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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Antenne direzionali multibanda. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne HF Molti radioamatori sognano un'antenna direzionale multibanda. Sono note numerose soluzioni tecniche che consentono di creare un tale progetto, ma non tutte sono facilmente riproducibili in condizioni amatoriali. L'autore di questo articolo porta all'attenzione dei lettori la propria versione dell'implementazione di un'antenna direzionale compatta a cinque bande. Un'antenna HF rotante direzionale per 5 bande (10 - 20 metri) e anche 7 bande (10 -40 m) è un progetto attuale per radioamatori. La maggior parte delle aziende leader a livello mondiale nella produzione di antenne per comunicazioni radioamatoriali ha nella propria gamma di prodotti diverse antenne a cinque bande, che differiscono per caratteristiche e prezzo. Ogni azienda, di norma, utilizza i propri metodi collaudati e standard per l'implementazione del multi-banda. Ad esempio, FORCE 12 utilizza una disposizione alternata di elementi di diverse gamme (modelli XR5, 5VA), MOSLEY - un gran numero di trappole risonanti (PRO-67, PRO-96), HY-GAIN - un elemento attivo log-periodico in combinazione con direttori "trappola" (TN-11), TITANEX - una varietà di antenne a filo log periodiche. SteppIR ha proposto un nuovo prodotto: i suoi elementi dell'antenna cambiano le loro dimensioni utilizzando un azionamento elettromeccanico secondo i comandi di un dispositivo a microprocessore situato sotto. Questo articolo esamina brevemente i principali vantaggi e svantaggi dei metodi standard per la creazione di MDA (antenne multibanda) e descrive la nostra versione, che consente di ottenere un'antenna a cinque bande (20, 6, 10, 12 e 15 metri) . Il numero totale di elementi è 17 e le reciproche influenze degli elementi sono ridotte al minimo senza l'uso di scale. Le caratteristiche dell'antenna su ciascuna banda corrispondono praticamente a una VC a tre elementi (!). La particolarità di questa opzione è che parti del direttore della portata dei 20 metri, disattivate mediante due relè a vuoto, vengono utilizzate come direttori delle gamme dei 16 e dei 20 metri. L'antenna utilizza un elemento attivo a cinque bande con un semplice circuito di adattamento, che ha permesso di alimentarla con un cavo senza commutazione. Caratteristiche della MDA applicata Per analizzare l'MDA, sono stati utilizzati sia i dati forniti in letteratura sia i calcoli utilizzando il programma informatico per la modellazione dell'antenna MMANA[1]. Di norma, quando si sviluppano tali antenne, si cerca di ottenere caratteristiche corrispondenti a una VC a due o tre elementi su determinate gamme, quindi si dovrebbe iniziare determinando queste caratteristiche. Utilizzeremo la notazione adottata in MMANA:
Calcoliamo le caratteristiche di un VC a tre elementi. Questo può essere fatto per qualsiasi frequenza. Prendiamo f = 28,3 MHz (X = 10,6 m), la banda di frequenza operativa è 600 kHz (28,0...28,6 MHz), raggio del conduttore r = 10 mm. Nell'ottimizzazione dell'antenna i coefficienti di peso per i parametri SWR, Gh e F/B vengono assunti rispettivamente pari a 0,3; 0,3 e 0,4. Calcoleremo per tre opzioni:
Condizioni di calcolo: l'antenna è nello spazio libero, F/B è determinato per un'elevazione zero. I dati calcolati sono riassunti nella tabella. 1. Tre numeri separati da una linea frazionaria corrispondono ai valori dei parametri all'inizio (28 MHz), al centro e alla fine della banda di frequenza operativa. Nel calcolare il BW, si parte dal fatto che all'ingresso dell'antenna viene utilizzato un dispositivo di adattamento SU, che fornisce SWR=1 alla frequenza media. I dati riportati nella quarta riga di questa tabella saranno discussi ulteriormente nella sezione “Influenza reciproca degli elementi passivi VC su bande diverse”.
Quando la frequenza calcolata cambia, la larghezza della banda di frequenza operativa cambia proporzionalmente. Ad esempio, a f = 14,15 MHz, i parametri G e F/B saranno gli stessi della tabella. 1, ma nella banda 0,3 MHz. Inoltre, il valore BW sarà 2 volte inferiore (a condizione che il raggio degli elementi venga aumentato proporzionalmente, cioè 2 volte). Elementi accorciati Molto spesso, l'accorciamento si ottiene includendo un induttore in ciascun braccio dell'elemento [2]. Allo stesso tempo, alcune caratteristiche degli elementi si deteriorano, in primo luogo la loro banda larga. Un contributo significativo al restringimento della banda di lavoro può essere dato dalla capacità parassita tra le spire della bobina C0. Ad esempio, la bobina ha L = 10 µH e C0 = 2 pF. Alla frequenza f = 28 MHz XL = coL = = j1760 Ohm e Xc = 1/ωС = -j2664 Ohm. La resistenza di un circuito parallelo di L e C0 sarà Xn = j[1760x(-2664)/(1760-2664)] = j5187 Ohm. Risulta che, tenendo conto dell'influenza di C0, il valore reale della reattanza della "bobina" è aumentato di 5187/1760 = 2,95 volte (la resistenza di perdita è aumentata di conseguenza) e l'induttanza equivalente del circuito sarà XLeq = 10x2,95 = 29,5 μH. Il problema principale che sorge a causa della presenza di C0 è che insieme all'aumento della reattanza induttiva del circuito, aumenta anche la velocità della sua variazione quando si passa da una frequenza operativa all'altra. Quindi, nel caso di una bobina con zero C0, quando la frequenza operativa cambia, diciamo, dell'5%, anche la resistenza della bobina XL cambierà dell'XNUMX%, e per il nostro circuito la variazione sarà molto maggiore - circa XNUMX %. La conclusione ovvia è che la capacità C0 dovrebbe essere la più piccola possibile. Ciò si ottiene avvolgendo una fila di filo (preferibilmente con un passo piccolo) su un telaio di piccolo diametro. Ecco i dati sperimentali. Una bobina di filo MGTF con un diametro di isolamento di 1,55 mm, diametro del telaio di 23 mm, numero di spire n = 41 (avvolgimento da giro a giro) aveva un'induttanza misurata L = 13 μH e un fattore di qualità Q = 260. Utilizzando GIR, il risonante è stata determinata la frequenza del circuito LCD (risultò essere uguale a fn = 42 MHz) e mediante calcolo (MMANA) è stato ottenuto il valore C0 = 1,1 pf. Un'altra bobina su un telaio con un diametro di 50 mm è realizzata con lo stesso filo. I suoi dati sono n = 20, L = 19 µH, Q = 340, f0 = 25 MHz e C0 = 2,13 pF. Dipolo con scale Consideriamo un dipolo progettato per operare sulle bande dei 10 e 15 metri, la cui funzionalità dual-band è assicurata dall'utilizzo di trappole risonanti LC sintonizzate sulla frequenza superiore f1 = 28,5 MHz. Alle frequenze nella gamma di 15 metri, la resistenza della scala Xt è di natura induttiva e il suo valore è determinato dai valori di Lt e St (St include C0). È ovvio che la presenza di un condensatore C influenzerà la banda larga del dipolo BW allo stesso modo della capacità interspira C0. Calcoliamo prima la larghezza di banda di frequenza BW1,5 per dipoli singoli full-size con frequenze di risonanza f1 = 28,5 (dipolo 1) e f2 = 21,2 MHz (dipolo 2), e poi per un'antenna trappola a doppia banda. Effettueremo calcoli per tre versioni di ladder (ladder 1, ladder 2 e ladder 3) con valori di capacità dei condensatori ladder - 15, 25 e 35 pF (induttanza 1_t rispettivamente 2,08, 1,25 e 0,89 μH) con la qualità fattore delle spire Q = 150 e raggio del conduttore r = 15 mm. I risultati del calcolo sono riportati nella tabella. 2. I numeri tra parentesi indicano quale proporzione della banda del dipolo a grandezza naturale ha l'antenna trappola sulla banda corrispondente.
I calcoli mostrano che un'antenna di questo tipo è significativamente inferiore, in termini di banda larga, da 1,5 a 3 volte rispetto ad un'antenna a grandezza naturale. Poiché ciò è dovuto, innanzitutto, ad un aumento più rapido della reattività (intrinseca) dell'input, quando si utilizzano elementi trappola come passivi, l'indicatore F/B cambierà molto più velocemente all'interno dell'intervallo. Dai dati calcolati risulta che la dipendenza della banda larga dell'antenna trappola nella banda superiore (10 metri) ed inferiore (15 metri) dal valore di St ha carattere opposto e la scelta del valore di St è un compromesso compito. Nella gamma superiore, maggiore è il valore di LT (minore di St), maggiore è la resistenza di risonanza del circuito ladder e minore è la sua influenza sulla banda larga dell'antenna in questa gamma. Ma in basso, all'aumentare di Lt, diminuisce la lunghezza totale dell'antenna e, di conseguenza, la sua banda larga. Notiamo una caratteristica interessante: gli elementi passivi accorciati consentono di ottenere un indicatore F/B migliore rispetto a quelli a grandezza naturale, ma in una banda di frequenza ristretta. Per quanto riguarda le perdite nell'antenna a scala, il calcolo dà i seguenti valori: in un singolo dipolo tribanda di 7,4 m di lunghezza con due coppie di scale con un fattore di qualità della bobina Q = 150, le perdite sulla portata di 10 metri sono 0,14 dB, 15 metri - 0,78 dB e 20 metri - 0,59 dB. In un VC con elementi trappola, la perdita totale può superare 1 dB. Influenza reciproca di elementi passivi di VC di gamme diverse È noto che quando antenne di portate diverse sono posizionate sullo stesso boom, gli elementi delle antenne a frequenza più bassa possono influenzare notevolmente i parametri delle antenne delle gamme superiori [3]. Per valutare questa influenza, calcoleremo i parametri di un VK-10 a tre elementi per una portata di 10 metri (fo = 28,5 MHz, vedere Tabella 1, riga 1), situato “circondato” da elementi passivi più lunghi. Per essere sicuri, supponiamo che si tratti di direttori e riflettori delle portate VC di 15 e 20 metri. Le lunghezze degli elementi D15, P15 e D20, P20, così come i loro raggi e le distanze dal centro, sono stabilite in base alle dimensioni simili di D10 e P10, tenendo conto dei coefficienti di somiglianza (rapporti di frequenza) K15 - 28,3/21,2 = 1,33 e K20 = 28,3/ /14,15 = 2 (Fig. 1). Il calcolo viene effettuato per fasi. Calcoliamo la banda SWR e BW utilizzando un dispositivo di corrispondenza esterno. In ogni fase, viene utilizzato il meccanismo di ottimizzazione dei parametri VK-10. I risultati del calcolo sono riassunti nella tabella. 3.
Il calcolo eseguito (righe 1 e 2) mostra che i conduttori situati dietro il riflettore P10 non hanno praticamente alcun effetto sui parametri del VK-10. Ciò si spiega con il fatto che il campo dietro il riflettore è molto indebolito e nei conduttori “posteriori” non può formarsi alcuna corrente notevole. La posizione dei riflettori è come in Fig. 1 è ampiamente utilizzato nelle antenne multibanda, soprattutto nel caso di utilizzo di un elemento attivo multibanda, ad esempio con trappole o bobine LOM [4]. Se gli elementi più lunghi si trovano "davanti" al VK-10 (nella zona del campo forte), le correnti in questi elementi raggiungono valori significativi. La loro influenza peggiora drasticamente gli indicatori di qualità di VK-10 (linee 3, 4, 5), quindi tali opzioni dovrebbero essere evitate. In via eccezionale, un'opzione è possibile quando il conduttore “lungo” si trova nella zona vicina dell'elemento attivo (a una distanza di 0,05 L, linea 6) [3].
In realtà, la questione dell'uso (posizione) degli elementi direttori è una delle principali quando si testa un'antenna multibanda. Ad esempio, consideriamo una variante di un'antenna combinata composta da un VK-20 a tre elementi con distanze interelemento ottimali e un VK-10 a quattro elementi (Fig. 2). Il calcolo di VK-20 mostra che i suoi indicatori praticamente coincidono con i dati nella tabella. 1 (riga 1). Quindi è stato effettuato il calcolo (ottimizzazione) degli indicatori VK-10. Per facilitare il confronto con le prestazioni di un'antenna a tre elementi non combinata, i dati calcolati sono posti in tabella. 1, riga 4. Si può vedere che l'aggiunta del secondo direttore D10 ha permesso di superare significativamente l'influenza negativa di D20 e che il VK-10 a quattro elementi in termini di indicatori G e F/B si è avvicinato ai tre -elemento uno (!), ma era significativamente inferiore in termini di banda larga. Un altro esempio è un'antenna combinata tri-banda da 14 elementi tipo C-31XR (FORCE-12) con una lunghezza del braccio di 9,3 m. Sulla banda dei 10 metri, l'antenna fornisce un guadagno di 7,3 dBd utilizzando sette elementi di questa gamma [5]. Dal calcolo risulta che tale amplificazione può essere fornita da soli quattro elementi; pertanto, l'azione dei restanti tre è finalizzata a compensare l'influenza “negativa” dei direttori delle fasce inferiori. Quando si costruisce un'antenna a cinque bande (10-20 metri), l'uso del principio di compensazione è improbabile a causa dell'eccessiva complessità. Elementi attivi multi-gamma Oltre alla trappola da tempo utilizzata e agli emettitori log-perisdici, vengono utilizzati anche altri tipi relativamente nuovi. Uno dei popolari design a tre bande è mostrato nella Figura 3.
È costituito da un dipolo diviso per una portata di 20 metri e da due conduttori posti ad una distanza di 0,1…0,5 m con lunghezze prossime a 0,5λ per portate di 15 e 10 metri. A causa del forte accoppiamento elettromagnetico tra loro, il sistema ha tre frequenze di risonanza. Selezionando la lunghezza dei conduttori e la loro distanza dal dipolo si può ottenere il valore desiderato dell'impedenza di ingresso sulle bande dei 10 e 15 metri sia nelle antenne semplici che multielemento. Questo disegno è chiamato manicotto aperto o CR (risonatore accoppiato) [6]. Lo svantaggio di questa opzione è la relativa banda stretta. In particolare, per coprire l'intera portata dei 10 metri, è necessario utilizzare due conduttori del risonatore di diversa lunghezza. Uno di questi garantisce il funzionamento nella regione inferiore di 28,0...29,0 MHz, mentre il secondo - 29,0...29,7 MHz. Buoni risultati possono essere ottenuti collegando in parallelo più dipoli ravvicinati con diverse frequenze di risonanza. Con distanze tra i singoli dipoli di 0,3...0,5 m, un tale elemento attivo può fornire prestazioni normali negli intervalli di 12, 15, 17 e 20 metri e, in combinazione con altri metodi, negli intervalli di 10, 30 e 40 metri [4]. Diversi tipi di antenne a cinque bande (campioni specifici) Logoperiodici. Un campione con caratteristiche molto elevate per questa classe di antenne è riportato in [7]. Gamma - da 14 a 30 MHz, numero di elementi - 13, lunghezza del braccio - 10,97 m, guadagno nell'intervallo da 4,85 a 5,65 dBd, F/B - 20...26 dB. Un altro progetto è descritto nel MANUALE DELL'ANTENNA ARRL e ha parametri più modesti: lunghezza del braccio 7,8 m, 12 elementi, guadagno 4,4...4,6 dBd e F/B - 14...21 dB. In entrambi i progetti gli elementi erano costituiti da tubi con un diametro di circa 25 mm. Bisogna tenere presente che il guadagno dell'antenna diminuisce al diminuire del diametro degli elementi, quindi un'antenna filare richiederà più elementi di un'antenna a tubo con lo stesso guadagno. La presenza di una linea di raccolta e la necessità di isolare gli elementi dalla barra complica ed appesantisce notevolmente la struttura. L'indubbio "plus" della LPA è solo una linea di alimentazione. In un periodo di log con un gran numero di elementi all'interno di ciascuna delle bande radioamatoriali relativamente strette, di norma solo tre elementi lavorano attivamente. A causa delle caratteristiche dell’LPA, questi elementi vengono utilizzati in modo meno efficiente che come parte di un VC “a banda stretta”. Pertanto, se su un boma lungo si mettono in serie cinque VC a tre elementi, uno dopo l'altro, sulle portate di 10, 12,15, 17 e 20 metri, si può ottenere un guadagno maggiore che in un log-periodico con il stesso numero di elementi. I difetti di progettazione di questa costruzione sono evidenti: un gran numero di linee di alimentazione (cinque) e una lunghezza del braccio molto lunga. Un modo per risolvere il problema è visibile in Fig. 4.
Questo è un modello 5BA della FORCE 12. Le caratteristiche dichiarate di questa antenna sono: guadagno - entro 5,4... 5,9 dBd, F/B - 14...23 dB, lunghezza del braccio - 9,9 m, 15 elementi, 3 linee di alimentazione . Il prezzo dell'antenna è di circa 1300 USD. Antenna VMA 5 L'antenna direzionale a cinque bande VMA-5 è stata sviluppata dall'autore di questo articolo. Ecco i suoi dettagli:
Tutti i dati ottenuti come risultato del calcolo: diagramma dell'antenna, forma e dimensioni geometriche degli elementi conduttori, carichi reattivi, nonché gli indicatori elettrici per gamma sono nel file VMA-5. La vista generale dell'antenna è mostrata in foto (Fig. 5)
È costituito da due gruppi: direttore e attivo, e da una serie di riflettori posizionati sul braccio secondo la Fig. 6. Le coordinate degli elementi sulla barra sono impostate in relazione all'elemento attivo della portata di 20 metri (A20), la cui posizione viene presa come punto zero. I riflettori a filo P12 e P17 sono montati rispettivamente sopra i riflettori a tubo P15 e P20 in modo tale che il loro centro si trovi ad un'altezza di 0,5 me i bordi siano a 0,15 m sopra i tubi.
Lo schema elettrico della parte attiva dell'antenna è mostrato in Fig. 7. È costituito da quattro elementi attivi separati A12, A15, A17, A20, collegati in parallelo tra loro e tramite condensatori di "accorciamento" C1 e C2 con un cavo di alimentazione e un dipolo separato A10 collegato sul campo ("manicotto aperto "sistema). L'accordo sulla portata dei 10 metri si ottiene selezionando la lunghezza di A10 e la sua distanza dal gruppo principale. Le lunghezze dei dipoli A12 - A20 sono state scelte più lunghe di quelle risonanti in modo tale che la resistenza di ingresso (parte attiva) salisse a Ra ≈ 50 Ohm. Selezionando la lunghezza dei dipoli e la capacità dei condensatori di compensazione C1 e C2, nonché la posizione degli elementi passivi sul boom e le loro impostazioni (lunghezza), è stato possibile ottenere SWR = 1,05... 1,25 a frequenze medie di tutte le gamme. Il disegno dell'assieme attivo è mostrato in Fig. 8 in due proiezioni (l'insieme è simmetrico, ne è mostrata solo la metà). Isolanti IP - isolatori in plastica tipo A1001 (Antennopolis, Zaporozhye), IO - isolatori a dado.
La base dell'assemblaggio è l'elemento A20, costituito da tubi in duralluminio con diametri (esterno/interno) 35/30 + 30/26 + 30/27 con una lunghezza totale di 10 m Alle estremità di A20 sono fissati piccoli carichi capacitivi EH20 . L'uso di EH20 ha consentito:
Come tiranti è stato utilizzato un cavo in polipropilene a doppia piega con un diametro di circa 3 mm. Il tirante, pretensionato con una forza di 5...10 kg, viene avvitato sul tubo EH20 (10...15 giri), quindi l'estremità del tirante viene fissata con un morsetto. La forma curva adottata di A12 e A17 ha permesso di aumentare la distanza tra A20 e i vibratori a filo e quindi di ridurre le reciproche influenze. Inoltre, fungono con successo da rinforzi che proteggono il pesante A20 da forti deflessioni, soprattutto in caso di ghiaccio. L'elemento A15 è fissato sotto A20 a una distanza di 0,38 m utilizzando quattro distanziatori dielettrici. Alla distanza selezionata, la larghezza di banda dell'A15 diminuisce leggermente, di circa il 10%. Come sezioni iniziali di A15 sono state utilizzate sezioni di cavo flessibile RK75-4 (la treccia e il nucleo sono stati saldati insieme). È possibile utilizzare qualsiasi filo di rame intrecciato con un diametro di 5...8 mm per un isolamento resistente alle intemperie, ma sarà più costoso e più pesante. Il bilanciamento viene effettuato mediante un'induttanza di protezione composta da 15 spire di cavo coassiale RG-58 avvolte su un nucleo magnetico in ferrite con diametro esterno di 65 mm e permeabilità di 300. Per una potenza superiore a 200 W, cavo più potente dovrebbe essere usato. L'induttore e i condensatori C1, C2, tipo K15U-2, 200 pF ciascuno, sono collocati in una scatola di textolite con dimensioni esterne di 130x140x45 mm; sul fondo della scatola è fissato un connettore ad angolo coassiale XS, tipo SR50-153F. La scatola è fissata ad una staffa verticale, realizzata, come la traversa orizzontale superiore, in acciaio laminato quadrato a pareti sottili con dimensioni di 20x20 mm. Il collegamento meccanico delle metà dell'A20 è realizzato mediante un giunto ad inserto ricavato da un'asta piena di fibra di vetro; la distanza tra le metà è di 50 mm. A20 è fissato su una piastra in fibra di vetro di 225 x 100 x 19 mm tramite due perni a forma di U in filo inossidabile di diametro 6 mm. Il gruppo attivo A12-A20 è un'unità facilmente rimovibile. L'elemento A10 è fissato al braccio separatamente tramite una staffa a U e dadi ad alette. Il circuito elettrico del gruppo direttore è mostrato in Fig. 9. Contiene elementi direttori per tutte e cinque le gamme. La base strutturale dell'assieme è l'elemento centrale, costituito da tre sezioni isolate a-b, c-d, e-f, che possono essere collegate tra loro utilizzando i contatti relè K1.1 e K2.1.
Se entrambi i relè sono accesi e i contatti sono chiusi si ottiene un elemento direttore per la portata di 20 metri (D20) con una lunghezza di circa 9,65 m. Quando è acceso solo uno dei relè si ottiene un elemento direttore per il Portata 15 metri (D15). Questo sarà l'elemento a-b-c-d o c-d-e-f a seconda di quale relè è acceso e quale è spento. Poiché D15 è posizionato asimmetricamente rispetto all'asse dell'antenna (braccio), anche il diagramma di radiazione (DP) sarà alquanto asimmetrico. Il calcolo mostra che il lobo anteriore del modello devia leggermente dall'asse dell'antenna - di circa 5 gradi, ma ciò non è accompagnato da una diminuzione del guadagno (la deformazione del lobo posteriore verrà mostrata di seguito). Quando entrambi i relè sono spenti, le sezioni esterne a-b ed e-f agiscono come due direttori di banda dei 10 metri. Le lunghezze di queste sezioni non sono sufficienti per il normale funzionamento, pertanto alle estremità interne delle sezioni (b ed e) sono installati due carichi capacitivi EH10. Un tale doppio direttore influenza i parametri dell'antenna su questa gamma quasi allo stesso modo di un normale direttore singolo situato direttamente sul boom. Si può notare che in D15 e D20 (con contatti relè chiusi) l'influenza di EH10 è insignificante. Con questo modo di “organizzare” i direttori delle tre bande principali, vengono completamente eliminate le loro reciproche influenze negative, così come le loro influenze (con contatti di relè aperti K1, K2) sulle bande dei 12 e dei 17 metri. Inoltre, il consumo dei tubi in duralluminio sarà ridotto di circa 11 m, la deriva e il peso dell'antenna saranno ridotti. L'assemblea del direttore si trova a una distanza di 2,85 m dalla A20. Questo è un valore di compromesso. A una distanza maggiore, l'indicatore F/B diminuirà rapidamente nella portata dei 10 metri, mentre a una distanza più breve la maggior parte degli indicatori nella portata dei 20 metri si deteriorerà. Il regista utilizza relè a vuoto ad alta frequenza (interruttori) B1 B-1B con valori consentiti 1=10 A e U=3 kV. Dal calcolo risulta che tale corrente e tensione nel direttore corrispondono ad una potenza all'ingresso dell'antenna di almeno 5 kW. Il range di temperatura del relè va da -60° a +100°, il numero di commutazioni garantite è 100000. Il valore misurato della capacità “passante” del relè aperto è di circa 0,9 pF, tenendo conto della capacità parassita di installazione, il valore di 1,5 pF è incluso nel modello di calcolo (tabella di carico, impulso w35c, w36c). Lo stato chiuso del relè corrisponde agli stessi carichi, ma con un valore di 100000 pF (equivalente ad un cortocircuito, vedere il “commento” al file VMA-5). Dal calcolo risulta che è consentito l'utilizzo di relè con capacità “passante” fino a 5 pF adattando le dimensioni dei componenti D20 ed EH10. In particolare si possono provare i comuni relè sigillati REN-33 con collegamento in serie-parallelo di tutti e quattro i gruppi di contatti. I direttori delle bande dei 12 metri (D12) e dei 17 metri (D17) sono in filo. Per eliminare l'impatto negativo di questi elementi sui parametri delle gamme di frequenza più elevate, sono state adottate le seguenti misure. 1. I direttori di tutte e cinque le gamme si trovano sullo stesso piano verticale. Come mostrano i calcoli, con questa disposizione le loro reciproche influenze sono ridotte. 2. La possibile forte influenza di D12 sulla portata di 10 metri (in termini di lunghezza, D12 sarebbe un riflettore a tutti gli effetti sulla portata di 10 metri) viene eliminata utilizzando un circuito parallelo - antitrappola L12C12 con una frequenza di sintonia di 28,3 MHz, installato nella parte centrale di D12. Perché anti-trappola? Lo scopo della scala è quello di isolare dall'elemento dell'antenna una parte le cui dimensioni sono prossime alla risonanza. Lo scopo dell'anti-trappola è l'opposto: tagliare l'elemento in segmenti le cui dimensioni sono significativamente inferiori a quelle risonanti. Per non influenzare la portata della banda larga di 12 metri, sono state adottate reattanze insolitamente basse: C12 = 150 pF e 1.12 = 0,21 μH, ovvero 8...10 volte inferiore allo standard per una scala. Nonostante ciò, la resistenza di risonanza del circuito è sufficiente per svolgere la sua funzione principale. È previsto un anello di accoppiamento Lc, attraverso il quale è possibile utilizzare un misuratore SWR del tipo a ponte per determinare la frequenza di risonanza del circuito. 3. L'induttanza L17=17 μH è inclusa nella parte centrale di D4. Ciò porta al fatto che quando si opera a frequenze di 21 MHz e superiori, la corrente indotta in D17 diminuisce in modo significativo: L17, per così dire, taglia D17 in due metà. Grazie a ciò, il deterioramento di F/B nelle gamme superiori sotto l'influenza di D17 non supera 1 dB. Per semplificare la progettazione, L17 è costituito da due bobine identiche ravvicinate (L17' e L17") con un'induttanza di 2 μH ciascuna. L'introduzione di L17, naturalmente, peggiora i parametri di banda larga dell'antenna sulla portata di 17 metri, ma ciò si manifesta notevolmente al di fuori della gamma di frequenza operativa (vedere Tabella 4).
Il disegno della parte centrale con il direttorio di montaggio è mostrato in Fig. 10. I tubi utilizzati sono una parte centrale di diametro 30/26 mm, inserti isolanti costituiti da bacchette in fibra di vetro, tratti terminali costituiti da tubi di diametro 30/ 27 e 22/20 mm, carichi capacitivi - 16/13,8 mm.
La parte centrale del D20 è fissata al braccio tramite una piastra di vetro-textolite (Fig. 10, a) con dimensioni di 270x95x12 mm. Ciascuna delle bobine L17 è avvolta su un isolante di plastica dell'antenna del tipo A1001 con lo stesso filo di D17 (Fig. 10,6). Nella fig. 11 mostra una scatola (scatola con dimensioni 70x120x35 mm, fresata in textolite) con relè V1V-1V e il metodo per fissarlo a D20 (supporto facilmente rimovibile). L'alimentazione viene fornita al relè tramite il connettore RS4GV. I cavi di alimentazione dei relè sono suddivisi in tratti di circa 2 m di lunghezza mediante induttanze del tipo DPM-1,2 da 15 μH ciascuna. Nella sua parte centrale, i fili sono legati ad una staffa trasversale. Condensatore C1 - K31-11-3 con una capacità di 2000 pF.
A causa della posizione asimmetrica del D15, possono essere indotte correnti sul boma, il che porterà ad un'ulteriore asimmetria del modello sulla portata di 15 metri. Per evitare questo inconveniente, la parte più esterna del boma (dal lato dei registi) lunga 2 m è separata dal resto del boma da un inserto in textolite. Il test dell'antenna e il calcolo dei parametri elettrici sono stati effettuati in relazione alla sua posizione nello spazio libero. Se l'altezza dell'antenna dal suolo è superiore a 20 m, i suoi parametri non cambieranno molto. Sono possibili due opzioni di calcolo: ottenere il massimo possibile di indicatori G e F/B in una parte dell'intervallo e ottenere la massima uniformità degli indicatori all'interno dell'intero intervallo. Nel secondo caso, alla frequenza media della gamma, il guadagno sarà inferiore di 0,2...0,4 dB. È stata scelta un'opzione in cui i parametri sono ottimizzati per sezioni delle gamme 14,0...14,3, 21.0...21,4 e 28,0.-28,6 MHz. Se l'ottimizzazione riguardasse anche le sezioni superiori e poco utilizzate delle catene, ciò peggiorerebbe inevitabilmente la prestazione “sotto”, nelle sezioni telegrafiche. Per le gamme di 12 e 17 metri, il calcolo è stato effettuato per il massimo F/B alle frequenze medie. I risultati del calcolo sono riassunti nella tabella. 4. Una nota riguardante i valori dei parametri F/B contrassegnati da un asterisco a 21,0 e 21,4 MHz. Nella fig. 12 e 13 mostrano due modelli per la stessa frequenza di 21,0 MHz, risultanti a seconda di quale dei relè K1 o K2 è acceso. Questi modelli differiscono praticamente solo nella forma della parte posteriore (simmetria a specchio). Poiché i relè vengono comandati velocemente dal radiocomando, i disturbi provenienti da qualsiasi direzione nel semipiano posteriore, come si può vedere dalle figure, possono essere soppressi di 21...24 dB. Per confronto, in Fig. La Figura 14 mostra il modello ad una frequenza media di 21,2 MHz.
Le antenne 5VA (FORCE-12) menzionate nella prima parte dell'articolo e l'LPA a 13 elementi sono vicine nei parametri elettrici alla VMA-5. I parametri 5VA indicati sono già stati menzionati sopra: guadagno - entro 5,4...5,9 dBd, F/B - da 14 a 23 dB, lunghezza del braccio - 9,9 m, 15 elementi, 3 linee di alimentazione. In questo caso, il consumo dei tubi in duralluminio è: VMA-5 - 63 m (compresi boom e carichi capacitivi), 5VA - circa 110 m, LPA - circa 100 m È anche ovvio che le ultime due antenne hanno un vento significativamente maggiore resistenza e peso.
Il design del VMA-5 è di natura sperimentale: tutti gli elementi del tubo hanno sezioni terminali regolabili, la lunghezza dei cavi è regolata negli isolatori terminali e gli elementi possono essere spostati lungo il braccio. Ciò consente, se necessario, di chiarire i dati calcolati nell'esperimento.
In particolare, il calcolo non ha tenuto conto dell’influenza della “terra”, principalmente a causa del fatto che nel QTH dell’autore i parametri del terreno differiscono radicalmente in direzioni diverse dall’antenna. L'antenna, realizzata secondo i dati calcolati, è stata inizialmente installata ad un'altezza di 1,8 m sopra il colmo del tetto in ardesia e con un leggero aggiustamento delle lunghezze degli elementi attivi (lunghezze di EH20 in A20), le frequenze di risonanza sono state impostati ai “loro posti” utilizzando un misuratore SWR. Successivamente è stato effettuato il sollevamento fino all'altezza di lavoro, 6,5 m sopra il colmo di un edificio a quattro piani e 25 m dal suolo, e il controllo dei parametri. Il controllo F/B principale su tre frequenze di ciascuna gamma è stato effettuato utilizzando i segnali della stazione radio locale UT1MQ in modalità di ricezione. Il ricevitore aveva il controllo manuale del guadagno abilitato e il livello del segnale sull'uscita a bassa frequenza veniva monitorato utilizzando un voltmetro V7-37. I valori F/B misurati erano compresi tra 18...30 dB. Siamo riusciti a condurre un interessante esperimento con Arthur (4X4DZ). Nel giro di 20 minuti, entrambi i lati hanno “attorcigliato” le loro antenne l'una verso l'altra (quella di Arthur era TN-11) su tutte e cinque le bande, il risultato su entrambi i lati è stato più o meno lo stesso: F/B in media a 20 dB (4...XNUMX punti). Il valore SWR e la banda BW sono vicini a quelli calcolati; non sono state ancora effettuate misurazioni serie del guadagno dell'antenna. Il design VMA-5 presenta alcune differenze rispetto al modello di design:
Va inoltre notato che i carichi reattivi nel programma sono specificati come carichi puntuali e che L e C reali hanno le proprie lunghezze e ciò può influire sulla precisione del calcolo. Sulla base della VMA-5 è stato sviluppato un modello di antenna a sette bande, che comprende anche due elementi per le bande dei 30 e dei 40 metri. Forse, col tempo, questo modello verrà implementato nell'hardware. Parte di questo modello - un elemento attivo per una portata di 40 metri (A40) è già stato utilizzato (come aggiunta) nell'antenna esistente (vedi Fig. 5 - foto). L'A40 si basa sull'A20 aggiungendo una bobina con un'induttanza di 20 μH e una sezione terminale lunga 1,41 m a ciascuna delle sue estremità (tecnologia LOM). È stato necessario aumentare leggermente la lunghezza dei carichi capacitivi. In conclusione, si può notare che i relè elettromagnetici stanno cominciando ad apparire sia nelle antenne di marca (MAGNUM 280 FORCE-12, TITAN EX, ecc.) Che negli sviluppi amatoriali [8]. L'autore ringrazia Boris Kataev (UR1MQ) per la sua grande assistenza nel processo di installazione del VMA-5 e Alexander Pogudin (UT1MQ) per la sua partecipazione alle misurazioni. Letteratura
Autore: Ernest Gutkin (UT1MA), Lugansk, Ucraina
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