemente weniger effizient genutzt als bei der Zusammensetzung eines „Schmalband“-VC. Wenn Sie also fünf VCs mit drei Elementen nacheinander auf den 10-, 12,15-, 17- und 20-Meter-Bändern auf einem langen Ausleger platzieren, können Sie einen größeren Gewinn erzielen als bei einem logarithmisch-periodischen Gerät mit der gleichen Anzahl von Elementen. Die Konstruktionsmängel einer solchen Konstruktion liegen auf der Hand – eine große Anzahl von Zuleitungen (fünf) und eine sehr große Auslegerlänge. Eine Möglichkeit zur Lösung des Problems ist in Abb. zu sehen. 4.
Dies ist ein 5VA-Modell von FORCE 12. Die angegebenen Eigenschaften dieser Antenne sind: Gewinn - innerhalb von 5,4 ... 5,9 dBd, F/B - 14 ... 23 dB, Papierlänge - 9,9 m, 15 Elemente, 3 Zuleitungen. Der Preis der Antenne beträgt ca. 1300 USD. Antenne VMA 5 Die Fünfband-Richtantenne VMA-5 wurde vom Autor dieses Artikels entwickelt. Hier sind ihre Daten:
Alle als Ergebnis der Berechnung erhaltenen Daten - der Antennenkreis, die Form und geometrischen Abmessungen der Leiterelemente, Blindlasten usw Elektrische Indikatoren nach Bereichen sind in der VMA-5-Datei enthalten. Die Gesamtansicht der Antenne ist auf dem Foto dargestellt (Abb. 5)
Es besteht aus zwei Baugruppen – Direktor und Aktiv – und einer Reihe von Reflektoren, die sich gemäß Abb. am Ausleger befinden. 6. Die Koordinaten der Elemente am Ausleger werden in Relation zum aktiven Element der Reichweite von 20 Metern (A20) gesetzt, dessen Position als Nullmarke übernommen wird. Die Drahtreflektoren P12 und P17 werden jeweils über den Röhrenreflektoren P15 und P20 so montiert, dass sich ihre Mitte auf einer Höhe von 0,5 m und die Kanten 0,15 m über den Röhren befinden.
Der Stromkreis des aktiven Teils der Antenne ist in Abb. dargestellt. 7. Es besteht aus vier separaten aktiven Elementen A12, A15, A17, A20, die parallel zueinander und über „verkürzende“ Kondensatoren C1 und C2 mit einem Stromkabel verbunden sind, und einem separaten feldgekoppelten Dipol A10 („offenes Hülsensystem“). Die Koordination auf die Reichweite von 10 Metern erfolgt durch Auswahl der Länge des A10 und seines Abstands von der Hauptgruppe. Die Längen der Dipole A12 – A20 werden größer gewählt als die resonanten, so dass der Eingangswiderstand (aktiver Teil) auf Ra ≈ 50 Ohm ansteigt. Durch die Wahl der Länge der Dipole und der Kapazität der Kompensationskondensatoren C1 und C2 sowie der Position der passiven Elemente am Ausleger und deren Einstellungen (Länge) konnte bei mittleren Frequenzen aller Bereiche ein SWR = 1,05 ... 1,25 erreicht werden. Der Aufbau der aktiven Baugruppe ist in Abb. dargestellt. 8 in zwei Projektionen (die Anordnung ist symmetrisch, nur eine Hälfte ist dargestellt). IP-Isolatoren – Kunststoffisolatoren vom Typ A1001 („Antennopolis“, Zaporozhye), IO – Mutterisolatoren.
Die Baugruppe basiert auf dem A20-Element, bestehend aus Duraluminiumrohren mit den Durchmessern (außen/innen) 35/30 + 30/26 + 30/27 und einer Gesamtlänge von 10 m. An den Enden des A20 sind kleine kapazitive Lasten EH20 befestigt. Die Verwendung von EH20 ermöglichte:
Als Streben wurde ein doppelt gefaltetes Polypropylenkabel mit einem Durchmesser von ca. 3 mm verwendet. Die mit einer Kraft von 5...10 kg vorgespannte Abspannung wird auf das EH20-Rohr aufgeschraubt (10...15 Umdrehungen), anschließend wird das Abspannende mit einer Schelle fixiert. Durch die übernommene geschwungene Form des A12 und A17 war es möglich, den Abstand zwischen A20 und den Drahtvibratoren zu vergrößern und dadurch gegenseitige Beeinflussungen zu reduzieren. Darüber hinaus übernehmen sie erfolgreich die Rolle von Dehnungsstreifen, die den schweren A20 vor starker Durchbiegung, insbesondere bei Eis, schützen. Das Element A15 wird unter A20 im Abstand von 0,38 m mit vier dielektrischen Abstandshaltern befestigt. Bei der gewählten Entfernung nimmt die Bandbreite des A15 leicht ab – um etwa 10 %. Als Anfangsabschnitte von A15 wurden Segmente eines flexiblen Kabels PK75-4 verwendet (das Geflecht und der Kern sind miteinander verlötet). Sie können jede Kupferlitze mit einem Durchmesser von 5 ... 8 mm zur wetterfesten Isolierung verwenden, diese ist jedoch sowohl teurer als auch schwerer. Der Ausgleich erfolgt mit einer Schutzdrossel aus 15 Windungen des RG-58-Koaxialkabels, gewickelt auf einem Ferritmagnetkreis mit einem Außendurchmesser von 65 mm und einer Permeabilität von 300. Bei einer Leistung über 200 W sollte ein leistungsstärkeres Kabel verwendet werden. Die Induktivität und die Kondensatoren C1, C2 vom Typ K15U-2 mit 200 pF sind in einer Textolite-Box mit den Außenmaßen 130x140x45 mm untergebracht, am Boden der Box ist ein Koaxial-Winkelstecker XS vom Typ SR50-153F angebracht. Die Box ist an einer vertikalen Halterung befestigt, die wie die obere horizontale Querstange aus dünnwandigem, quadratischem Stahl mit den Abmessungen 20 x 20 mm besteht. Die mechanische Verbindung der A20-Hälften erfolgt über einen aus massivem Glasfaserstab gefertigten Kupplungseinsatz, der Spalt zwischen den Hälften beträgt 50 mm. A20 wird mit zwei U-förmigen Bolzen aus rostfreiem Draht mit einem Durchmesser von 225 mm auf einer Glasfaserplatte mit den Maßen 100 x 19 x 6 mm befestigt. Die aktive Baugruppe A12-A20 ist eine leicht abnehmbare Baugruppe. Das A10-Element wird separat mit einem U-Bügel und Flügelmuttern am Ausleger befestigt. Der Stromkreis der Direktorbaugruppe ist in Abb. dargestellt. 9. Es enthält Regieelemente für alle fünf Bereiche. Die strukturelle Basis der Baugruppe ist das Mittelelement, bestehend aus drei isolierten Abschnitten a-b, c-d, e-f, die über die Relaiskontakte K1.1 und K2.1 miteinander verbunden werden können.
Wenn beide Relais eingeschaltet sind und die Kontakte geschlossen sind, erhält man ein 20-Meter-Banddirektorelement (D20) mit einer Länge von etwa 9,65 m. Wenn nur eines der Relais eingeschaltet ist, erhält man ein 15-Meter-Banddirektorelement (D15). Dies ist das Element a-b-c-d oder c-d-e-f, je nachdem, welches Relais eingeschaltet und welches ausgeschaltet ist. Da D15 asymmetrisch zur Achse der Antenne (Boom) liegt, ist auch das Strahlungsmuster (DN) etwas asymmetrisch. Die Berechnung zeigt, dass die vordere Keule des RP leicht von der Antennenachse abweicht – um etwa 5 Grad, was jedoch nicht mit einem Rückgang des Gewinns einhergeht (die Verformung der hinteren Keule wird unten gezeigt). Wenn beide Relais ausgeschaltet sind, fungieren die Endabschnitte a-b und e-f als zwei 10-m-Banddirektoren. Da die Längen dieser Abschnitte für den Normalbetrieb nicht ausreichen, werden an den inneren Enden der Abschnitte (b und e) zwei kapazitive Lasten EH10 installiert. Ein solcher Doppeldirektor beeinflusst die Antennenparameter in diesem Bereich fast genauso wie ein normaler Einzeldirektor direkt am Ausleger. Es ist festzuhalten, dass bei D15 und D20 (bei geschlossenen Relaiskontakten) der Einfluss von EH10 unbedeutend ist. Durch diese Art der „Organisation“ der Direktoren der drei Hauptbereiche werden deren gegenseitige negative Einflüsse sowie deren Einflüsse (bei offenen Kontakten der Relais K1, K2) und auf die Bereiche 12 und 17 Meter vollständig ausgeschlossen. Darüber hinaus verringert sich der Verbrauch an Duraluminiumrohren um etwa 11 m, ebenso wie der Luftwiderstand und das Gewicht der Antenne. Die Direktorenversammlung befindet sich in einer Entfernung von 2,85 m zur A20. Dies ist ein Kompromisswert. Bei längeren Distanzen nimmt das F/B auf 10 Metern rapide ab, bei kürzeren Distanzen hingegen wird die Leistung auf 20 Metern stark beeinträchtigt. Der Direktor verwendet Hochfrequenz-Vakuumrelais (Schalter) V1 V-1V mit zulässigen Werten von 1=10 A und U=3 kV. Die Berechnung zeigt, dass ein solcher Strom und eine solche Spannung im Direktor einer Antenneneingangsleistung von mindestens 5 kW entsprechen. Der Temperaturbereich des Relais reicht von -60° bis +100°, die garantierte Schaltzahl beträgt 100000. Der gemessene Wert der „Durchgangskapazität“ eines offenen Relais beträgt etwa 0,9 pF, unter Berücksichtigung der parasitären Kapazität der Anlage geht der Wert von 1,5 pF in das Berechnungsmodell ein (Lasttabelle, Impuls w35c, w36c). Der geschlossene Zustand des Relais entspricht den gleichen Belastungen, jedoch bereits mit einem Wert von 100000 pF (Kurzschlussäquivalent, siehe „Kommentar“ zur VMA-5-Datei). Die Berechnung zeigt, dass bei Anpassung der Abmessungen der Komponenten D5 und EH20 der Einsatz eines Relais mit einer „Durchgangs“-Kapazität von bis zu 10 pF zulässig ist. Insbesondere können Sie die gängigen hermetischen REN-33-Relais mit Parallel-Reihenschaltung aller vier Kontaktgruppen ausprobieren. Die Leiter der Reichweiten 12 Meter (D12) und 17 Meter (D17) bestehen aus Draht. Um den negativen Einfluss dieser Elemente auf die Parameter höherer Frequenzbereiche zu beseitigen, wurden die folgenden Maßnahmen ergriffen. 1. Die Direktoren aller fünf Bereiche befinden sich in derselben vertikalen Ebene. Wie Berechnungen zeigen, nehmen bei einer solchen Anordnung ihre gegenseitigen Einflüsse ab. 2. Der mögliche starke Einfluss von D12 auf die Reichweite von 10 Metern (entlang seiner Länge wäre D12 ein vollwertiger Reflektor für die Reichweite von 10 Metern) wird mit Hilfe einer Parallelschaltung eliminiert – Anti-Trap L12C12 mit einer Abstimmfrequenz von 28,3 MHz, eingebaut im Mittelteil von D12. Warum Anti-Trap? Der Zweck der Leiter besteht darin, einen Teil vom Antennenelement zu trennen, dessen Abmessungen nahezu resonant sind. Der Zweck des Einklemmschutzes ist das Gegenteil: Das Element in Segmente zu schneiden, deren Abmessungen viel kleiner sind als die der Resonanzelemente. Um die Breitbandreichweite von 12 Metern nicht zu beeinträchtigen, wurden ungewöhnlich niedrige Reaktanzen gewählt – C12=150 pF und 1.12=0,21 μH, was 8...10 Mal weniger ist als die Standardwerte für eine Falle. Trotzdem reicht der Resonanzwiderstand des Stromkreises aus, um seine Hauptfunktion zu erfüllen. Es ist eine Verbindungsschleife Lc vorhanden, über die Sie mit einem Brücken-SWR-Messgerät die Resonanzfrequenz des Stromkreises bestimmen können. 3. Die Induktivität L17 = 17 μH ist im mittleren Teil von D4 enthalten. Dies führt dazu, dass bei Betrieb mit Frequenzen von 21 MHz und höher der in D17 induzierte Strom deutlich abnimmt – L17 schneidet D17 sozusagen in zwei Hälften. Aus diesem Grund beträgt die Verschlechterung des F/B-Index in den oberen Bereichen unter dem Einfluss von D17 nicht mehr als 1 dB. Um das Design zu vereinfachen, besteht L17 aus zwei identischen, eng beieinander liegenden Spulen (L17' und L17") mit einer Induktivität von jeweils 2 μH. Die Einführung von L17 verschlechtert natürlich die Breitbandparameter der Antenne im Bereich von 17 Metern, was sich jedoch bereits außerhalb des Arbeitsfrequenzbereichs bemerkbar macht (siehe Tabelle 4).
Der Aufbau des Mittelteils mit dem Montageverzeichnis ist in Abb. 10 dargestellt. Als Rohre werden der Mittelteil mit einem Durchmesser von 30/26 mm, Isoliereinlagen aus Glasfaserstäben, Endabschnitte aus Rohren mit den Durchmessern 30/27 und 22/20 mm, kapazitive Lasten – 16/13,8 mm verwendet.
Der Mittelteil D20 wird über eine Glas-Textolith-Platte (Abb. 10, a) mit den Maßen 270x95x12 mm am Ausleger befestigt. Jede der L17-Spulen ist mit dem gleichen Draht wie in D1001 auf einen Antennenisolator aus Kunststoff vom Typ A17 gewickelt (Abb. 10,6). Auf Abb. In Abb. 11 zeigt eine Box (eine Box mit den Maßen 70x120x35 mm, aus Textolith gefräst) mit einem V1V-1V-Relais und eine Methode zur Befestigung an D20 (leicht zu entfernende Halterung). Die Stromversorgung des Relais erfolgt über den RS4GV-Anschluss. Die Relaisstromleitungen sind mit Drosseln vom Typ DPM-2, jeweils 1,2 μH, in etwa 15 m lange Abschnitte unterteilt. In ihrem Mittelteil sind die Drähte an einem Querbügel befestigt. Kondensator C1 - K31-11-3 mit einer Kapazität von 2000 pF.
Aufgrund der asymmetrischen Lage des D15 können Strömungen am Ausleger induziert werden, die zu einer zusätzlichen Asymmetrie des Musters im 15-Meter-Bereich führen. Um dieses Problem zu vermeiden, ist der äußerste Teil des Auslegers (auf der Seite der Direktoren) mit einer Länge von 2 m durch einen Textolith-Einsatz vom Rest des Auslegers getrennt. Antennentests und Berechnungen elektrischer Parameter wurden in Bezug auf ihre Position im freien Raum durchgeführt. Bei einer Antennenhöhe über dem Boden von mehr als 20 m ändern sich ihre Parameter nicht wesentlich. Für die Berechnungen gibt es zwei Möglichkeiten: die maximal möglichen G- und F/B-Indikatoren in einem Teil des Bereichs zu erreichen und die größtmögliche Einheitlichkeit der Indikatoren innerhalb des gesamten Bereichs zu erreichen. Im zweiten Fall ist die Verstärkung bei der mittleren Frequenz des Bereichs um 0,2 ... 0,4 dB geringer. Es wurde eine Option gewählt, bei der die Parameter für Abschnitte der Bereiche 14,0 ... 14,3, 21.0 ... 21,4 und 28,0.-28,6 MHz optimiert sind. Würde die Optimierung auch die oberen, wenig genutzten Bereiche der Reichweiten erfassen, würde dies zwangsläufig zu einer Leistungsverschlechterung „unten“, in den Telegrafenabschnitten, führen. Für die Bänder von 12 und 17 Metern erfolgt die Berechnung für das maximale F/B bei mittleren Frequenzen. Die Berechnungsergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst. 4. Ein Hinweis zu den mit einem Sternchen * gekennzeichneten Werten des F/B-Parameters bei Frequenzen von 21,0 und 21,4 MHz. Auf Abb. In den Abbildungen 12 und 13 sind zwei DNs für die gleiche Frequenz von 21,0 MHz dargestellt, die sich abhängig davon ergeben, welches der Relais K1 oder K2 eingeschaltet ist. Diese MDs unterscheiden sich praktisch nur in der Form des hinteren Teils (Spiegelsymmetrie). Da die Relais betriebsmäßig über die Funkfernbedienung gesteuert werden, können Störungen aus beliebigen Richtungen in der hinteren Halbebene, wie aus den Abbildungen hervorgeht, um 21 ... 24 dB unterdrückt werden. Zum Vergleich in Abb. 14 zeigt den DN bei der Mittenfrequenz von 21,2 MHz.
Die im ersten Teil des Artikels erwähnten 5VA-Antennen (FORCE-12) und der 13-Element-LPA liegen hinsichtlich der elektrischen Parameter nahe an VMA-5. Die angegebenen Parameter von 5VA wurden bereits oben erwähnt: Verstärkung – innerhalb von 5,4 ... 5,9 dBd, F/B – von 14 bis 23 dB, Auslegerlänge – 9,9 m, 15 Elemente, 3 Zuleitungen. Gleichzeitig beträgt der Verbrauch von Duraluminiumröhren: VMA-5 – 63 m (unter Berücksichtigung des Auslegers und der kapazitiven Lasten), 5VA – ca. 110 m, LPA – ca. 100 m. Es ist auch offensichtlich, dass die letzten beiden Antennen einen deutlich höheren Windwiderstand und ein deutlich höheres Gewicht aufweisen.
Das Design des VMA-5 ist experimenteller Natur: Alle Rohrelemente haben verstellbare Endabschnitte, die Länge der Drahtelemente ist in den Endisolatoren einstellbar und die Elemente können entlang des Auslegers verschoben werden. Dadurch ist es im Experiment möglich, die berechneten Daten bei Bedarf zu verfeinern.
Insbesondere wurde bei der Berechnung der Einfluss des „Bodens“ nicht berücksichtigt, vor allem aufgrund der Tatsache, dass sich im QTH des Autors in verschiedenen Richtungen von der Antenne die Parameter des Bodens dramatisch unterscheiden. Die nach den berechneten Daten gefertigte Antenne wurde zunächst in einer Höhe von 1,8 m über dem First des Schieferdachs installiert und mit einer leichten Anpassung der Längen der aktiven Elemente (Längen von EH20 in A20) wurden die Resonanzfrequenzen mit einem SWR-Meter an „ihren Platz“ gebracht. Anschließend wurde auf eine Arbeitshöhe – 6,5 m über dem First eines vierstöckigen Hauses und 25 m über dem Boden – geklettert und die Parameter überprüft. Der Haupt-F/B-Check auf drei Frequenzen jedes Bandes wurde mit den Signalen des lokalen Radiosenders UT1MQ im Empfangsmodus durchgeführt. Der Empfänger schaltete die manuelle Verstärkungsregelung ein, der Signalpegel am Niederfrequenzausgang wurde mit einem V7-37-Voltmeter überwacht. Die gemessenen F/B-Werte lagen im Bereich von 18...30 dB. Ein interessantes Experiment wurde mit Arthur (4X4DZ) durchgeführt. Innerhalb von 20 Minuten „drehten“ beide Seiten ihre Antennen zueinander (Arthurs – TN-11) auf allen fünf Bändern, das Ergebnis ist auf beiden Seiten ungefähr gleich – F/B bei einem durchschnittlichen Pegel von 20 dB (4 … XNUMX Punkte). Der SWR-Wert und das BW-Band liegen nahe an den berechneten Werten, ernsthafte Messungen des Antennengewinns wurden noch nicht durchgeführt. Das VMA-5-Design weist einige Unterschiede zum Designmodell auf:
Es ist auch zu beachten, dass Blindlasten im Programm als Punktlasten angegeben werden, während die tatsächlichen L- und C-Lasten ihre eigenen Längen haben, was die Genauigkeit der Berechnung beeinträchtigen kann. Auf Basis von VMA-5 wurde ein Modell einer Siebenbandantenne entwickelt, das außerdem jeweils zwei Elemente für 30 und 40 Meter umfasst. Vielleicht wird dieses Modell im Laufe der Zeit in Hardware implementiert. Ein Teil dieses Modells - ein aktives Element für eine Reichweite von 40 Metern (A40) - wurde bereits (als Ergänzung) an die vorhandene Antenne angebracht (siehe Abb. 5 - Foto). Der A40 basiert auf dem A20, indem an jedem seiner Enden eine Spule mit einer Induktivität von 20 μH und ein 1,41 m langer Endabschnitt hinzugefügt wurden (LOM-Technologie). Die Längen der kapazitiven Lasten mussten leicht vergrößert werden. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass elektromagnetische Relais sowohl in Markenantennen (MAGNUM 280 FORCE-12, TITAN EX usw.) als auch in Amateurdesigns auftauchen [8]. Der Autor dankt Boris Kataev (UR1MQ) für seine großartige Hilfe bei der Installation des VMA-5 und Alexander Pogudin (UT1MQ) für die Teilnahme an den Messungen. Literatur
Autor: Ernest Gutkin (UT1MA), Lugansk, Ukraine
Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
02.05.2024 Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop
02.05.2024 Luftfalle für Insekten
01.05.2024
▪ Omnidirektionales Lautsprechersystem Archt One ▪ Elektronenmikroskopie - für Kinder ▪ Salz wurde auf den Schwanz der Kaulquappe gestreut
▪ Abschnitt der Website Heimwerkstatt. Artikelauswahl ▪ Artikel Russisches System der Umweltsicherheit. Grundlagen des sicheren Lebens ▪ Artikel Hilfskapitän für den Brandschutz des Schiffes. Jobbeschreibung
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite