Antenna ricevente a doppio anello. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne VHF

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La qualità della ricezione radio in condizioni di forte interferenza dipende in gran parte dall'antenna utilizzata. Nell'articolo pubblicato di seguito: all'attenzione dei lettori viene proposta una descrizione dell'antenna, composta da due frame e che consente di ottenere una buona ricezione in quasi tutto il raggio di trasmissione.

Un'antenna ad anello a forma di avvolgimento situato su un piano verticale è ampiamente utilizzata per la ricerca della direzione, la trasmissione, le comunicazioni radio e le misurazioni dell'intensità di campo nell'intervallo di lunghezze d'onda da ultralungo a ultracorto. Tuttavia, la ricezione radio immune al rumore su un'antenna a telaio convenzionale in qualsiasi momento della giornata con forti interferenze radio è difficile a causa dell'esistenza del cosiddetto "errore notturno" [1]. Ciò accade per i seguenti motivi. In primo luogo, le interferenze provenienti da un angolo rispetto all'orizzonte non possono essere soppresse da una singola antenna a telaio con la stessa efficacia delle interferenze provenienti da una direzione orizzontale. In secondo luogo, la soppressione del rumore diminuisce all'aumentare dell'angolo verticale del suo arrivo. Per stabilizzare la posizione del piano di minima ricezione e dare il minimo della direttività caratteristica di valore zero nell'intero settore degli angoli verticali di arrivo dell'onda nel rilevamento della direzione radio, viene utilizzata un'antenna sotto forma di frame distanziati collegati in antifase [1].

L'antenna a trame distanziate proposta ai nostri lettori è predisposta per il collegamento ad un ricevitore radio schermato con sensibilità di almeno 50 µV e presenta le seguenti caratteristiche tecniche: campo di frequenza ricevuto - 0,15...24 MHz; azimut di arrivo dell'onda - 0...360'; angolo verticale di arrivo dell'onda - 0...90'; soppressione delle interferenze in modalità singola e comune - 0...30 dB; soppressione delle interferenze in modalità antifase - non inferiore a 30 dB; dimensioni: 710x375x370 mm; peso - 3 kg.

Lo schema dell'antenna con telai distanziati è mostrato in fig. uno.

"Fig. 1

È costituito da due telai coassiali aperiodici monogiro WA1 e WA2, un commutatore della modalità operativa SA1, un trasformatore di bilanciamento a banda larga T1 e un cavo schermato con connettore XZ per il collegamento a un ricevitore radio.Nel trasformatore T1 si trovano le linee di trasmissione su un nucleo magnetico in ferrite. A differenza di un trasformatore tradizionale con accoppiamento magnetico tra gli avvolgimenti, prevede l'accoppiamento elettromagnetico tra queste linee. I percorsi di corrente dai contatti di ingresso X1, X2 del trasformatore T1 al punto comune alla sua uscita sono uguali. Il trasformatore è stato selezionato in base al libro di consultazione [2]. In questo caso si preferisce la versione più semplice con un valore minimo di asimmetria e un intervallo di frequenza operativa non inferiore a quello indicato nelle caratteristiche tecniche dell'antenna. Collegando un ricevitore radio con ingresso simmetrico ai contatti X1, X2 dell'uscita simmetrica dell'antenna è possibile eliminare il trasformatore T1. Tutti gli elementi dell'antenna sono racchiusi in uno schermo elettrico continuo dalle parti superiori dei telai al connettore HZ. Attraverso il connettore XZ il circuito di schermatura dell'antenna è collegato allo schermo della radio. Gli spazi tra gli schermi nella parte superiore dei telai impediscono la completa schermatura elettromagnetica dei telai.

L'antenna può funzionare in una delle tre modalità: singola (“0”), in fase (“C”) e antifase (“P”). Nella posizione neutra "0" dell'interruttore SA1 è abilitata la modalità singola. In questo caso funziona il frame WA1. Quando l'interruttore SA1 è impostato sulla posizione "C", i telai sono collegati in fase e l'antenna si trasforma in un telaio a due giri. Il livello del segnale di uscita di tale antenna è uguale alla somma dei segnali dalle uscite dei frame WA1, WA2. La modalità di modo comune viene utilizzata quando l'antenna è esposta a un'onda di interferenza superficiale, nonché quando il segnale è debole e nella parte a onde lunghe del suo raggio d'azione. Nella posizione "P" dell'interruttore SA1 è attivata la modalità antifase. Il livello del segnale di uscita dell'antenna in questo caso è uguale alla differenza tra i segnali dalle uscite dei frame WA1, WA2. La differenza nei livelli del segnale di uscita dell'antenna nelle modalità “C” e “P” diminuisce con l'aumentare della frequenza del segnale e della separazione spaziale dei fotogrammi lungo il loro asse comune.

Nella modalità "P", viene eliminata la variazione della direttività caratteristica dell'antenna per un'onda che arriva ad angolo rispetto all'orizzonte. Di conseguenza, la soppressione del rumore da parte dell'onda spaziale in ingresso risulta essere uguale alla soppressione del rumore da parte dell'onda di superficie in ingresso. Questa modalità è efficace per segnali forti nella parte a onde corte del raggio di azione dell'antenna. A causa del basso livello del segnale di uscita dell'antenna, per implementare la selettività spaziale dell'antenna è necessario un ricevitore radio schermato altamente sensibile con un'antenna commutabile. Nella modalità "P", la direzione di ricezione minima viene ruotata di 90' attorno all'asse verticale dell'antenna. La caratteristica direzionale dell'antenna diventa a quattro lobi, il che aumenta anche l'immunità ai disturbi della ricezione. Nella modalità selezionata, l'antenna è orientata in azimut fino a ottenere il massimo rapporto segnale/rumore all'uscita del ricevitore radio.

Ris.2

L'antenna con telai distanziati è mostrata in fig. 2. È costituito dai telai 1 e 3, disposti su piani paralleli specchiati rispetto al pannello di controllo 2, traverse superiore 4 e inferiore 5, due barre di metallizzazione 6, due isolatori 7 e un cavo di uscita. La forma e la robustezza del telaio è data da una struttura portante realizzata in tubo d'acciaio a parete sottile con un diametro di 8 mm. Ciascun telaio include due di questi tubi a forma di C. Le loro dimensioni esterne sono 350x170 mm. Un cavo coassiale del marchio RK75-2-11 viene posato nelle cavità dei tubi. Il conduttore esterno di ciascun cavo ha una rottura di 20 mm al centro della parte superiore del telaio. La lunghezza dello spazio è uguale allo spazio tra i tubi del telaio. Il conduttore interno non presenta interruzioni per l'interruttore SA1 sul pannello di controllo. Le traverse sono realizzate in tubo di duralluminio con un diametro di 16 mm. La lunghezza della traversa superiore è di 670 mm, quella inferiore è composta da due parti lunghe 280 mm. Nella cavità dei tubi della traversa inferiore vengono posati i cavi dei telai, che sono inclusi nella scatola di duralluminio della console con dimensioni di 210x160x50 mm. Barre di metallizzazione in duralluminio con dimensioni di 112x22x4 mm fissano la scatola e collegano la traversa superiore con gli elementi di schermatura dell'antenna.

Gli isolatori in fibra di vetro con dimensioni di 240x30x4 mm insieme agli elementi 1-6 formano una struttura portante rigida. Per il montaggio sono stati utilizzati blocchi di duralluminio e viti di montaggio M4 e Mb. La simmetria geometrica, la coassialità e il parallelismo dei telai con la tolleranza richiesta di 0,2" è assicurata se la precisione delle distanze tra le parti dei telai non è inferiore a 1 mm. I telai possono essere spostati lungo le traverse in fase di montaggio dell'antenna e regolazione della posizione dei telai La differenza consentita nelle lunghezze dei cavi dei telai è di 10 mm.

Un interruttore a levetta P2T-1 con un blocco in posizione neutra è stato utilizzato come interruttore di modalità sul pannello di controllo.

Il trasformatore a banda larga è costituito da un circuito magnetico in ferrite (marca M200NN2) sotto forma di tre anelli piegati coassialmente con dimensioni K32x20x5 mm e due pezzi di cavo RK75-1-11. I segmenti di cavo sono avvolti nella stessa direzione, formando due avvolgimenti contenenti ciascuno otto spire. La posizione delle spire è fissata da un mandrino in polietilene con diametro 20 e altezza 16 mm, introdotto nella cavità del circuito magnetico. Sulla superficie cilindrica del mandrino, 16 scanalature sono distanziate uniformemente. Ogni avvolgimento occupa otto scanalature del mandrino, che corrispondono a metà dell'anello del circuito magnetico. Il conduttore interno di uno dei segmenti non viene utilizzato. Prima di assemblare il trasformatore, uno smusso di 0,3 mm viene rimosso dai bordi esterni del circuito magnetico con carta vetrata. Per prevenire le interferenze dei contatti elettrici alla ricezione radio, è importante garantire la costanza dei contatti tra gli elementi di schermatura, nonché l'isolamento degli elementi di schermatura nei punti in cui il contatto non dovrebbe esserci.

La produzione dell'antenna è possibile con deviazioni dalla descrizione fornita. Il volume di riserva della scatola del telecomando consente di progettare l'antenna in varie versioni. Il valore della frequenza operativa superiore e inferiore del trasformatore, nonché la sua progettazione, dipendono dalle dimensioni, dal numero di anelli, dal grado di ferrite del nucleo magnetico e dal numero di spire degli avvolgimenti. La permeabilità magnetica consentita della ferrite non è superiore a 200. Se il suo valore è inferiore, è necessario aumentare il numero di anelli del circuito magnetico e il numero di spire degli avvolgimenti del trasformatore. Da anelli inferiori a K32x20x5 mm è possibile realizzare un circuito magnetico sotto forma di colonna, la cui altezza è limitata dalle dimensioni della scatola del telecomando e non deve superare i 180 mm. Un trasformatore con nucleo magnetico colonnare alto 126 mm, assemblato da anelli K20x12xbmm con permeabilità magnetica 150...200, può contenere due avvolgimenti di tre spire.

L'uso di linee simmetriche di fili di avvolgimento intrecciati semplificherà la progettazione del trasformatore, ma allo stesso tempo aumenterà l'asimmetria del circuito dell'antenna.

Sostituiremo l'interruttore a levetta P2T-1 con un interruttore per tre posizioni e due direzioni. Il volume della scatola del telecomando consente di posizionare un preamplificatore con una fonte di alimentazione ed elementi per sintonizzare i frame in risonanza al suo interno. La cifra di rumore del preamplificatore deve essere inferiore alla cifra di rumore del ricevitore radio. In un'antenna estremamente semplificata, la struttura portante può essere in legno e per l'installazione può essere utilizzato un filo schermato con isolamento esterno.

Le caratteristiche di direttività dell'antenna nel piano orizzontale alle frequenze 8...10 MHz, tracciate in coordinate polari e su un'unica scala, sono mostrate in Fig. 3. Le misurazioni sono state effettuate in una modalità di ricezione che esclude interferenze con apparecchiature radio funzionanti. In questo caso è stato utilizzato un attenuatore a passo variabile (1 dB), che aveva un'attenuazione massima di 63 dB, un ricevitore radio schermato con una sensibilità di circa 10 μV con un oscillatore telegrafico locale e un AGC commutabile, nonché un'uscita indicatore. Quando si utilizza un ricevitore broadcast con AGC non commutabile, viene utilizzato il metodo di misurazione calibrato proposto in [3]. Per fare ciò, un generatore ausiliario (“calibratore”) è collegato al ricevitore radio. Se la frequenza del generatore rientra nella banda passante del ricevitore radio e il livello di tensione di uscita del generatore è 10...100 volte superiore al livello del segnale di ingresso, allora la dipendenza del guadagno delle cascate regolabili di il ricevitore radio sul livello del segnale di ingresso è ridotto all'errore dell'indicatore di uscita. La perfetta schermatura del radioricevitore e quindi la sua idoneità al funzionamento con antenna viene verificata dall'assenza di ricezione dopo aver scollegato l'antenna integrata ed esterna.

Lo schermo può essere realizzato indipendentemente da lamina o altro materiale elettricamente conduttivo. Si trova sulla superficie interna della custodia della radio. Non dovrebbe formare un anello chiuso attorno all'antenna magnetica incorporata. Un voltmetro AC è adatto come indicatore di uscita. Il ruolo del segnale di riferimento

Ris.3

può emettere qualsiasi trasmettitore radio che abbia un livello stabile e l'intensità di campo richiesta. Durante le misurazioni, l'oscillatore locale telegrafico del ricevitore radio dovrebbe essere acceso e l'AGC dovrebbe essere spento. Durante la misurazione, il livello del segnale in ingresso del ricevitore radio è mantenuto da una variazione costante dell'attenuazione dell'attenuatore e controllato dall'indicatore di uscita. Il livello del segnale proveniente dall'antenna è misurato dall'attenuazione dell'attenuatore.

L'interferenza che penetra nel ricevitore radio attraverso l'alimentazione dalla rete provoca errori di misura. Quando il rapporto tra il livello del segnale di ingresso del ricevitore radio e il livello di interferenza che penetra nel ricevitore radio dalla rete diminuisce, l'errore aumenta. L'influenza dei disturbi di rete viene attenuata alimentando il ricevitore radio dalla rete attraverso l'unità di protezione dal rumore o utilizzando una fonte di alimentazione indipendente. I frame sono regolati nella modalità "P" in base alla massima soppressione del segnale, nella direzione di arrivo della quale è orientato l'asse di ricezione minima dell'antenna.

Letteratura

1. Kukes I. S., Starik M. E. Fondamenti della ricerca della direzione radio. - M.: Sov. Radio, 1964, pag. 286,290.
2. London S. E., Tomashevich S. V. Handbook of high frequency transformer devices. - M.: Radio e comunicazione, 1984, p. 100-102.
3. Fradin A. Z., Ryzhov E. V. Misurazioni dei parametri dei dispositivi di alimentazione dell'antenna. - M.: Comunicazione, 3, p. 1972-227.

Autore: A. Kuzmenko, RV4LK, Ulyanovsk; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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