Dispositivi di bilanciamento dell'antenna. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne HF

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

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

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

Pиc. 1

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

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

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

Pиc. 2

В этом устройстве входные зажимы 1-2 вибратора антенны непосредственно подключаются к внутреннему и внешнему проводникам коаксиального кабеля, который размещен внутри металлического стакана В по его оси так, что стенки стакана и экранирующая оболочка Б кабеля образуют коаксиальную линию с волновым сопротивлением r (формулы для расчета волновых сопротивлений коаксиальных и двухпроводных линий приведены в журнале "Радио" N 11 за 1962 г.). Входное сопротивление этой линии между точками 2 и 3 равно:

При l=l/4 величина Z2,3 велика, ток от точки 2 к точке 3 не потечет, и токи на обеих сторонах антенны будут равны. Если же длина l стакана В будет отлична от l/4, то Z2,3 не будет велико и, как это видно из эквивалентной схемы рис. 2,б, симметрия нарушится: в точке 2 часть тока будет ответвляться на землю и напряжения между землей и точками 1-2 уже не будут равны и противофазны. Поэтому рабочая полоса частот такого симметрирующего устройства невелика. Обычно она не превышает 10% от значения основной частоты, на которую спроектировано устройство.

Pиc. 3

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

L'impedenza di ingresso di questo balun è

dove r'- волновое сопротивление двухпроводной линии.

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

Pиc. 4

На рис.2,3 и 4: А - внутренняя жила коаксиального кабеля,

B e B'-treccia esterna del cavo, B e B'- calotte metalliche.

Schema del dispositivo di bilanciamento tipo "U-gomito" показана на рис.5,а. Здесь центральный провод основного коаксиального фидера присоединяется к зажиму 1 левой половины вибратора. От этой же точки напряжение к зажиму 2 правой половины вибратора подается через отрезок кабеля длиной l/2, где l - длина волны в кабеле (с учетом укорочения). Фаза напряжения при прохождении участка кабеля длиной l/2 сдвигается на 180°, поэтому к зажимам вибратора подводится требуемое противофазное напряжение. Экранирующие оболочки кабелей соединены между собой.

Pиc. 5

Автор: К. Харченко; Публикация: cxem.net

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