Gerät zum Abstimmen von Antennen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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

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Dieser Artikel schlägt ein Gerät zur Messung der Resonanzfrequenz von Antennen mit Kabeleinspeisung vor. Es erlaubt keine grundlegend neuen Ergebnisse, ist aber einfacher herzustellen und zu verwenden. Beispielsweise benötigt ein Reflektometer aus dem Buch "Antennen" von K. Rothammel mehrere zehn Watt Leistung, um der Messleitung zugeführt zu werden, und bei niedrigen Frequenzen sogar noch mehr, da sonst die reflektierte Welle in der Messleitung eine sehr kleine Amplitude hat und unzureichend für seine lineare Erfassung durch die Diode. Infolgedessen zeigt das Gerät selbst bei einer anständigen Fehlanpassung ein hervorragendes SWR. Kommen da nicht die häufigen Äußerungen auf Sendung, dass der eine oder andere seine Antenne sehr gut auf 1,8 MHz abgestimmt hat und das SWR gleich eins ist? Verlängert man die Länge der Messleitung nicht dreimal gegenüber der im Buch von K. Rothammel angegebenen, dann reicht bei 1,8 MHz selbst eine Leistung von einem halben Kilowatt gerade noch aus, damit die einfallende Welle die Instrumentennadel zum ablenken kann Ende der Skala. Eine lineare Messung der reflektierten Welle kommt nicht in Frage. Ihr Signal wird die Diode einfach nicht öffnen. Die Messung des SWR bei 1,8 MHz bei zulässigen Leistungen von 5 und 10 W mit einfachen Reflektometern erscheint generell unrealistisch.

Das vorgeschlagene Verfahren ist nicht mit der Registrierung der reflektierten Welle verbunden und benötigt keine Leistung, was zusätzlich zu der offensichtlichen Bequemlichkeit während des Abstimmens die Belastung der Reichweite verringert. Das Verfahren basiert auf der Wirkung der Antenne auf den Schwingkreis, an den die Antenne angeschlossen ist. Bekanntlich ist die Eingangsimpedanz der Zuleitung rein aktiv und nur bei perfekter Anpassung gleich der Wellenimpedanz des Kabels, d.h. wenn es mit einem Wirkwiderstand gleich dem Wellenwiderstand belastet wird und kein Blindanteil vorhanden ist. Bei einer Frequenzfehlanpassung erscheint im Eingangswiderstand entweder eine induktive oder eine kapazitive Komponente.

Wird die Zuleitung parallel zu einem Schwingkreis geschaltet, führt der induktive Anteil zu einem Anstieg der Frequenz und der kapazitive Anteil zu einem Abfall. Darüber hinaus ist es notwendig, die Abweichung in Bezug auf die Position zu vergleichen, die besteht, wenn sie mit der aktiven Widerstandsschaltung in Form eines Widerstands verbunden ist, der betragsmäßig gleich dem Wellenwiderstand des Kabels ist. Um die Resonanzfrequenz der Schaltung zu messen, ist es zweckmäßig, sie in einen abstimmbaren Selbstoszillator einzubauen, dessen Frequenz von einem externen Frequenzmesser aufgezeichnet wird (Abb. 1).

Die Verbindung der Antenne mit der Schaltung muss schwach sein, sonst fällt die Erzeugung aus oder ist sehr instabil. Viel Aufmerksamkeit muss dem Schalter S1 geschenkt werden, der eine minimale parasitäre Induktivität und Kapazität aufweisen muss; die Länge der Befestigungsdrähte von S1 zum Ersatzwiderstand und zur Antennenbuchse sollte möglichst gering gehalten werden. Bei der Auswahl einer Stromquelle ist zu beachten, dass die Amplitude der erzeugten Spannung auf der Schaltung groß genug sein muss. Andernfalls führen während der Messung externe starke Signale, die von der Antenne empfangen werden, dazu, dass die Generatorfrequenz gezogen wird und die Messungen entweder überhaupt nicht funktionieren oder ungenau sind.

In einer Position des Schalters S1 ist also ein nichtinduktiver Widerstand „Äquivalent“ an den Stromkreis angeschlossen, der dem Wellenwiderstand des Kabels entspricht, und in der anderen Position ist die Antennenzuleitung angeschlossen.

Arbeiten mit dem Gerät. Stellen Sie den Schalter auf die Position „Äquivalent“. Mit dem Abstimmknopf des Generators stellen wir mithilfe des Frequenzmessers die Frequenz ein, bei der die Antenne arbeiten soll. Schalten Sie S1 auf die Position „Antenne“. Die Oszillatorfrequenz ändert sich. Beachten Sie, wo sich die Frequenz geändert hat – nach oben oder unten. Durch mehrere Messungen nach mehreren zehn kHz kann man die Frequenz ermitteln, bei der die Abweichung das entgegengesetzte Vorzeichen hat. Zwischen zwei Frequenzen, bei denen die Abweichung entgegengesetzte Vorzeichen hat, kann man die Frequenz finden, bei der die Abweichung Null ist – die Resonanzfrequenz. Ich werde das Protokoll für das erste, testweise Einschalten des Geräts beim Messen der INV VEE-Antenne bei 1,8 MHz geben. Aufgrund der geringen Masthöhe (15,5 m) lagen die Enden der Rüttler nahezu auf dem Dach. Ihre Längen wurden mit etwas Spielraum gemessen.

Das Gerät zeigte eine Resonanzfrequenz unterhalb der Betriebsfrequenz. Zur Berechnung der Verkürzung wurde ein Verhältnis zwischen der vorhandenen und der erforderlichen Resonanzfrequenz (1850 kHz) erstellt und ermittelt, welcher Anteil der Vibratoren (in Prozent) entfernt werden sollte. Ähnliche Messungen an Dipolantennen wurden vom Autor bei 3,5 und 7 MHz durchgeführt. Die Art der Frequenzabweichung ist überall gleich: Bei der Messung bei einer Frequenz oberhalb der Resonanzfrequenz führt der Anschluss der Antenne anstelle der entsprechenden dazu, dass die Oszillatorfrequenz ansteigt. Bei der Messung bei einer Frequenz unterhalb der Resonanz ist die Abweichung entsprechend geringer. Das heißt, nach einer Probemessung können Sie sehen, in welche Richtung Sie umbauen müssen, um zur Resonanz zu kommen (Anmerkung der Redaktion: Dies gilt nur, wenn die Länge des Speisers im Bereich von 0 – 0,25; 0,5 – 0,75; 1,0 – 1,25 liegt usw. aus der Wellenlänge). Das Gerät kann auch zur Messung der Resonanzfrequenz der Eingangsimpedanz, von Verstärkern und anderen Geräten verwendet werden. Es ist lediglich erforderlich, dass das Gerät den untersuchten Frequenzbereich überlappt. Wenn beispielsweise eine PA eine Eingangsimpedanz von 50 Ohm haben soll, können wir ihre Eingangsimpedanz mit einem Ersatzwiderstand vergleichen.

Nach der Herstellung muss das Gerät überprüft werden. Dazu benötigen Sie 5 - 10 m Kabel des gleichen Typs wie Ihre Antennenzuleitung. Belasten Sie es am gegenüberliegenden Ende mit einer Resonanz mit einem Widerstand gleich dem Wellenwiderstand und messen Sie ihn mit einem Gerät. Bei korrekter Anzeige des Geräts kommt es in den Positionen „Äquivalent“ und „Antenne“ zu keiner Frequenzabweichung. Indem man solche Messungen bei höheren Frequenzen durchführt, kann man abschätzen, für welche Frequenzen das Gerät geeignet ist. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass der Wellenwiderstand des Kabels nach GOST Abweichungen von bis zu ± 4 % aufweisen kann („Elektrische Kabel, Drähte und Leitungen. Nachschlagewerk“, Energoatomizdat, 1988). Für diejenigen, die die charakteristische Impedanz ihres Kabels messen können, ist es daher ratsam, dies zu tun.

In der Version des Autors ist das Gerät genau nach dem Vorbild des GPA ("RL", N 7,1992) aufgebaut, mit dem Unterschied, dass einzelne Generatoren nicht nach Leistung kombiniert, sondern unabhängig voneinander verwendet werden. Dadurch konnte auf KPI und Nonius sowie Schaltkreise verzichtet werden. Für Niederfrequenzbänder wurden SB12A-Kerne genommen. Bei Verwendung von Varicaps KB 105 betrug die Windungszahl: bei 1,8 MHz - 40 Windungen dia. 0,35mm; bei 3,5 MHz - 20 Windungen desselben Drahtes. Für höhere Frequenzen können Spulen auf Styroporrahmen hergestellt werden.

Autor: G. Gonchar (UC2LB); Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru

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