Metodi per il bilanciamento delle antenne. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne. Misure, configurazione e corrispondenza

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Molte antenne HF e VHF, in particolare televisive, appartengono alla classe delle antenne simmetriche. Quando tali antenne sono alimentate attraverso un alimentatore coassiale, il loro funzionamento dipende in gran parte dalle prestazioni dei balun di transizione. Tuttavia, spesso i radioamatori, quando realizzano un'antenna, non realizzano affatto tali dispositivi o li progettano in modo errato, sulla base di raccomandazioni errate che si trovano in alcuni libri popolari sui dispositivi con antenna.

Questo articolo descrive i metodi per il bilanciamento delle antenne e le proprietà di alcuni dispositivi di bilanciamento, nonché i consigli per la loro implementazione.

Collegamento diretto di un alimentatore coassiale ad un'antenna simmetrica (ad esempio, a un dipolo) interrompe la simmetria delle correnti al suo interno e porta alla comparsa di una corrente sulla superficie esterna dello schermo dell'alimentatore, ovvero provoca la comparsa di un effetto di alimentazione dell'antenna. Sulla fig. 1a mostra un tale collegamento di un dipolo con un alimentatore. In questo caso, la tensione di uscita dell'alimentatore viene applicata non solo ai terminali di ingresso 1-2 del vibratore simmetrico, ma anche ad un terminale 2 e al guscio di schermatura 3 dell'alimentatore.

Ris.1

La tensione tra i terminali del vibratore provoca al suo interno correnti simmetriche, che si chiudono da una metà all'altra del vibratore, come mostrato in fig. 1, ma con frecce piene. La tensione tra la metà destra del vibratore e la guaina del cavo induce una corrente aggiuntiva, indicata dalle frecce tratteggiate. L'aspetto di questa corrente porta all'emissione (ricezione) di energia elettromagnetica da parte dell'alimentatore, che interrompe la simmetria delle correnti nell'antenna e, di conseguenza, distorce i modelli di radiazione.

Sulla fig. 1, b mostra il circuito equivalente di un'antenna simmetrica con un alimentatore coassiale direttamente collegato, dove l'antenna è mostrata come una resistenza di carico Rn dei terminali di uscita del generatore o consumatore (trasmettitore o ricevitore). Come si può vedere dallo schema, uno di questi terminali sarà collegato non solo alla resistenza di carico Rn, ma anche a terra tramite il condensatore C, le cui piastre sono il vibratore dell'antenna e la schermatura dell'alimentatore. Pertanto, la simmetria dell'antenna è rotta. Pertanto, per collegare un alimentatore coassiale con un'antenna simmetrica, vengono utilizzati speciali dispositivi adattatori, chiamati anche balun, grazie ai quali si ottiene la simmetria elettrica di ciascuna metà dell'antenna rispetto alla schermatura dell'alimentatore.

Tipo di dispositivo di transizione "coppa di bloccaggio" mostrato in fig. 2a.

Ris.2

In questo dispositivo, i terminali di ingresso 1-2 del vibratore d'antenna sono direttamente collegati ai conduttori interno ed esterno del cavo coassiale, che è posto all'interno della calotta metallica B lungo il suo asse in modo che le pareti della calotta e la guaina di schermatura B del cavo forma una linea coassiale con un'impedenza caratteristica r (le formule per il calcolo dell'impedenza d'onda delle linee coassiali e bifilari sono riportate nella rivista "Radio" N 11 per il 1962). L'impedenza di ingresso di questa linea tra i punti 2 e 3 è:

Quando l=l/4, il valore di Z2,3 è grande, la corrente dal punto 2 al punto 3 non scorrerà e le correnti su entrambi i lati dell'antenna saranno uguali. Se la lunghezza l del vetro B è diversa da l / 4, allora Z2,3 non sarà grande e, come si può vedere dal circuito equivalente in Fig. 2b, la simmetria è rotta: al punto 2 parte della corrente si dirama a terra e le tensioni tra terra e punti 1-2 non saranno più uguali e sfasate. Pertanto, la banda di frequenza operativa di un tale dispositivo di bilanciamento è piccola. Solitamente non supera il 10% del valore della frequenza fondamentale per la quale il dispositivo è progettato.

Ris.3

La banda di frequenza di un dispositivo di bilanciamento con un bicchiere può essere aumentata di introduzione del secondo segmento della linea coassiale con la stessa resistenza d'onda del vetro (Fig. 3a). In questo caso, come si evince dal circuito equivalente (Fig. 3,b), le resistenze dei punti 1 e 2 rispetto a terra saranno uguali, indipendentemente dal loro valore, cioè Z1,2=Z2,3 . Per questo motivo, la potenza dell'antenna sarà simmetrica su un'ampia banda di frequenza. La differenza tra i dispositivi mostrati in Fig. 3 e Fig. 4 è che in questi ultimi due elementi (B e B') sono affiancati, formando una linea bifilare chiusa all'estremità.

L'impedenza di ingresso di questo balun è

dove r' è l'impedenza d'onda della linea a due fili.

Dispositivo di bilanciamento fig.4 semplice nel design, opera in un'ampia banda di frequenza ed è più spesso utilizzato nella pratica amatoriale. Uno dei conduttori di questo dispositivo di bilanciamento è il guscio schermante dell'alimentatore coassiale (elemento B), in quanto il secondo (elemento B') può essere prelevato o un pezzo di cavo da cui è costituito l'alimentatore, oppure un tubo di uguale diametro . Il principale vantaggio di questo dispositivo rispetto al precedente (Fig. 3) è la metà della lunghezza.

Fig. 4 In Fig. 2,3 e 4: A - il nucleo interno del cavo coassiale,
B e B'-treccia esterna del cavo, B e B'- calotte metalliche.

Schema del dispositivo di bilanciamento tipo "U-gomito" mostrato in Fig.5, a. Qui il filo centrale dell'alimentatore coassiale principale è collegato al terminale 1 della metà sinistra del vibratore. Dallo stesso punto viene fornita tensione al terminale 2 della metà destra del vibratore attraverso un pezzo di cavo lungo l/2, dove l è la lunghezza d'onda del cavo (tenendo conto dell'accorciamento). La fase della tensione durante il passaggio di un tratto di cavo con una lunghezza di l/2 si sposta di 180°, pertanto ai terminali del vibratore viene fornita la tensione antifase richiesta. Le guaine di schermatura dei cavi sono interconnesse.

Ris.5

Autore: Ing. K. Kharchenko; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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