Antenna Fox 144 MHz di piccole dimensioni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne VHF

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Anche prima della pubblicazione, nel processo di discussione tra gli atleti radiofonici, un articolo di uno specialista in tecnologia delle antenne, candidato alle scienze tecniche KP Kharchenko, ha suscitato polemiche. Maestro di sport di classe internazionale, vincitore multiplo di competizioni di varie scale (compresi i campionati europei), residente a Gorky A.I. Grechikhin ha definito l'idea alla base del design proposto "molto interessante e originale". Ha anche notato la semplicità del dispositivo.

Non meno esperto atleta, candidato alle scienze fisiche e matematiche, il moscovita VN Verkhoturov ritiene che la creazione di un'antenna che fornisca la possibilità di trovare la direzione al minimo "potrebbe essere di serio interesse per gli atleti".

Ci sembra anche che questa antenna di piccole dimensioni possa avere un grande vantaggio rispetto a un "canale d'onda" piuttosto ingombrante - dopotutto, spesso un "cacciatore" in cerca di una "volpe" deve letteralmente guadare attraverso fitti boschetti.

Tuttavia, entrambi gli atleti (il maestro dello sport di Sverdlovsk AS Partin si unisce a loro) hanno criticato il design. Quindi, hanno espresso dubbi sull'opportunità di posizionare l'antenna sulla testa dell'atleta: non è molto conveniente, specificando la direzione durante il movimento, ruotare continuamente la testa (ma è possibile, a quanto pare, sviluppare una tecnica di ricerca diversa?) . Inoltre, secondo le regole della competizione, dicono che non solo la polarizzazione verticale, per la quale è progettata l'antenna, ma anche la polarizzazione orizzontale è possibile (beh, è ​​abbastanza semplice: basta posizionare i vibratori in orizzontale). Insomma, quasi tutte le affermazioni critiche sono state contro-argomentate. E, soprattutto, se lo si desidera, il design dell'antenna può essere modificato adattandolo per essere portato nelle mani.

Preoccupazioni più serie sono legate all'inevitabile influenza sui parametri del sistema (in particolare sulla simmetria) della capacità variabile rispetto al suolo, con una bassa altezza effettiva dell'antenna, con la sua sensibilità ai segnali riflessi. .Solo un'operazione pratica può dissipare queste paure.

Gli editori condividono l'opinione di A. I. Grechikhin secondo cui questa antenna è "una proposta interessante che può essere applicata allo sviluppo". Ci auguriamo che l'articolo pubblicato possa essere utile per i radioamatori.

I cacciatori di volpi devono avere a disposizione attrezzature che consentano loro di scegliere la direzione della "volpe". Questo problema viene risolto dalle antenne in combinazione con il dispositivo ricevente. Ci sono due modi per costruire tali antenne. Nel primo caso, l'antenna deve avere un diagramma unidirezionale pronunciato e la direzione data viene selezionata in base al segnale massimo ricevuto confrontando i segnali delle direzioni vicine e scegliendo quella desiderata. Nel secondo caso, c'è un minimo profondo nella configurazione dell'antenna. Anche qui la direzione desiderata è determinata dal confronto e dalla selezione, ma già dal minimo del segnale.

Se analizziamo entrambe le opzioni, allora la seconda sembra teoricamente più preferibile, se non altro perché nel primo caso, per ottenere un diagramma di radiazione stretto, è necessaria un'antenna "grande", solitamente commisurata alla lunghezza d'onda. Inoltre, è più difficile determinare la direzione della "volpe" quando ci si avvicina ad essa con il segnale massimo che con il minimo.

Questo articolo propone una variante per costruire una piccola antenna con un minimo pronunciato nel diagramma di radiazione. Viene proposta anche una soluzione costruttiva del dispositivo ricevente, che permette all'atleta di liberare le mani, il che ovviamente aumenterà la sua manovrabilità.

Per comprendere il principio di funzionamento dell'antenna, passiamo alla Fig. 1, a (nel testo). Mostra un segmento di una linea lunga omogenea, che include due generatori identici condizionali G1 e G2 di oscillazioni ad alta frequenza. O è il centro della linea, U è la curva di distribuzione della tensione lungo la linea. Se i generatori sono in fase, il massimo (antinodo di tensione) cade a metà della linea. Se la fase delle oscillazioni del generatore G2 è in ritardo rispetto alla fase delle oscillazioni del generatore G1, la curva di distribuzione della tensione nella linea si sposterà di un certo angolo j, come mostrato in Fig. 1b. Se, al contrario, la fase delle oscillazioni del generatore G2 è in anticipo rispetto alla fase delle oscillazioni del generatore G1, allora la curva di distribuzione si sposterà nella direzione opposta, come mostrato in Fig. 1c. Se accettiamo di determinare la tensione nella linea accendendo il dispositivo ai punti 3-4, possiamo vedere che |U3|> &|U1| e U2=0.

Riso. 1. Il principio di costruzione di un'antenna.

Come i generatori condizionali considerati, possono agire due antenne identiche, ad esempio dipoli (Fig. 1, d). In questo caso, le fasi di oscillazione nella linea dipenderanno dalla direzione di arrivo delle onde radio. In Fig. 1d, le frecce mostrano tre direzioni: I - le onde radio arrivano a entrambe le antenne contemporaneamente; II - nel percorso di propagazione delle onde radio, l'antenna 1 si trova prima e dietro di essa l'antenna 2; III - al contrario, l'antenna 2 è davanti e 1 è dietro. Misurando lo stesso strumento nella semionda della tensione nella sezione distanziata dall'antenna 1 ad una distanza j in gradi elettrici, otteniamo, rispettivamente, tutti i casi sopra considerati.

Quindi, senza conoscere in anticipo la direzione di arrivo delle onde radio, la si può trovare ruotando un sistema di due antenne fino a quando il dispositivo ai punti 3-4 mostra una tensione minima nella linea. In questo caso, ovviamente, la direzione di propagazione delle onde radio coincide con la direzione II. Il diagramma di radiazione di un tale dispositivo antenna-feeder sarà di tipo cardioide. Supponendo che il segnale "volpe" sia distinguibile al livello di rumore del ricevitore, quando l'antenna è rivolta ad esso di un certo angolo rispetto alla direzione zero, è possibile trovare quella zona morta, all'interno della quale una delle direzioni è sicuramente quello desiderato. Man mano che ci si avvicina al trasmettitore (con l'aumento del livello di radiazione), la zona morta diminuirà e la direzione desiderata verrà determinata in modo più accurato.

È possibile implementare il metodo descritto per la realizzazione di un'antenna e di un ricevitore, utilizzando come esempio la variante costruttiva mostrata in Fig. 2. Ecco una vista generale del dispositivo, realizzata sotto forma di auricolare.

Fig.2. Vista generale del dispositivo ricevente "fox"

Si basa su un telaio metallico 1 e archi - trasversale 11 e longitudinale 12. Nell'area in cui gli archi si intersecano è installata anche una custodia metallica 2 per il ricevitore. Se le dimensioni delle batterie non possono essere collocate all'interno della custodia del ricevitore, vengono fissate sull'arco longitudinale 12 (due batterie - 3). Il carico del ricevitore sono i telefoni 8, incorniciati da cuscinetti morbidi e insonorizzati, ai quali sono cucite le cinghie 9 per fissare la cuffia sotto il mento. I telefoni attraverso distanziatori sono fissati alle estremità dell'arco trasversale 11. Sulle parti frontale e occipitale del telaio 1 sono posizionati e fissati rigidamente due isolatori di antenna 4. Gli isolatori di antenna fissano le antenne 5 del tipo a perno. Alle estremità delle antenne sono presenti le boccole di regolazione 13. I terminali di potenza di entrambe le antenne sono collegati dalla linea 7 (linea l in Fig. 1, d), la linea 6 collega l'ingresso del ricevitore alla linea 7 attraverso un tee 10 (punti 3 e 4 in Fig. 1, d). Il ricevitore deve avere un'elevata impedenza di ingresso (in modo da non deviare la linea). Un segmento più lungo della linea 7 in una forma piegata (zigzag) viene posato sul telaio 1.

Nella fabbricazione della struttura, si dovrebbe cercare la massima simmetria attorno all'asse verticale che passa per il centro del telaio. Il mancato rispetto di questo requisito comporterà una distorsione della simmetria nel diagramma di radiazione ed errori nella determinazione della direzione.

Riso. 3. Elementi dell'auricolare

Sulla fig. 3 mostra le dimensioni degli elementi che compongono la base della cuffia. La dimensione S è importante solo in quanto determina la distanza in frazioni di lunghezza d'onda nella linea 7 dall'antenna frontale al punto in cui viene attivata la linea 6. La dimensione geometrica del segmento di linea 7 è determinata come

l₁=S/2e

dove e è il fattore di velocità. Per un cavo coassiale con riempimento in polietilene, e = 1,51-1,52, quindi, per la nostra opzione l₁=70 mm. La lunghezza totale della linea è la metà della lunghezza d'onda media, tenendo conto dell'accorciamento dell'onda nel cavo. Con lav=2,07m l=680 mm.

Se si aggiunge alla lunghezza totale l lungo la stessa lunghezza di 80 mm su ciascun lato, questo aumenterà l₁ fino a 150 mm per un posizionamento più conveniente del tee 10 all'intersezione degli archi.

Se il dispositivo antenna-feeder potesse essere realizzato senza errori ed elettricamente rigorosamente simmetrico, la produzione sarebbe completata.

Tuttavia, ciò non può essere fatto immediatamente e nei punti in cui la linea b è collegata alla linea 7, le tensioni del segnale delle antenne o non sono uguali in ampiezza o lo sfasamento tra loro non è uguale a 180 °, quando la radio le onde provengono dalla direzione "zero". Sia quello, sia l'altro non consentono di ricevere la tensione risultante uguale a zero. Questo è illustrato nella figura. 4. Qui i vettori 1 e. 2 rappresentano le tensioni provenienti rispettivamente dalla prima e dalla seconda antenna, l'angolo a è lo sfasamento. La tensione risultante è un vettore rosso. Sulla fig. 4, e le tensioni 1 e 2 sono uguali in ampiezza, ma non rigorosamente sfasate, in fig. 4, b, le tensioni sono antifase, ma le loro ampiezze non sono uguali tra loro, in fig. 4, le tensioni non sono sfasate e non sono uguali in ampiezza. In tutte queste posizioni, lo stress risultante è diverso da zero e solo in Fig. 4, d soddisfa le nostre esigenze.

Fig.4. Diagramma vettoriale di un dispositivo antenna-feeder

Non è così facile fornire entrambe queste condizioni in un vero e proprio dispositivo antenna-feeder, poiché quando, ad esempio, cambia la lunghezza dell'antenna, cambiano contemporaneamente sia la fase che l'ampiezza del segnale proveniente da essa. È necessaria almeno un'altra regolazione, fornendo un cambiamento solo nella fase (o solo nell'ampiezza). Solo la fase può essere modificata ampliando gli assi dei vibratori l'uno rispetto all'altro (modificando la taglia S) o cambiando il punto di connessione della linea 6 alla linea 7. Come si può modificare strutturalmente il punto di connessione è mostrato in fig . 5 e 6.

Fig.5. Terminare le estremità del cavo trunk

La lunghezza totale della lenza (lungo la treccia) è di 840 mm. Le estremità Dl, identiche su entrambi i lati, sono necessarie per l'annegamento negli isolanti. Qui 1 è il conduttore centrale del cavo, 2 è la parte sporgente del suo isolamento in polietilene, 3 è una staffa che copre la treccia e viene saldata ad essa (funge da contatto e trattiene la treccia). Queste staffe devono essere saldate al telaio dell'auricolare. Ad una distanza di 150 mm dall'estremità della staffa 3 adiacente all'antenna frontale, è opportuno effettuare un taglio lasciando scoperto il conduttore 1 per circa 50 mm. Anche la treccia del cavo nella sezione deve essere annegata nelle staffe 3 e saldata alla piastra di rame (ottone) 4. Questo taglio servirà successivamente come segmento di linea per la compensazione di fase.

Fig.6. Metodo per regolare la fase del segnale ricevuto

Sulla fig. 6 mostra una trama; headset che ospita questo nodo. Qui 12 è un segmento dell'arco trasversale, 7 è un segmento del cerchio. Il telaio e l'arco trasversale sono fissati tra loro e hanno un contatto elettrico. La piastra 4 è fissata al cerchio con rivetti 9 in modo che vi sia uno spazio vuoto tra esso e il cerchio. Il cavo 5 è posato lungo il telaio. La treccia dell'estremità del cavo di linea 6 è ricoperta da una staffa 11 fissata sulla piastra 10, il cavo 6 è posato sull'arco trasversale 12 e la seconda estremità è collegata al ricevitore. La piastra 10 è saldamente inserita nella fessura formata dalle parti 4 e 7, i conduttori centrali 1 e 8 sono collegati. La parte sporgente dell'isolamento in polietilene 13 protegge il conduttore 8 da un cortocircuito con la piastra 4. Spostando la piastra 10 lungo l'asola, e con essa il conduttore 8, è possibile modificare il punto di commutazione della linea 6, selezionando così la fase desiderata.

La regolazione viene effettuata in più passaggi, utilizzando il metodo delle approssimazioni successive. Modificando la lunghezza del vibratore di una delle antenne, cercano di selezionare una posizione tale per accendere le linee in modo che all'ingresso del ricevitore il segnale sia uguale a zero (o abbia un minimo netto). In questo caso l'auricolare deve essere orientato correttamente verso il trasmettitore. Non si devono toccare i conduttori di linea al momento della misurazione, in modo che non vi sia violazione della simmetria elettrica del sistema. Una volta ottenuto il risultato, è necessario registrare le dimensioni e le posizioni risultanti. Le parti aperte delle linee (il taglio) devono essere coperte con un coperchio (può essere dielettrico) e tutte le sezioni dei cavi devono essere fissate al cerchio e all'arco con nastro isolante.

Il cerchio e gli archi della cuffia possono essere realizzati con nastro di rame o ottone, vibratori dell'antenna - da nastro o filo flessibile, isolanti - da qualsiasi dielettrico ad alta frequenza, per il collegamento delle linee è possibile utilizzare quasi tutti i tipi di cavo coassiale. Comodo design diviso dell'isolante. La metà interna dell'isolatore viene posizionata sulla parte sporgente 2 (Fig. 5) del cavo dopo che la staffa 3 è stata saldata al telaio. La parte esterna dell'isolante viene applicata alla parte interna dopo che il vibratore dell'antenna è stato saldato al conduttore centrale della linea. È possibile fissare tra loro le parti dell'isolante con l'aiuto di bulloni.

Tutte le parti metalliche della cuffia devono avere un contatto elettrico tra loro, le trecce delle linee di alimentazione sono elettricamente chiuse a quelle parti della cuffia a cui sono adiacenti; la treccia della linea 6 (Fig. 2) deve essere dissaldata sul corpo della ricevente. Per mantenere la simmetria elettrica del dispositivo, è opportuno posare segmenti di cavo "inattivi" che imitino esattamente le linee 7 e 6 (Fig. 2), ma sui lati opposti dell'auricolare.

Il sistema antenna-feeder può essere sintonizzato solo all'aperto, ad una distanza dal trasmettitore di almeno 10-15 m, nella sezione lineare delle caratteristiche del ricevitore. Nell'area di misurazione non dovrebbero esserci edifici e oggetti dai quali il segnale del trasmettitore potrebbe essere riflesso e arrivare alle antenne da altre direzioni. La presenza di queste riflessioni degraderà la qualità dell'accordatura o addirittura la renderà impossibile.

Fig.7. Schema dell'antenna a diverse distanze dalla "volpe"

Per i ricevitori con dispositivo di soglia (limitato da un dato livello di segnale), il diagramma di radiazione prelevato dal livello del segnale di uscita avrà il carattere mostrato in Fig. 7, a - 7, in successione, mentre si avvicinano alla "volpe".

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

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