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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Effetto dell'antenna feeder. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne. Teoria Il normale funzionamento del percorso antenna-feeder determina in gran parte l'efficacia di una stazione radioamatoriale nel suo insieme. L'effetto discusso in questo articolo può ridurlo in modo significativo, poiché si manifesta nella maggior parte dei progetti di antenne pratici (compresi quelli realizzati in fabbrica). La prima parte dell'articolo rivela le cause dell'effetto antenna feeder e la sua influenza sul funzionamento del percorso antenna-feeder. Nella seconda parte verranno fornite raccomandazioni pratiche per eliminare questa influenza. Quasi tutte le onde corte sono ben consapevoli della situazione in cui il lavoro di trasmissione ha interferito con le apparecchiature elettroniche della casa: la luce al neon si illumina quando viene portata sul corpo del trasmettitore acceso e la ricezione è accompagnata da forti interferenze di origine locale. Queste sono le manifestazioni più sorprendenti dell'effetto antenna feeder a lungo familiare, ma relativamente poco studiato, la cui essenza e caratteristiche sono descritte nell'articolo. L'essenza e le cause dell'effetto antenna dell'alimentatore È consuetudine chiamare effetto antenna il fenomeno della radiazione o della ricezione di onde radio da parte di oggetti non destinati a questo. La linea di alimentazione deve essere utilizzata solo per trasmettere energia ad alta frequenza da un trasmettitore a un'antenna o da un'antenna a un ricevitore. La considerazione delle cause dell'effetto dell'antenna di alimentazione (AEF) inizierà con la modalità di trasmissione. Come sapete, il campo elettromagnetico emesso dall'antenna è creato da correnti alternate che fluiscono attraverso i suoi conduttori costituenti. Quasi sempre l'antenna non è nello spazio libero. Nelle immediate vicinanze (ad esempio, all'interno della lunghezza d'onda l) possono esserci molti oggetti. Si tratta di cavi di alimentazione, linee di trasmissione e comunicazione, alberi conduttivi, supporti e tiranti, tubi, sartiame, raccordi, carrozzerie e fusoliere di veicoli, tetti e pareti di edifici, corpo dell'operatore e superficie del suolo. Se in qualche modo sorgono correnti negli oggetti dell'ambiente (indotte, ad esempio, dal campo vicino dell'antenna), il campo di radiazione creato da queste correnti si sommerà al campo delle correnti dell'antenna. L'antenna insieme all'ambiente sarà chiamata sistema di antenne (AS). In queste condizioni, le caratteristiche degli altoparlanti possono differire notevolmente dalle caratteristiche calcolate dell'antenna stessa. Affinché le caratteristiche degli altoparlanti siano meno dipendenti dall'ambiente, cercano di alzare l'antenna più in alto, installarla più lontano dalle strutture conduttive, realizzare alberi non metallici, controventi. Uno degli oggetti più vicini e fondamentalmente inamovibili dell'ambiente dell'antenna è l'alimentatore che lo alimenta. L'alimentatore più semplice è una linea a due fili aperta. Nel caso ideale, i valori istantanei delle correnti nei fili di linea in qualsiasi sezione dell'alimentatore e in qualsiasi momento sono gli stessi in grandezza e in direzione opposta, cioè la somma delle correnti di entrambi i fili dell'alimentatore in qualsiasi sezione è uguale a zero. Chiameremo tali correnti antifase. Una linea a due fili aperta si irradierà anche in questa condizione, il motivo è la distanza finita d tra i fili della linea. Una linea verticale irradia onde polarizzate verticalmente nel piano orizzontale con massimi nel piano della linea e onde polarizzate orizzontalmente con massimi perpendicolari a questo piano. Il campo di radiazione è proporzionale al rapporto d/l. La radiazione di una linea a due fili è minima con un carico di linea adattato e aumenta notevolmente con una mancata corrispondenza, quando compaiono onde di corrente stazionaria. Il fenomeno descritto (in condizioni di correnti rigorosamente antifase nel sistema di cavi dell'alimentatore) è chiamato effetto antenna dell'alimentatore del 2o tipo (AEF-2) [1]. In pratica si manifesta molto debolmente. Ad esempio, a una frequenza di 145 MHz, una linea da un cavo televisivo KATV (o KATP) con una lunghezza di l / 2 a d \u10d 50 mm irradia un campo circa XNUMX volte più debole a causa di questo effetto di una semionda vibratore ad anello collegato a questa linea. Ci sono molte ragioni per cui la somma delle correnti di tutti i fili nella sezione trasversale della linea di alimentazione può essere diversa da zero. Il diagramma vettoriale (Fig. 1) mostra che con una differenza arbitraria di fase e ampiezza delle correnti I1 e I2 in fili separati, queste correnti possono essere rappresentate come la somma di antifase I1p = -I2p e in fase I1c = I2c componenti (questi ultimi sono talvolta chiamati a ciclo unico). I campi creati dalle correnti di modo comune di diversi fili non vengono compensati (come antifase), ma sommati. Se la lunghezza dell'alimentatore è paragonabile a l, la loro somma può creare una grande radiazione aggiuntiva. Questo fenomeno è chiamato effetto antenna dell'alimentatore del 1° tipo (AEF-1) [1]. È notevolmente più grave di AEF-2, che sarà discusso di seguito.
Poiché l'AEF del 1° tipo (di seguito semplicemente AEF) è associato a correnti di modo comune, il problema di determinarne le cause può essere ridotto a trovare le cause della comparsa delle correnti di modo comune della linea di alimentazione nel modo di trasmissione (in modalità di ricezione, tali correnti sorgono sempre sotto l'influenza di campi elettromagnetici esterni). Si consideri un'antenna a dipolo orizzontale con un alimentatore a due fili senza tener conto della "terra". Assumiamo che l'AU sia costituito solo da un'antenna e un alimentatore. Il campo di radiazione dell'AS in ogni punto dello spazio è la somma vettoriale dei campi creati dalle correnti di tutti i conduttori dell'AS. Il campo totale in ogni punto dipende dalla distribuzione delle correnti lungo i conduttori del sistema. Questa distribuzione a una data frequenza è determinata in modo univoco dalla forma, dalle dimensioni e dal posizionamento dei cavi CA, nonché dal metodo di eccitazione. Considerazioni sufficientemente ovvie portano alla conclusione (confermata dal calcolo e dalla pratica) che con la simmetria geometrica dell'AU e l'eccitazione simmetrica (rigorosamente antifase), anche la distribuzione delle correnti sarà simmetrica sia lungo i fili dell'antenna che lungo i fili di alimentazione. In questo caso, la somma delle correnti di modo comune di tutti i fili di alimentazione sarà uguale a zero. Un esempio di tale caso è mostrato nel modello in Fig. 2a. Le correnti dei fili di un alimentatore simmetrico sono le stesse in ampiezza e antifase, ciò è determinato dalla simmetria dei bracci dell'antenna del vibratore e dalla posizione simmetrica dell'alimentatore simmetrico rispetto a questi bracci, nonché dal collegamento simmetrico di il generatore all'inizio della linea di alimentazione.
Uno qualsiasi dei seguenti motivi può portare alla comparsa di correnti di alimentazione di modo comune: asimmetria dell'antenna (asimmetria geometrica dei bracci, potenza non al centro, Fig. 2,b); asimmetria dell'alimentatore (diversi diametri o lunghezze dei fili, Fig. 2, c); asimmetria del sistema di altoparlanti nel suo insieme (posizione relativa asimmetrica dell'antenna e dell'alimentatore, Fig. 2,d). Se si tiene conto della “terra”, l’asimmetria geometrica dell’AS rispetto alla “terra” (Fig. 2, e) e l’asimmetria elettrica della sorgente rispetto alla “terra” (Z1 non è uguale a Z2, Fig. 2, f) verrà qui aggiunto. Se nella situazione precedente è possibile in linea di principio la completa simmetria, quando un'antenna simmetrica è alimentata da un alimentatore coassiale (fondamentalmente asimmetrico) senza prendere misure speciali, l'AEF-1 è semplicemente inevitabile, sebbene un tale alimentatore sia privo di AEF-2. Una caratteristica della linea coassiale è che alle alte frequenze radio può essere considerata non come una linea a due fili, ma come una linea a tre fili. Le correnti sulla superficie interna ed esterna della guaina del cavo possono differire a causa dell'effetto pelle. Per analizzare le correnti di modo comune sul modello, è possibile rappresentare la superficie esterna della guaina del cavo con un filo e collegare il generatore direttamente all'antenna. Nel caso in cui il conduttore centrale del cavo sia collegato a un braccio di un'antenna simmetrica e la treccia all'altro (modello - Fig. 3, a), quindi anche con una posizione geometricamente simmetrica del cavo rispetto all'antenna , AEF si verificherà nell'altoparlante. Il motivo è l'asimmetria elettrica del collegamento di una sorgente equivalente a un altoparlante geometricamente simmetrico (la sorgente dovrebbe essere una sorgente puntiforme e accesa esattamente al centro dell'antenna, ma a sinistra c'è un braccio dell'antenna e a destra è l'altro più la superficie esterna della guaina del cavo!). In questo caso, la distribuzione della corrente dipende fortemente dalla lunghezza elettrica della superficie esterna della guaina del cavo (a causa dell'isolamento esterno, è circa l'1% maggiore della lunghezza geometrica). Alla lunghezza di risonanza (un numero intero di semionde inclusa la lunghezza di massa per l'estremità inferiore collegata a terra, o un numero intero di semionde più l/4 per l'estremità non collegata a terra del cavo, come nel nostro caso), l'ampiezza massima della corrente di modo comune Ic del cavo è massima e può raggiungere il 43% dell'ampiezza massima della corrente l1 braccio sinistro dell'antenna (Fig. 3b).
In questo esempio, è conveniente mostrare un "meccanismo" semplificato per indurre correnti lungo la superficie esterna della treccia, che aiuterà a presentare più chiaramente i processi fisici che portano all'AEF. Una delle ragioni della corrente di modo comune è ovvia: è una sorgente di eccitazione equivalente, a uno dei terminali di cui è collegato un conduttore esterno. Tuttavia, questo conduttore si trova anche nel campo vicino dei bracci dell'antenna, le cui correnti non sono le stesse. Di conseguenza, c'è un'altra ragione per le correnti di modo comune: asimmetriche, e quindi non compensate nella posizione dell'alimentatore, il campo vicino dell'antenna stessa. Un'idea del genere è, ovviamente, molto primitiva, ma a volte nella pratica di combattere l'AEF, per qualche ragione, questa seconda ragione non viene affatto presa in considerazione. Significativamente asimmetriche rispetto al "terreno" (o tetto) sono le antenne polarizzate verticalmente poste a bassa altezza. Anche se garantiamo la relativa simmetria formale dell'antenna e dell'alimentatore (dipolo verticale quando alimentato lateralmente), l'AEF è inevitabile. Pertanto, durante il funzionamento in trasmissione, le correnti di modo comune dell'alimentatore possono verificarsi per uno dei seguenti motivi principali: - asimmetria elettrica della sorgente di eccitazione AC o di una sorgente equivalente di eccitazione dell'antenna; - asimmetria geometrica del sistema di antenne nel suo complesso: di per sé e rispetto al suolo. Nella modalità di ricezione, sotto l'azione di campi elettromagnetici esterni sulla linea di alimentazione, possono verificarsi nei suoi fili sia correnti antifase che correnti di modo comune. I primi sorgono in linee bifilari aperte e interessano direttamente l'ingresso del ricevitore (AEF di 2° tipo). Le correnti di modo comune si verificano in qualsiasi linea di alimentazione. In virtù del principio di reciprocità, l'effetto di queste correnti sull'ingresso del ricevitore (AEF di 1° tipo) è tanto più forte quanto maggiore è l'intensità relativa delle correnti di modo comune dell'alimentatore di questo AS nella trasmissione modalità. Solo le correnti antifase dell'alimentatore possono agire direttamente su un ingresso del ricevitore correttamente realizzato. Il "meccanismo" per convertire le correnti di modo comune nella modalità di ricezione in correnti antifase è simile a quello descritto sopra per un alimentatore coassiale nella modalità di trasmissione. Uno dei modi è collegare la superficie esterna della treccia con quella interna nel punto di connessione dell'antenna e la seconda - attraverso l'antenna, mediante le correnti di campo vicino di modo comune, che sono asimmetriche per diversi bracci dell'antenna, con altoparlante asimmetrico. Le caratteristiche dell'AU, tenendo conto dell'alimentatore come parte di esso, differiscono dalle caratteristiche calcolate dell'antenna senza tenere conto dell'influenza dell'alimentatore. Pertanto, l'AEF non è solo la ricezione o la trasmissione direttamente dall'alimentatore, quindi il concetto può essere ampliato. L'AEF in senso lato è l'influenza dell'alimentatore sulle caratteristiche del sistema d'antenna (sia in ricezione che in trasmissione). Consideriamo questa influenza in modo più dettagliato. Manifestazioni dell'effetto antenna dell'alimentatore Le manifestazioni più sorprendenti di AEF sono state annotate sopra. Consideriamo queste e altre possibili manifestazioni significative di AEF in modo più dettagliato. A titolo di esempio, prendiamo un vibratore orizzontale a semionda e la nota antenna verticale GP con un'altezza di l / 4 con tre contrappesi della stessa lunghezza, installati con un angolo di 135 "al radiatore. L'impedenza di ingresso di tale un'antenna nello spazio libero e senza tener conto dell'influenza dell'alimentatore è puramente attiva ed è di circa 50 Ohm L'andamento verticale (DN) e la distribuzione delle correnti attraverso i fili del pin (I4) e dei contrappesi (I1 - I2) per questo caso sono mostrate in Fig. 4. Tutte le caratteristiche qui riportate sono ottenute utilizzando simulazioni al computer senza tener conto delle perdite.
Durante la trasmissione, potrebbero esserci le seguenti manifestazioni di AEF. 1. Aspetto della radiazione AS con polarizzazione non fondamentale. Se la polarizzazione principale dell'antenna è verticale e l'alimentatore non è verticale, la radiazione dell'alimentatore apparirà con una componente orizzontale. Se la polarizzazione principale dell'antenna è orizzontale e l'alimentatore non è orizzontale, la radiazione dell'alimentatore apparirà con una componente verticale. Esempio - DN nel piano verticale fig. 5 per un dipolo orizzontale. Componente verticale del campo EQa causa dell'AEF è circa il 30% dell'utile orizzontale Ej. E questo è un effetto molto indesiderabile, ad esempio, per la ricezione televisiva. 2. Cambio in RP con la polarizzazione principale. La radiazione dell'alimentatore con la polarizzazione principale può portare a una variazione significativa dell'RP principale (ad esempio, per antenne verticali sul piano verticale): il fattore di direttività cambia nella direzione principale (può essere una diminuzione o un aumento ), i lobi indesiderati compaiono in altre direzioni. Un esempio è la fig. 6 per antenna GP con lunghezza cavo 9l/4 senza messa a terra. Se il cavo con la polarizzazione principale non si irradia, il modello potrebbe cambiare a causa della violazione della simmetria di eccitazione (Fig. 7 per Eph di un dipolo orizzontale).
3. Modifica della resistenza di ingresso complessa. Per l'antenna GP, a seconda della lunghezza dell'alimentatore coassiale, la componente attiva R della resistenza complessa nei punti di eccitazione Zin = R + jX può variare da 42 a 100 ohm e la componente reattiva X - da -40 a + 17 ohm. 4. Una variazione della resistenza di ingresso è associata a una variazione del rapporto dell'onda stazionaria (SWR) nella linea di alimentazione. Sulla fig. La figura 8 mostra le dipendenze dell'SWR per l'antenna GP a l=10,9 m: 1 - con un "normale" collegamento via cavo all'antenna; 2 - con perfetto "isolamento" della superficie esterna della treccia nel punto di connessione all'antenna. Come si può vedere dai grafici, l'SWR in entrambi i casi dipende dalla lunghezza dell'alimentatore, che non dovrebbe verificarsi in assenza di correnti di modo comune (AEF) e perdite nell'alimentatore [2]. Notiamo qui che sono le correnti di modo comune che portano a un cambiamento nell'SWR (attraverso Zin), ma non viceversa! La dipendenza dell'AEF-2 dall'SWR ha un "meccanismo" diverso.
5. Scarso SWR significa la presenza di una percentuale significativa di onde stazionarie nelle correnti di alimentazione che non sono coinvolte nel trasferimento di energia RF. In un cavo reale le perdite aumentano, di conseguenza diminuisce l'efficienza del sistema antenna-feeder. Le stesse correnti di modo comune portano anche a ulteriori perdite di energia fornita all'AC. 6. Deterioramento di DN e SWR, diminuzione dell'efficienza riduce il potenziale energetico del ponte radio. La gamma di ricezione affidabile diminuisce e, per ottenere la qualità di comunicazione calcolata, è necessario aumentare la potenza. E questo è un costo aggiuntivo di energia. Allo stesso tempo, si aggravano i problemi sui punti 7-9. 7. La modifica del modello porta alla comparsa di radiazioni in direzioni impreviste, che possono creare interferenze intense o livelli di campo inaccettabili secondo gli standard sanitari. 8. Se l'alimentatore si trova vicino ad altre linee, ad esempio linee elettriche o telefoniche, la presenza di un collegamento induttivo con esse in presenza di AEF può comportare serie difficoltà nel garantire il funzionamento congiunto della stazione radio con altri mezzi elettronici (forte interferenza reciproca durante la trasmissione e la ricezione). 9. In prossimità dell'alimentatore del dispositivo trasmittente può sorgere un notevole campo elettromagnetico, paragonabile ai campi in prossimità delle parti attive dell'UA. Tutto ciò che riguarda i cambiamenti nelle caratteristiche generali degli altoparlanti trasmittenti vale anche per gli altoparlanti riceventi (DN, impedenza di ingresso, SWR, efficienza). Fonti esterne di interferenza con polarizzazione non primaria o nell'area dei lobi aggiuntivi del diagramma di radiazione, o vicino all'alimentatore, in presenza di un AEF, creeranno un ulteriore sfondo di interferenza durante la ricezione. Notiamo alcune caratteristiche generali della manifestazione di AEF: 1. L'AEF si manifesta più fortemente con dimensioni risonanti dell'alimentatore e più debole - con dimensioni non risonanti. 2. La natura della variazione di RP in presenza di AEF dipende dalla lunghezza dell'alimentatore. Più lungo è l'alimentatore verticale, più il DN diventa rientrato sul piano verticale. 3. L'amplificazione dell'AS nella direzione principale in presenza dell'AEF può essere sia maggiore che minore che senza tener conto dell'AEF. 4. L'AEF si manifesta più forte, più forte è il campo vicino dell'antenna è l'alimentatore. In questo senso, l'antenna GP considerata è una delle più vulnerabili. 5. Per le antenne a vibrazione (dipolo), AEF è più pronunciato rispetto a quelle ad anello. 6. Per le antenne polarizzate verticalmente, l'AEF appare più spesso e più forte rispetto alle antenne polarizzate orizzontalmente. 7. L'influenza dell'alimentatore sulle caratteristiche dell'AU è maggiore, minore è la dimensione dell'antenna e minore è la sua efficienza. Pertanto, l'AEF è molto pericoloso per le antenne elettricamente piccole. 8. L'AEF è particolarmente pericoloso per le antenne altamente direzionali e, in particolare, DF. 9. La manifestazione di AEF nel ricevere AS non è minore, ma anche più grave che nel trasmettere. È stato per la ricezione degli altoparlanti che è sorto per la prima volta questo problema. Misure di prevenzione e mitigazione dell'AEF I modi per indebolire l'AEF sono in gran parte determinati dalle ragioni che lo causano. Sono discussi nella prima parte dell'articolo. Si noti che l'AEF può essere completamente eliminato solo in teoria. Pertanto, i termini "prevenzione" e "soppressione" dovrebbero essere intesi come modi diversi per ridurre gli effetti dannosi dell'AEF, rispettivamente, nelle fasi prima e dopo l'installazione dell'antenna. Nello stesso ordine sono elencate le modalità di mitigazione in generale e per ogni specifica situazione: progettazione - installazione - esercizio. Per partenze a due fili simmetriche in un AS simmetrico con collegamento simmetrico (in assenza di correnti di modo comune), l'AEF del 2° tipo può essere notevolmente indebolito in vari modi e le loro combinazioni:
Per eventuali alimentatori, la lotta contro l'AEF di 1° tipo è più essenziale, particolarmente pericolosa e associata alla presenza di correnti di modo comune nell'alimentatore. In primo luogo, diamo una breve panoramica dei mezzi tecnici idonei ad eliminare AEF di 1° tipo. In sostanza, questa è una lotta con la comparsa di correnti di modo comune nella modalità di trasmissione o con la loro trasformazione in correnti antifase nella modalità di ricezione. Dispositivi di bilanciamento o dispositivi per interfacciare sistemi simmetrici con quelli asimmetrici (per brevità utilizzeremo l'abbreviazione inglese BALUN - da balance-to-unbalanced). Nella modalità di trasmissione, le condizioni di simmetria elettrica [3] sono determinate dalle uguaglianze (Fig. 10): Z1=Z2; (uno) U1=U2; (2) l1=l2; (3) la=libbra; (quattro) lc=0. (cinque)
Esistono più di 100 [3] varietà di BALUN e molte diverse classificazioni, tra le quali la più semplice è la più interessante per i nostri scopi. La maggior parte di questi dispositivi può essere divisa in due gruppi [4]: il primo - fornendo U1=U2 (tensione BALUN, V-BALUN); il secondo - fornendo I1=I2 (BALUN corrente, C-BALUN). Il primo gruppo comprende, ad esempio, i ben noti trasformatori a U di piccole dimensioni [5] su nuclei magnetici in ferrite (Fig. 11, a), il secondo gruppo comprende dispositivi che bloccano i tic di modo comune. Sono entrambi risonanti (vetro a quarto d'onda) e aperiodici (tipo a strozzatura). Questi ultimi sono talvolta realizzati anche su nuclei magnetici in ferrite (Fig. 11b, vedi [6]). A rigor di termini, i primi garantiscono l'uguaglianza dell'EMF nei circuiti con Z1 e Z2, quindi la condizione (2) è valida solo quando la condizione (1) è soddisfatta. Per i sistemi simmetrici, la condizione (1) è soddisfatta. Ma questi ultimi rappresentano semplicemente una grossa resistenza per l'attuale Ic (e solo per essa). Pertanto, possiamo supporre che la corrente Ic nel punto di connessione del cavo all'antenna sia prossima allo zero, quindi I1~I2. Tuttavia, abbiamo eliminato solo una causa delle correnti di modo comune. In un altoparlante asimmetrico (con asimmetria geometrica o con eccitazione asimmetrica), il campo vicino ancora non compensato dell'antenna agisce sulla superficie esterna della treccia.
I dispositivi di isolamento (Line Isolator, LI) vengono utilizzati per separare elettricamente la superficie esterna della guaina dell'alimentatore in sezioni non risonanti al fine di attenuare le correnti di modo comune indotte dal campo vicino in un altoparlante sbilanciato. Per fare ciò, sul percorso delle correnti di modo comune, è necessario fornire una grande resistenza in più punti con un intervallo di l / 4. Come LI, possono essere utilizzati dispositivi di arresto sia risonanti che aperiodici del tipo C-BALUN 1:1 (Fig. 11, b e c). In effetti, C-BALUN 1:1 è un isolante di linea utilizzato per il bilanciamento. È stato stabilito che per una buona efficienza di LI aperiodico, l'impedenza dell'avvolgimento dell'induttore deve essere di almeno 2 ... 3 kilo-ohm. Se non è possibile realizzare un'induttanza compatta su un anello di ferrite da un cavo spesso, è possibile realizzare una bobina da un cavo senza circuito magnetico o inserire una piccola induttanza secondo la fig. 11b, avvolta con una linea a due fili corrispondente all'impedenza d'onda del cavo e alla potenza del trasmettitore. Un tale dispositivo non porta a grandi perdite, poiché con una grande resistenza, la corrente di modo comune è trascurabile. Il circuito magnetico in questo caso non è fortemente magnetizzato, cosa che però è tipica di tutti i LI e dispositivi di bilanciamento di questo tipo. Gli assorbitori di onde di corrente superficiale di modo comune su un alimentatore coassiale sono realizzati utilizzando rivestimenti di materiali ferromagnetici o dielettrici con perdita. Un esempio è l'installazione di anelli o tubi di ferrite su un alimentatore coassiale. Per una buona attenuazione sulle bande KB sono necessari 50-70 anelli di ferrite (Fig. 12) con una permeabilità magnetica iniziale m=400...1000. Lo spazio tra la guaina del cavo e l'anello dovrebbe essere il più piccolo possibile. Un assorbitore di questo tipo può essere considerato un isolatore lineare distribuito con perdite.
Un significativo indebolimento della corrente di modo comune si verifica anche quando è presente un dielettrico con perdite attorno al cavo (acqua, terreno, cemento). Puoi verificarlo anche avvolgendo le dita attorno al punto del cavo con l'antinodo di tensione. In questo senso si consiglia di far passare il cavo non nello spazio libero, ma nel condotto di ventilazione (lungo la parete, nel terreno, ecc.), senza dimenticare gli speciali rivestimenti del cavo con mescole contenenti grafite. Considera possibili misure e mezzi per combattere l'AEF-1 in diverse situazioni. 1. Antenna simmetrica, alimentatore simmetrico: - garantire la simmetria geometrica dell'UA rispetto al suolo; - garantire la simmetria elettrica di collegamento dell'AU (alimentatore) alla stazione radio (in particolare, BALUN tra l'alimentatore e la stazione radio, se non è previsto il collegamento di un alimentatore simmetrico alla stazione). 2. Antenna simmetrica, alimentatore sbilanciato (coassiale): - dispositivi di bilanciamento: V-BALUN con un altoparlante geometricamente simmetrico (Fig. 13, a), tuttavia, con un altoparlante significativamente asimmetrico, questo non aiuterà (Fig. 13, b) e sarà richiesto C-BALUN;
- Isolamento HF della superficie esterna della treccia di alimentazione nel punto di connessione all'antenna - si tratta in realtà di C-BALUN (Fig. 13, c per un cavo non risonante; Fig. 13, d per uno risonante) ; - frammentazione della superficie esterna della treccia feeder lungo l'HF (una serie di isolatori di linea HF LI, almeno due, con passo l/4, a partire dall'antenna); - Assorbitori d'onda di modo comune (anelli di ferrite); - bilanciamento geometrico dell'AU (in presenza di un dispositivo di bilanciamento); - selezione della lunghezza non risonante dell'alimentatore (Fig. 13, c). 3. Antenna sbilanciata, alimentatore bilanciato (non spesso, ma usato): - garantire la simmetria geometrica dell'UA; - garantire il collegamento simmetrico dell'alimentatore su entrambi i lati. 4. Antenna sbilanciata, alimentatore sbilanciato (una delle combinazioni più comuni e i più vulnerabili dispositivi di bilanciamento come V-BALUN non si salva qui): - C-BALUN nella funzione di isolatore di linea nel punto di connessione dell'alimentatore all'antenna (prevede lc=0 a questo punto - la misura qui è necessaria, ma il più delle volte insufficiente); - contrappesi a quarto d'onda, manicotti sulla guaina del cavo, induttanze di bloccaggio, passanti e bobine; - frammentazione della superficie esterna della treccia di alimentazione lungo l'HF (una serie di isolatori lineari HF LI in eventuali antinodi di corrente attraverso l/4); - assorbitori di onde di corrente di modo comune (anelli di ferrite); - selezione della lunghezza non risonante dell'alimentatore. Alcuni esempi di caratteristiche dell'antenna GP sono riportati nella Figura 14:
a - senza soppressione AEF, lunghezza risonante; b - effetto della selezione della lunghezza del cavo non risonante; c - C-BALUN a lunghezza risonante; d - C-BALUN più LI; e - C-BALUN più due LI (confrontare con Fig. 4 senza AEF). La messa a terra può indebolire significativamente l'AEF, ma non sempre, ma solo se si verifica il passaggio a una lunghezza non risonante della linea di alimentazione + filo di terra. Se, in assenza di messa a terra, il vostro cavo ha già una lunghezza non risonante (che di per sé non garantisce l'assenza di AEF), allora in presenza di messa a terra, la lunghezza effettiva dell'alimentatore e delle linee di terra potrebbe avvicinarsi a risonante. Inoltre, nei casi in cui è lontano da terra o il filo di terra viene utilizzato per altre apparecchiature, è consigliabile abbandonare del tutto la messa a terra RF, mantenendo solo la messa a terra di protezione (per proteggere dagli effetti di cortocircuiti ed elettricità statica). Lo strumento più semplice per un buon disaccoppiamento RF dalla rete e dalla linea di terra è un'induttanza del filtro su un anello di ferrite dai fili paralleli della rete e di terra (Fig. 15).
Sulla fig. 16 mostra lo schema generale di soppressione di AEF con i mezzi tecnici sopra discussi.
Elenchiamo le direzioni generali della lotta contro AEF: - anticipare ed eliminare la possibilità di AEF in fase di progettazione; - adottare le misure massime ragionevoli per prevenirne il verificarsi; - una buona soppressione dell'AEF è assicurata dall'uso combinato di molte delle misure di cui sopra; - dopo l'installazione dell'AU, verificare la presenza di AEF e, se necessario, depotenziarla con i mezzi a disposizione; - effettuare un monitoraggio continuo o periodico dell'AEF nel processo di funzionamento; - è assolutamente necessario sopprimere l'AEF per motivi di sicurezza quando la potenza del trasmettitore è superiore a 100W. Controlli AEF del 1° tipo Per testare, monitorare ed eseguire lavori per sopprimere l'AEF, sono necessari strumenti di controllo. Nella modalità di trasmissione, il controllo viene effettuato utilizzando gli indicatori più semplici. La più semplice è una lampadina al neon. Un indicatore a puntatore delle correnti di modo comune può essere realizzato sulla base di un trasformatore di corrente su un circuito magnetico anulare in ferrite di grado M55NN-1, dimensioni K65x40x6 (Fig. 17, a). L'avvolgimento primario è un cavo infilato in un anello, l'avvolgimento secondario - L1 ha 10 giri di filo PEV-2 con un diametro di 0,15 mm. È auspicabile rendere regolabile la sensibilità della testina di misurazione. L'anello viene spostato lungo il cavo in modo che sia sempre al centro dell'anello (Fig. 18, a)
L'indicatore a puntatore del campo elettrico (vedi Fig. 17, b) è abbastanza semplice da realizzare. La lunghezza dei bracci WA1, WA2 dell'antenna non è superiore a 20 cm Quando si sposta l'estremità di uno dei bracci lungo il cavo (Fig. 18, a), è necessario assicurarsi che la distanza tra questa estremità e il cavo non cambia. Naturalmente sono possibili anche altri tipi di indicatori: con circuito magnetico staccabile, con schermo elettrostatico, risonante o a banda larga, con amplificatore, luce o suono, ecc. Spostando l'indicatore lungo l'alimentatore in modalità di trasmissione, seguirne la reazione. In presenza di un AEF è possibile determinare la posizione e valutare i livelli di antinodi (massimi) di corrente o di tensione. Il controllo dell'AEF nella modalità di trasmissione viene effettuato anche con l'ausilio di strumenti, utilizzando un generatore di laboratorio (GSS) e un ricevitore (Fig. 18, a). Tuttavia, il risultato potrebbe non corrispondere all'AEF reale se il generatore di segnale è posizionato e collegato a terra in modo diverso rispetto al trasmettitore. È molto più comodo controllare l'AEF in modalità di ricezione (Fig. 18,6). Qui l'antenna è collegata al suo ricevitore, devi solo assicurarti che se il generatore non è collegato al cavo, il segnale del generatore non entri nel ricevitore attraverso l'antenna.
Utilizzando l'AEF In generale, si ritiene che l'AEF sia sempre un male per tutti. Ma a volte, con l'aiuto di una distribuzione creata artificialmente della corrente di modo comune dell'alimentatore, è possibile migliorare alcune caratteristiche dell'UA (di norma, a costo di degradarne altre). Utilizzo dell'AEF per migliorare l'SWR selezionando la lunghezza dell'alimentatore. Un alto SWR può danneggiare il trasmettitore se non ha una protezione automatica (bassa potenza o semplicemente spegnimento). I radioamatori hanno notato da tempo che a volte è possibile ottenere un miglioramento dell'SWR modificando la lunghezza dell'alimentatore. Tuttavia, non tutti rappresentano correttamente la natura di un tale fenomeno. Ciò è spiegato dalla dipendenza della complessa impedenza di ingresso dell'altoparlante, e quindi dell'SWR, dalla lunghezza dell'alimentatore in presenza di un AEF (vedi Fig. 8 nella prima parte dell'articolo). In particolare, può verificarsi una diminuzione dell'SWR quando si passa da una lunghezza di cavo risonante a una non risonante (facilmente verificabile tramite un indicatore). È possibile che la soluzione migliore in questo caso sia eliminare le cause dell'AEF in modi più efficaci, descritti sopra. Utilizzo di DEF per migliorare il diagramma di radiazione. Analizzando la dipendenza del guadagno delle antenne verticali dalla lunghezza del feeder, si può notare che l'AEF non sempre porta al deterioramento. Se il campo nella giusta direzione e con la giusta polarizzazione dalle correnti di alimentazione viene sommato in fase con il campo dalle correnti di antenna, si può ottenere un guadagno aggiuntivo. Gli esempi più sorprendenti e utili di questo miglioramento sono la creazione di un contrappeso simmetrico dalla sezione di alimentazione per formare antenne verticali con una lunghezza totale di 2xl / 4, 2xl / 2 e 2x5l / 8. Nel caso più semplice, ciò avviene utilizzando un'induttanza di intercettazione con una resistenza induttiva di almeno 2000 ohm. Per attenuare bene le correnti che attraversano l'alimentatore nella sua parte "non utilizzata", si consiglia di installare una o due più di tali induttanze al di sotto di quella principale ad intervalli di l / 4. Di conseguenza, puoi avvicinarti ai diagrammi ideali sul piano verticale (Fig. 19). Per le antenne verticali, questo è forse il modo più semplice per migliorare le prestazioni degli altoparlanti quando alimentati dal basso. È solo necessario assicurarsi che non ci siano risonanze parassitarie dell'albero e dei ragazzi.
L'assenza di un AEF evidente è il primo e principale requisito per qualsiasi sistema di alimentazione di antenne [8]. L'antenna dell'impianto radio dovrebbe essere l'unica sorgente e ricevitore di emissione radio. I problemi associati all'AEF sono piuttosto seri e devono essere risolti già in fase di progettazione dei dispositivi di alimentazione dell'antenna. Quando si sviluppano antenne, dovrebbero essere forniti dispositivi per ridurre l'AEF. I produttori di antenne dovrebbero sviluppare linee guida appropriate per l'installazione dell'antenna e la posizione dell'alimentatore. È importante che gli utenti conoscano le cause e le manifestazioni dell'AEF, siano in grado di prevenirle e controllarle e di affrontarle. La possibilità della comparsa di forti campi vicino all'alimentatore deve essere presa in considerazione nel determinare la sicurezza elettromagnetica, redigendo un passaporto sanitario. Letteratura 1. Pistohlkors A. A. Antenne riceventi. - M.: Svyaztekhizdat, 1937.
Autori: Anatoly Grechikhin (UA3TZ), Dmitry Proskuryakov, Nizhny Novgorod; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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