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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Einfache Breitbandantennen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Fernsehantennen Beim Empfang von Fernsehprogrammen stehen Funkamateure oft vor schwierigen Bedingungen, wenn Signale aus unterschiedlichen Richtungen, mit unterschiedlicher Polarisation usw. kommen. Der Autor des unten veröffentlichten Artikels hat dieses Problem mit relativ einfachen Mitteln gelöst, indem er für den vorgesehenen Zweck Sätze von Halbwellenvibratoren verwendet hat und Optimierung aller Größen für ein minimales SWR, das den Lesern des Magazinprogramms MMANA bekannt ist. Das Aufkommen verfügbarer Computerprogramme zur Berechnung von Antennen ermöglichte es, deren Entwicklung neu zu betrachten und das Experiment mit der Softwareoptimierung zu kombinieren. Darüber hinaus ließen sich, wie sich herausstellte, selbst die einfachsten abgestimmten Fernsehantennen verbessern und optimieren – ein Halbwellenvibrator, mit dem auf den ersten Blick nichts zu tun zu sein scheint. Wir sprechen davon, einen oder mehrere Vibratoren hinzuzufügen. Nachfolgend finden Sie die Verbesserungsmöglichkeiten. Ihre Entwicklung, Herstellung und Anpassung gingen mit der Optimierung der Parameter gemäß dem den Lesern der Zeitschrift bekannten MMANA-Programm einher. Die Hauptaufgabe bestand darin, eine Erweiterung der Bandbreite eines Halbwellenvibrators bei einfacher Herstellung und minimalem Materialaufwand zu erreichen. Die Familie der entwickelten Antennen umfasst Zweikanal-Designs für verschiedene Kanäle und Bandantennen, die mehrere Kanäle abdecken. Antennen bestehen aus abgestimmten Vibratoren, die in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Nur einer von ihnen (mit einer Lücke zwischen den Hälften) ist aktiv, das heißt, er ist mit dem Feeder verbunden. Eine schematische Darstellung einer Zweikanalantenne ist in Abb. dargestellt. 1. Der Kanalbereich der Meterwellen (MB) ist in die Unterbereiche LF (Kanäle 1-5) und HF (Kanäle 6-12) unterteilt. Der NF-Kanal wird durch den L1-Vibrator und der HF-Kanal durch den L2-Vibrator bestimmt. Der Abstand zwischen den Hälften des aktiven Vibrators beträgt ca. 40 mm. Vibratorgrößen für verschiedene MB-Kanäle sind in der Tabelle aufgeführt. 1.
Vibratoren bestehen aus Rohren mit einem Durchmesser von 15 mm aus Kupfer- oder Aluminiumlegierungen. Sie können auch Stäbe oder Streifen aus dem gleichen Material verwenden. Die Eingangsimpedanz der Antenne wird durch die Länge der Vibratoren, den Abstand zwischen ihnen und ihren Durchmesser bestimmt. Um also bei den oben genannten Abmessungen einen Eingangswiderstand von 75 Ohm zu erhalten, sollte der Abstand zwischen den Vibratoren 53 mm betragen. Für eine ungefähre Umrechnung der Antennenparameter auf eine andere Eingangsimpedanz oder bei Änderung des Durchmessers der Vibratoren können Sie die Formel verwenden
wobei h der Abstand zwischen den Vibratoren ist; K ist die Eingangsimpedanz der Antenne bzw. der Durchmesser der Vibratoren in den gleichen Maßeinheiten. Die Formel gilt für Rohrdurchmesser von 7 bis 20 mm und Eingangswiderstände von 25 bis 300 Ohm. Wenn beispielsweise der Durchmesser der Vibratoren 10 mm beträgt, ist der Abstand zwischen ihnen
Wenn eine Eingangsimpedanz von 100 Ohm erforderlich ist, den Abstand zwischen den Vibratoren
Die Abmessungen können durch Optimieren für das minimale SWR im MMANA-Programm verfeinert werden. Es ist zu beachten, dass bei Antennen mit einem auf den zweiten Kanal abgestimmten Niederfrequenzvibrator das Strahlungsmuster verzerrt wird: Es wird dreikeulig. Dies liegt daran, dass einige Frequenzen des HF-Subbands nahe an mehreren Frequenzen dieses Kanals liegen. Der zweite Kanal wird jedoch hauptsächlich als Ausgangskanal in UHF-MB-Konvertern von Sammelantennen verwendet. Der Verlust ist also gering. Mit einer solchen Antenne lassen sich übrigens problemlos Experimente in einem weiten Frequenzbereich durchführen, indem austauschbare Halbwellen- oder Teleskopvibratoren hergestellt werden. In diesem Fall muss der aktive Vibrator mindestens doppelt so lang sein wie der passive. Zum Ausbalancieren der Antennen können Sie den sogenannten TDL verwenden – einen Transformator auf langen Leitungen. Für seine Herstellung benötigen Sie einen Ferritring, vorzugsweise Hochfrequenz, mit einem Außendurchmesser von mehr als 10 mm. Die Leitung besteht aus zwei Kupferdrähten PEV-2 oder PETV. Sie werden parallel gefaltet und mit einem weichen Isolierschlauch fest umwickelt. Der Durchmesser der Drähte wird möglichst groß gewählt, jedoch nicht mehr als 1,7 mm, damit vier bis fünf Windungen der Leitung auf den Ring passen. Der Transformator wird zwischen den Hälften des Vibrators (die Anfänge der Leitungsdrähte sind mit ihnen verbunden) und einem Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von 75 Ohm (er wird mit den Enden der Leitungsdrähte verbunden) angeschlossen. Sie können auch Ausgleichsgeräte von bereits hergestellten Zimmerantennen verwenden. Auch Antennen für Dezimeterwellen (UHF) können einen ähnlichen Aufbau haben. Wie Berechnungen und Experimente gezeigt haben, ist es jedoch besser, eine Bandantenne im UHF-Bereich zu verwenden, die fast alle Kanäle von 21 bis 60 abdeckt. Eine Bandantenne unterscheidet sich von einer Zweikanalantenne dadurch, dass sie aus drei Vibratoren besteht. Sein Aufbau ist in Abb. dargestellt. 2, die möglichen Größen sind in der Tabelle dargestellt. 2. Der Rohrdurchmesser für Kanäle 6-12 MB kann im Bereich von 10 bis 15 mm liegen. Bei einem Durchmesser von 15 mm im Frequenzbereich von 172 bis 228 MHz überschreitet das SWR 1,3 nicht und bei einem Durchmesser von 10 mm im Bereich von 170 ... 230 MHz nicht mehr als 1,55. Bei einer Antenne für die Kanäle 3-5 (75 ... 100 MHz) MB mit einem Rohrdurchmesser von 20 mm beträgt das SWR nicht mehr als 1,5. Bei einer Durchmesserverringerung auf 10 mm kann das SWR auf 2 ansteigen.
Beim UHF mit einem Rohrdurchmesser des aktiven Vibrators von 7 mm und anderen Vibratoren von 4 mm überschreitet das SWR der Antenne für die Kanäle 21-57 nicht 2. Auf den Hochfrequenzkanälen 57-60 steigt das SWR deutlich an scharf. Durch das Hinzufügen einiger weiterer Elemente können die Richteigenschaften der betrachteten Antennen deutlich verbessert werden. Als Beispiel in Abb. In Abb. 3 zeigt die Antenne für die Kanäle 4 und 10. Die Abmessungen sind in der Tabelle aufgeführt. 3. Rohrdurchmesser - 10 mm. Der Antennengewinn beträgt 5,7 dB, das Front/Rear-Verhältnis liegt bei 9,8 dB bei der Mittenfrequenz von Kanal 4. Dasselbe gilt für Kanal 10 bei 6,9 bzw. 12,8 dB.
Für andere Kanäle kann eine Antenne dieses Designs mit dem MMANA-Programm in der folgenden Reihenfolge entworfen werden. 1. Die Abmessungen des niederfrequenten Vibrators (aktiv) werden durch das minimale SWR bestimmt. 2. Gleiches gilt für die Größe des HF-Vibrators und den Abstand zum aktiven. 3. In einem Abstand von etwa 0,1 Wellenlänge des LF hinter dem aktiven Vibrator wird ein Reflektor mit einer Länge platziert, die etwas länger als die Länge des aktiven Vibrators ist, und die Größe des Reflektors und der Abstand vom LF-Vibrator sind dafür optimiert minimales SWR und maximales Verhältnis vorne/hinten. 4. Im Abstand von etwa 0,1 HF-Wellenlänge wird der Direktor vor dem HF-Vibrator und der HF-Reflektor hinter dem aktiven Vibrator platziert. Ihre Anfangslänge wird als Länge des HF-Vibrators angenommen. 5. Optimieren Sie die Abmessungen von Direktor, Vibrator und HF-Reflektor sowie die Abstände zwischen ihnen entsprechend dem minimalen SWR und dem maximalen Verhältnis vorne/hinten. Betrachten Sie eine der Varianten der empfangenden Mehrkanalantenne, deren Elemente nach der oben beschriebenen Methode hergestellt werden. Als Mast wurde ein Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von 40 mm verwendet. Die Antenne besteht aus drei Ebenen. Dies liegt daran, dass es in Donezk möglich ist, Signale von mehreren Kanälen aus drei Richtungen zu empfangen: in einem von ihnen – dem sechsten Kanal, in dem anderen – dem vierten, zehnten und UHF-Kanal, im dritten – dem zwölften Kanal mit vertikaler Polarisation. Aktive Vibratoren des sechsten und zwölften Kanals für unterschiedliche Polarisationen werden zu einer Struktur zusammengefasst und bilden die erste (untere) Ebene. Ihre Lage in der vertikalen Ebene und ihre Abmessungen sind in Abb. dargestellt. 4. Der Abstand zwischen den Hälften des Horizontalrüttlers beträgt 20 mm. Der Vertikalrüttler ist im Mast untergebracht. Die Parameter der Antenne für den sechsten Kanal können durch Hinzufügen eines 700 mm langen Direktors und eines 850 mm langen Reflektors im Abstand von 270 bzw. 900 mm vom aktiven Vibrator verbessert werden. Designparameter bei einer Frequenz von 178 MHz: SWR - 1,3; Verstärkung - 7 dB; Verhältnis vorne/hinten - 15 dB. Bei einer Frequenz von 226 MHz beträgt das SWR 1,1. Die zweite Ebene ist eine Zweikanalantenne, die auf den vierten und zehnten Kanal abgestimmt ist. Oben auf dem Mast (dritte Etage) befindet sich eine Breitband-UHF-Antenne mit einem Verstärker im Inneren des Mastes. Zum Einsatz kommt der SWA-9-Verstärker, bei dem der Eingangsübertrager auf den Matching-Device-Modus umgeschaltet wird. Dazu wird die mittlere Eingangsklemme (zwei Leiter) des Transformators von der gemeinsamen Leitung getrennt. Die einfarbigen Eingangsklemmen (jetzt sind es vier) des Transformators sind miteinander verbunden und mit den Hälften des Antennenvibrators verbunden. Die betrachtete Antenne ist seit etwa drei Jahren in Betrieb und liefert ein normales Bild auf zehn Kanälen (vier auf MB und der Rest auf UHF). Die Entwicklung erhebt natürlich nicht den Anspruch, außergewöhnlich neu zu sein, aber für den Empfang unter schwierigen Bedingungen erwies sich eine solche Antenne als völlig ausreichend. Antennendateien werden im Artikel beschrieben und in diesem Programm berechnet Autor: G.Alekhin, Donezk, Ukraine
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