Trasmettitori autoradio. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Quando si utilizzano trasmettitori radio nelle automobili, il compito più difficile è l'implementazione dell'antenna. Questo articolo discute l'uso di una carrozzeria come antenna ricevente-trasmittente nascosta e coordinata in relazione alle gamme delle comunicazioni radio personali (27 MHz) e di servizio (150 ... 180 MHz). Panoramica dei tipi esistenti di antenne automobilistiche. Le dimensioni minime del radiatore effettivo devono essere almeno L/4, cioè 2,7 m per 27 MHz. Con una diminuzione delle dimensioni, la sua efficienza diminuisce molto, in proporzione al quadrato dell'accorciamento. Quando l'antenna è in trasmissione, la sua bassa efficienza riduce irrevocabilmente la potenza irradiata e, di conseguenza, riduce la portata radio.

È auspicabile che l'antenna sia nascosta e inaccessibile per influenzarla dall'esterno (il dirottatore romperà prima l'antenna esterna e il dispositivo di sicurezza radio diventa inutile). Per risolvere questo problema, di norma, viene utilizzata un'antenna elicoidale corta, situata all'interno dell'abitacolo vicino al vetro. In realtà è un pin L / 4 piegato, ma da allora è inserito all'interno di un corpo metallico, la sua efficacia è notevolmente ridotta per effetto di schermatura. Inoltre, l'antenna elicoidale ha una larghezza di banda molto stretta (decine di kHz), che richiede un'attenta messa a punto dell'antenna e rende impossibile l'utilizzo nell'intera banda di frequenza.

Nell'intervallo 150 ... 180 MHz vengono utilizzati quasi esclusivamente pin L / 4 con una lunghezza di circa 0,5 m, più adatti a quasi tutti i casi, tranne nel caso in cui sia necessario classificare la presenza di un canale radio sulle auto, ad esempio, nell'ambito di una prevenzione furto e ricerca di veicoli rubati e/o per comunicazioni radio segrete. Per risolvere il problema dello stealth viene solitamente utilizzata un'antenna a frusta, posta all'interno della cabina vicino al vetro. Il principale svantaggio di questa soluzione è ancora una volta la riduzione della sua efficacia a causa dell'effetto schermante. Inoltre, la presenza di persone all'interno dell'abitacolo comporta un notevole disadattamento tra antenna e cavo e, di conseguenza, una diminuzione della potenza irradiata, ed è presente un campo elettromagnetico significativo nell'abitacolo, dannoso per la salute.

Formuliamo i nostri requisiti per un'antenna per auto:

- alto valore di efficienza, esclusione dell'effetto schermante del corpo, dimensioni lineari paragonabili a L/4;

- segretezza e inaccessibilità per danni dall'esterno;

- ampia larghezza di banda;

- minima influenza sulla messa a punto dell'antenna di persone e oggetti nell'abitacolo e intorno all'auto;

- alimentato da un cavo coassiale abbinato, che permette di collegare eventuali trasmettitori e stazioni radio.

Background teorico

Poiché la carrozzeria dell'auto è in metallo, è necessaria un'antenna che non "superi" la carrozzeria, ma la utilizzi nella sua composizione. Ed esiste una tale classe di antenne. Questi sono quasi sconosciuti nelle apparecchiature civili (e ampiamente utilizzate in ambito militare) antenne a fessura (SHA), che sono una fessura stretta (0,001 ... 0,02 L) e lunga (0,2 ... 1,5 L) in uno schermo conduttivo di dimensioni infinite , eccitato al centro. Per comprendere il funzionamento di un SC, è importante il principio di dualità, che afferma che l'irraggiamento di una fessura in uno schermo conduttivo infinito è completamente equivalente alla radiazione di un nastro metallico della stessa lunghezza e larghezza della fessura, e posizionato nello spazio libero. La differenza è solo nel valore della resistenza di ingresso e nella rotazione del piano di polarizzazione della radiazione: una fessura orizzontale irradia un'onda polarizzata verticalmente.

In realtà le superfici su cui si trovano le SA sono limitate e di forma irregolare, tuttavia le modifiche che ne derivano non sono troppo ampie, e nella maggior parte dei casi è possibile trovare soluzioni ingegneristiche adatte alla pratica. Quindi, ad esempio, gli SHA vengono posizionati con successo sugli scafi di aerei, missili, torri metalliche, ecc.

Modello direzionale (DN) SChA dipende dai seguenti fattori: la lunghezza e la larghezza della fenditura, la sua forma, la dimensione dello schermo. Per una valutazione qualitativa diamo le seguenti osservazioni: con una fessura piatta, il suo RP è generalmente bidirezionale, simile a un dipolo equivalente, e se la fessura ha bordi curvi o una forma anulare, l'antenna risulta essere debolmente direzionale senza pronunciata minimi e massimi nel diagramma di radiazione.

Utilizzo della carrozzeria come scooter

Il nostro compito è il seguente: trovare una fessura costruttiva nell'auto con una lunghezza totale di almeno 1,5 ... 2 m e garantirne l'eccitazione. Puoi trovare molti di questi posti su qualsiasi auto, ma è auspicabile che la configurazione dello slot sia approssimativamente la stessa per diversi tipi di auto in modo che l'antenna stessa, i suoi parametri e il dispositivo di adattamento del cavo siano unificati.

È inoltre necessario ridurre al minimo le interferenze nella struttura del veicolo durante la realizzazione del dispositivo di eccitazione a fessura.

Alla luce di quanto sopra, è stato selezionato uno spazio vuoto tra il cofano del bagagliaio (VA32101-2107 e simili) o il portellone posteriore (VA32108, 2109, AZLK2141 e simili) e la carrozzeria dell'auto. Per garantire l'eccitazione è necessario isolare lo scrocco della serratura del bagagliaio come mostrato in Fig. 1, mentre le prese di alimentazione dell'asola sono bulloni standard per il fissaggio dello scrocco della serratura del bagagliaio, avvitati nel corpo (morsetto del corpo), e la serratura scrocco isolato con guarnizioni aggiuntive dai bulloni di fissaggio, a contatto meccanico ed elettrico con la serratura del bagagliaio e il cofano del bagagliaio (uscita segnale). Il metodo specifico di isolamento può essere diverso, a seconda delle caratteristiche del design dell'auto.

Le figure 2 e 3 mostrano le dipendenze sperimentali dell'SWR sulla frequenza per alcuni veicoli. Si può vedere la presenza di diverse frequenze risonanti naturali del gap. Se la frequenza operativa coincide con una delle risonanze, è sufficiente collegare il cavo alle prese di alimentazione dello slot e l'SC è pronto! Ma una tale coincidenza è rara. Di norma, l'impedenza di ingresso dello slot alla frequenza operativa è complessa, il che esclude il collegamento diretto del cavo di alimentazione. Poiché le dimensioni del divario sono determinate dalle caratteristiche del design dell'auto e, ovviamente, non possiamo modificarle, per garantire che l'SWR nel cavo sia vicino a 1, viene utilizzato un dispositivo di adattamento (CD), che assicura la trasformazione della resistenza complessa dell'SC in attivo, pari all'impedenza d'onda del cavo utilizzato. SU è posizionato direttamente vicino ai punti di alimentazione della fessura.

Nell'intervallo di 27 MHz, la reattanza del gap è induttiva e la resistenza attiva è compresa tra 10 ... 15 Ohm. Viene utilizzato il sistema di controllo mostrato in Fig.4. Il trasformatore a banda larga TV1 1:4 (su ferrite, che fornisce il funzionamento a una determinata potenza e frequenza) abbina la resistenza del cavo di 50 ohm con la parte attiva della resistenza alle radiazioni di ShchA e i condensatori C1, C2 forniscono una compensazione per la componente induttiva . La corrispondenza esatta si ottiene con una singola regolazione: il condensatore C2. Con un cavo da 50 ohm a una frequenza di risonanza, l'SWR non è superiore a 1,3. Banda SHA in termini di SWR <2 - 500..800 kHz. Eto-SU fornisce una buona corrispondenza con la maggior parte dei tipi di veicoli, comprese le auto straniere.

Nell'intervallo 150...180 MHz viene utilizzata un'altra CU (tre condensatori trimmer e due bobine frameless), i cui parametri sono scelti per garantire il coordinamento con qualsiasi tipo di vettura. A differenza dell'SU a 27 MHz, in questo caso è necessaria un'attenta regolazione individuale di tutti e tre i condensatori a un tipo specifico di auto e frequenza operativa. L'antenna è accoppiata con un cavo da 50 Ohm (alla frequenza di risonanza SWR<1,3) nella gamma di 150...180 MHz (limiti di sintonia della frequenza centrale). La banda SHA (alla frequenza centrale) in termini di SWR<2 è 5...8 MHz.

risultati

In entrambi gli intervalli descritti, sono stati osservati quanto segue:

- assenza pressoché totale di influenza sui parametri del SC degli oggetti nell'auto (persone, carico) e dintorni (precipitazioni, altre auto, ecc.);

- basso livello di intensità del campo elettromagnetico in cabina;

- polarizzazione verticale della radiazione, che si sposa bene con la maggior parte delle antenne per auto, che hanno anche una polarizzazione verticale.

Nell'intervallo di 27 MHz, sul piano orizzontale è vicino a un'ellisse con una piccola emissione massima (circa 3 dB), all'indietro lungo l'asse del veicolo. Il raggio di comunicazione con l'SC è lo stesso che con un'antenna a spirale alta 20 cm o con un'antenna a frusta alta 0,6 m con una bobina di induttanza, che sono state posizionate sul tetto dell'auto.

Nell'intervallo 150 ... 180 MHz, il DN sul piano orizzontale dipende dal tipo di veicolo e dalla frequenza operativa ed è una struttura complessa a più foglie senza avvallamenti profondi con un piccolo massimo di radiazione posteriore. Il raggio di comunicazione con l'SC è del 40%...50% del raggio quando si utilizza il pin L/4 sul tetto dell'auto. I parametri peggiori sono spiegati dalla posizione dei punti di alimentazione dell'antenna più vicini al suolo e dalla scarsa conduttività del ferro corporeo in questo intervallo.

Utilizzando i principi descritti, con un'opportuna scelta dei punti di connessione alla carrozzeria e al circuito del sistema di controllo, è possibile garantire il funzionamento della carrozzeria di qualsiasi marca come antenna risonante in qualsiasi punto della fascia 10...200 MHz gamma.

Autori: A. Boglov, I. Goncharenko (EU1TT), Minsk; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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