Antenele cu mai multe benzi sunt foarte populare în rândul amatorilor de radio. Amatorii radio pot efectua comunicații radio pe 9 benzi scurte, dar rareori au posibilitatea de a instala o antenă separată pentru fiecare dintre aceste intervale. Vă aducem la cunoștință un design interesant al unei antene cu mai multe benzi, în foaia antenei de care sunt instalate numai bobine de inductoare și nu există nici un filtru de blocare (capcane) care să împiedice funcționarea. Cu toate acestea, o astfel de antenă este redusă foarte mult la cea mai mică frecvență a intervalelor de operare, ca urmare a faptului că banda de frecvențe de funcționare este oarecum mai restrânsă decât cea a antenei de dimensiune completă.
Una dintre cele mai renumite antene cu bandă multiplă este, probabil, o antenă cu filtre de blocare (de exemplu, desene W3DZZ). Circuitele de vibrație (capcane) instalate în pânza unei astfel de antene servesc pentru a se asigura că antena este rezonantă în mai multe benzi amatori KB.
Nu faceți ca fiecare amator radio să facă și să configureze filtrele de oprire la domiciliu. O problemă deosebită este rezistența electrică a condensatoarelor utilizate în "scară". Prin urmare, antenele radio cu circuite oscilante sunt rareori realizate independent. Dar scara CWL poate fi realizată fără un condensator deloc. numai cu ajutorul unei singure bobine, care este ușor de fabricație pentru orice amatori radio. Astfel, există mari oportunități de design amator pentru antene simple cu mai multe benzi.
Luați în considerare principiul funcționării unui filtru de blocare instalat în rețeaua de antene. Deasupra, figura 1 prezintă o schemă tipică a unei antene cu bandă dublă. Un circuit oscilator LC este instalat în fiecare umăr al benzii antenei. La frecvența sa rezonantă, acest circuit funcționează ca un filtru de blocare, care, teoretic, are o rezistență infinit de mare. Părțile finale ale antenei în apropierea frecvenței de rezonanță nu au niciun efect asupra proprietăților antenei și numai conductorii interni asigură energie electromagnetică. Prin urmare, lungimea lui La ar trebui aleasă astfel încât antena la frecvența f1 să fie la rezonanță. În alte benzi, filtrul de blocare nu este un izolator, ci creează în antena o impedanță complexă care depinde de frecvență. La frecvențe de peste frecvența de rezonanță a circuitului tampon, aceasta capacitate (adică scurtează lungimea electrică a antenei), iar la frecvențe sub rezonanță - inductiv (adică, mărește lungimea electrică a antenei).
Astfel, datorită acestor proprietăți ale circuitului oscilant, este posibil să se realizeze funcționarea antenei într-un alt domeniu. In cele mai multe cazuri, un circuit de oscilație este structurat astfel încât al doilea interval (de exemplu, f2 = 3,6 MHz) este selectată mai mică decât prima frecvență (de exemplu, f1 = 7 MHz) și, prin urmare, în intervalul de 3,6 MHz filtru de oprire bandă acționează ca o bobina alungirii. Valorile nominale L și C de circuit tampon, iar lungimea porțiunilor de capăt Lb (Fig.1) nervurilor antenei definesc o a doua frecvență f2, la care antena este rezonant. Dacă instalați mai multe scări reglate la anumite frecvențe în antenă, puteți face o antenă care rezonează în patru sau mai multe benzi KB amatori.
Deci, circuitul oscilator din antenă nu trebuie să se comporte ca un filtru de blocare. În plus, circuitul LC poate fi amplasat oriunde în banda de antenă. Dacă L și C sunt selectate corect, este de asemenea posibil să se obțină ambele rezonanțe necesare. Circuitul oscilant trebuie apoi proiectat astfel încât sarcina inductivă sau capacitivă dorită să fie atinsă în poziția selectată a firului de antenă pentru orice domeniu. Acest tip de circuite oscilante în antenă este mai puțin cunoscut amatorilor radio, dar este destul de comun în antenele disponibile în comerț.
Așa cum am menționat deja, crearea și crearea unor filtre de blocare pentru unii amatori radio poate fi problematică. Cu toate acestea, dacă se ia în considerare faptul că circuitul de oscilație nu trebuie neapărat să funcționeze ca un filtru de blocare, va fi mult mai ușor să proiectați o antenă cu mai multe benzi. Pentru un filtru, trebuie doar să găsiți un loc pe antena care să asigure funcționarea antenei în mai multe benzi. Cu toate acestea, pentru a nu se angaja în reglarea fină a circuitului oscilator, este posibilă modificarea lungimii totale a antenei, afectând astfel ambele frecvențe de rezonanță.
Pe de altă parte, radioamatorul care a făcut circuitul oscilant, pentru a regla antena la rezonanță se poate schimba doar o lungime pic de fire de la La și Lb (figura 1) antene simetrice este important ca atât circuitul oscilant sunt structural identice și de a lucra în aceeași frecvență de rezonanță . Cu toate acestea, dacă utilizați o antenă, astfel W3DZZ, este de multe ori suficient pentru a schimba ușor lungimea firelor La și Lb pentru a obține rezonanță la o bandă de frecvență dorită.
Să presupunem că pentru o lungime totală dată a antenei este necesară obținerea rezonanței în două benzi. În funcție de unde circuitul de oscilație în web antena (cu lungimea totală predeterminată), obținem denumiri diferite trebuie stabilite L și C Rationamentul concluziona că prin condiții alegerea sub care condensatorul poate fi scos din circuit ( deoarece capacitatea sa va fi aproape de zero), puteți lăsa numai bobina "extensie". Astfel, prin setarea numai a bobinei din antena, puteți suprapune două intervale.
După câțiva ani de cercetare, Jurgen Weigl, OE5CWL, a elaborat o tehnică pentru calculul unei antene cu fir cu inductor. Această tehnică este potrivită pentru calcularea antenelor cu rapoarte de frecvență alese în mod liber. Cea mai simplă modalitate de a proiecta o astfel de antenă este dacă ambele frecvențe de rezonanță nu sunt prea apropiate una de cealaltă.
Evident, absența condensatoarelor în astfel de antene îmbunătățește în mod semnificativ fiabilitatea lor operațională și practic elimină limitele energiei furnizate antenei.
Bobinele sunt foarte ușor de realizat de la sine și, în plus, nevoia de ajustare laborioasă a filtrului de barieră dispare.
Să facem un simplu experiment speculativ cu un filtru de blocare, care constă dintr-o bobină și un condensator, plăcile din care sunt făcute din plăci. Condensatorul are o capacitate relativ mică datorită distanței relativ mari între plăci, care corespunde lungimii bobinei (figura 2a).
Acum să facem plăcile foarte înguste (figura 2b). Capacitatea condensatorului va fi chiar mai mică. Dar plăcile foarte înguste ale condensatoarelor pot fi înlocuite cu segmente de sârmă, de exemplu, suspendate de bobină și, în cele din urmă, indiferente, aceeași lungime a firelor (figura 2c) sau diferite (figura 2d). Lungimea acestor segmente afectează numai capacitatea dintre ele, care în orice caz rămâne (figura 2e), dar valoarea sa este mică. În consecință, cele două segmente de sârmă și bobina sunt un lanț format dintr-o bobină și un condensator format de aceste segmente de sârmă. Capacitatea, formată din două lungimi de sârmă de 1 m lungime, este de aproximativ 4 pF. Acest lucru este suficient pentru a proiecta un filtru de blocare pentru banda KB utilizând o singură bobină de inductanță adecvată. Având în vedere efectul capacitiv al acestor segmente, un astfel de lanț este denumit uneori "CWL-Trap" (de la capacitatea de încărcare a cablurilor în engleză, creată prin cabluri).
Acum, luați în considerare schema prezentată în Fig.
Bobina are o inductanță de 27 μH. Lungimea totală a firului de la punctul A la punctul B este de 2,5 m, diametrul firului este de 2 mm. Bobina este situată la 0,65 m de un capăt al firului, deci lungimile segmentelor sunt de 0,65 și, respectiv, de 1,85 m.
Simularea acestui circuit prezintă o caracteristică tipică (figura 4) a impedanței filtrului de blocare.
La o frecvență de rezonanță de 14.150MHz, reactanța (linia punctată) are valori -8 până la +8, iar rezistența activă va fi foarte mare (aproximativ 2 MΩ).
Această construcție simplă care constă dintr-o bobină și două fire relativ scurte (CWL-capcană), funcționează în același mod ca și filtru opritor bandă (LC-trap) în intervalul de 20 m. De aceea CWL-capcană poate fi conectat la dipol de 20 metru format fire de lungime Lo (figura 5).
Datorită rezistenței mari a CWL-tpana în domeniul de 20 de metri, dipolul "nu văd" părțile finale ale L2. În realitate, desigur, există un ușor efect al scării asupra dipolului, și ca rezultat, factorul de scurtare a antenei și, prin urmare, dimensiunile sale fizice se schimbă.
Scara CWL vă permite să modificați mărimea antenei într-o gamă largă. În funcție de locul unde se află bobina în rețeaua sa, este necesară o altă inductanță. Valoarea minimă a inductanței este exact în mijlocul conturului format de bucățile de sârmă, adică dacă L1 și L2 au o lungime egală (linia întreruptă din figura 6).
Doar în acest caz capacitatea creată de ambele fire L1 și L2 este maximă. Cu cât bobina se deplasează la unul dintre capete, cu atât este mai mică capacitatea activă (activă) și cu atât mai mare este inductivitatea bobinei pentru a obține rezonanța.
Acum luați în considerare în detaliu un dipol cu două benzi (Figura 5), proiectat să funcționeze la două frecvențe - f1 și f2. Să presupunem că f1> f2. Este evident că la fabricarea antenei se va utiliza un fir solid de la punctul de alimentare F la bobina L. Cu toate acestea, pentru a facilita percepția principiului funcționării unei astfel de antene, acest fir este împărțit în două segmente - L0 și L1. Lungimea L0 este lambda / 4 pentru prima frecvență de rezonanță f1. Pentru a obține această rezonanță, restul antenei, constând din inductanța L și lungimea firului L2, așa cum am menționat deja, ar trebui să funcționeze ca o scară CWL. Evident, acest lucru poate fi realizat prin alegerea lungimii firelor L1 și L2 și a inductanței bobinei. Pentru o anumită lungime totală L1 segmente terminale și L2 pot fi deplasate în interiorul segmentului bobina format de L1 și L2, care, conform graficului din Figura 6 (linia punctată), necesită diferite valori ale inductivității.
La frecvențe care se abat de la frecvența rezonantă f1 a scării CWL, antena are o rezistență capacitivă sau inductivă. Prin urmare, o a doua frecvență de rezonanță f2 trebuie să fie specificată pentru întreaga antena, care este determinată de lungimea totală a antenei, i. E. L0 + L1 + L2 și inductanța L. În acest caz, inductanța instalată în antena funcționează ca o bobină de extensie, prin urmare, f2 este o frecvență mai mică decât f1.
Aici, există un efect asupra frecvenței f2 atât a inductanței cât și a poziției bobinei. Dacă schimbăm poziția bobinei în calea CWL pentru o lungime totală dată L1 + L2, obținem diferite valori ale inductanței L (linia solidă a graficului din figura 6).
După cum se vede din fig.6, există un punct în care se intersectează punctata (pentru frecvențele f1) și produsul solid (linia de frecvență grafice Acest punct de intersecție pe axa Y corespunde inductanței bobinei, ceea ce permite utilizarea unei antene la ambele frecvențe -. F1 și F2, iar pe axa X - poziția bobinei din segmentul L1 + L2.
Rămâne doar să arătăm că există întotdeauna un punct de intersecție al acestor curbe și, astfel, există întotdeauna o soluție pentru crearea unei antene cu bandă dublă. În acest caz, lungimea totală a antenei poate fi aleasă arbitrar, deoarece este mai mare decât lambda / 4 pentru un interval de frecvență mai mare. În plus, ambele game nu trebuie să aibă neapărat o relație "armonică".
Desigur, pentru a obține o inductanță coilică potrivită pentru implementarea practică, lungimile L1 și L2 nu ar trebui să fie prea scurte. Pentru antenele KB, o lungime de sârmă (L1 + L2) cu o lungime de 1 m sau mai mare va fi suficientă. Dacă radioamator are doar fire scurte, atunci, desigur, există și o soluție de decontare. Dar atunci inductanța va fi atât de mare încât scara CWL este deja dificil de implementat. La proiectarea antenelor cu scări CWL, se poate concentra pe bobine cu inductanță de la 1 la 300 μH.
Pentru a crea antene de trei benzi (de exemplu, 160, 80 și 40 m), va fi necesar să includeți încă o pistă CWL (figura 7).
În această antenă, bobinele de inductanță sunt înfășurate cu sârmă de cupru de 1 mm în izolație de lac pe o conductă din PVC cu diametrul de 50 mm.
Ca un exemplu, ia în considerare la calculul dual-band dipol în benzi de 80 și 40 m, care are o lungime totală de 2 x 15 M. Având antena raportul de 0,95 scurtare, constatăm că pentru o serie de 40 m L0 = 10,11 m. În consecință, lungimea totală a segmentelor L1 și L2 ale scării CWL este 15-10,11 = 4,89 (m).
Pentru a determina inductanța bobinei, în funcție de poziția sa între segmentele L1 și L2, vom folosi graficele din Fig.
Punctul de intersecție al graficelor este obținut cu L1 = 1,9 m și inductanța 56 μH. La aceste antene dimensiuni și inductanță bobina funcționează în intervalul de 80 și 40 m Aceasta confirmă rezultatele unei simulări a antenei în spațiu liber (Figura 9), care arată că prima rezonanță a antenei este situat la o frecvență de 3,55 MHz, iar a doua rezonanta -. In 7,2 MHz.
Dar, înainte de a începe să realizați o astfel de antenă, trebuie să țineți cont de încă o circumstanță. Orice inductor real are capacitatea proprie. Valoarea tipică a capacității de auto-capacitate a bobinelor utilizate în capcanele CWL ale antenelor KB este de la 1 la 2,5 pF, care este comparabilă cu capacitatea formată din lungimile firelor. Prin urmare, în calculele antenelor cu scară CWL, ar trebui să se țină cont și de capacitatea de auto-capacitate a bobinei. Cu toate acestea, principala dificultate constă tocmai în determinarea propriei capacități. Se poate recomanda estimarea capacității proprii a bobinelor cu un singur strat cu. inductanță redusă în intervalul 1,5-2 pF, bobine cu o inductanță mare de 2,5 până la 3 pF.
La fabricarea bobina pentru o antenă proiectată să funcționeze în benzile adiacente (15/17 sau 10/12 m) ar trebui să caute propria sa capacitate minimă, de aceea este necesar să se utilizeze sârmă de cupru fără izolație (izolația sau lac) înfășurată cu un pas într-o înaltă calitate cadru din ceramică, fluoroplastică etc. Este evident că inductanța și capacitatea celor două bobine instalate în brațele dipolului trebuie să aibă o distribuție minimă a parametrilor.
Tabelul de mai jos prezintă datele care pot fi utilizate pentru fabricarea unei antene cu bandă dublă cu scări CWL (figura 5).
Reglarea antenelor cu scări CWL se face prin selectarea atât a lungimii totale a rețelei de antenă, cât și a poziției bobinei între lungimile firelor care formează capacitatea. Schimbarea inductanței pre-calculate a scării CWL trebuie utilizată numai în cel mai extrem caz, când o modificare a dimensiunilor geometrice ale conductorilor antenei nu conduce la un rezultat pozitiv.
La reglaj, trebuie să vă imaginați cum se comportă antena atunci când se modifică lungimea acesteia. Dacă lungimea totală a antenei este mărită de extensia segmentului L2, ambele frecvențe rezonante f1 și f2 (f1> f2) se deplasează în jos. Rezultatele pot varia foarte mult. Dacă L2 este mai mare decât L1, atunci L1, de fapt, determină capacitatea scării CWL și frecvența de rezonanță f1. Elongația lui L2 are un efect foarte redus asupra primei frecvențe rezonante f1. Dar extinderea antenei determină întotdeauna o scădere a frecvențelor rezonante.
Dacă bobina la o lungime totală constantă mișcare suplimentară spre exterior (spre capetele antenei), a doua frecvență de rezonanță este crescută - și invers, această frecvență de rezonanță este scăzută, atunci când bobina se deplasează spre interior. Având în vedere acești factori și răbdarea, antena poate fi reglată la frecvențele necesare.
Interesant pe acest subiect:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: