Antenne a banda larga semplici. Schema, descrizione

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Antenne a banda larga semplici. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Quando ricevono programmi televisivi, i radioamatori incontrano spesso condizioni difficili quando i segnali provengono da direzioni diverse, con polarizzazione diversa, ecc. L'autore dell'articolo pubblicato di seguito ha risolto questo problema con mezzi abbastanza semplici, utilizzando allo scopo set di vibratori a semionda e ottimizzando tutte le dimensioni al minimo SWR nel programma MMANA noto ai lettori della rivista.

L'emergere di programmi informatici accessibili per il calcolo delle antenne ha permesso di dare uno sguardo nuovo al loro sviluppo e combinare la sperimentazione con l'ottimizzazione del software. Inoltre, come si è scoperto, anche la più semplice delle antenne televisive sintonizzate può essere migliorata e ottimizzata: un vibratore a semionda, con il quale, a prima vista, sembra non esserci nulla a che fare. Si tratta di aggiungere uno o più vibratori. Le opzioni di miglioramento sono discusse di seguito. Il loro sviluppo, produzione e regolazione sono stati accompagnati dall'ottimizzazione dei parametri utilizzando il programma MMANA noto ai lettori della rivista. Il compito principale era questo: ottenere un'espansione della larghezza di banda di un vibratore a semionda con facilità di produzione e costi di materiale minimi.

La famiglia di antenne sviluppata comprende progetti a due canali per diversi canali e progetti di banda che coprono diversi canali. Le antenne sono costituite da vibratori sintonizzati situati ad una certa distanza l'uno dall'altro. Solo uno di essi (con uno spazio tra le metà) è attivo, cioè è collegato all'alimentatore.

Una rappresentazione schematica di un'antenna a due canali è mostrata in Fig. 1. La gamma dei canali delle onde metriche (MB) è divisa in sottobande LF (canali 1-5) e HF (canali 6-12). Il canale LF è determinato dal vibratore L1 e il canale HF è determinato dal vibratore L2. La distanza tra le metà del vibratore attivo è di circa 40 mm. Le dimensioni dei vibratori per i vari canali MB sono riportate in tabella. 1.

(clicca per ingrandire)

I vibratori sono realizzati con tubi del diametro di 15 mm in rame o leghe di alluminio. Puoi anche utilizzare bacchette o listelli dello stesso materiale. L'impedenza di ingresso dell'antenna è determinata dalla lunghezza dei vibratori, dalla distanza tra loro e dal loro diametro. Quindi per ottenere una resistenza in ingresso di 75 Ohm, con le dimensioni sopra indicate, la distanza tra i vibratori dovrà essere di 53 mm.

Per ricalcolare approssimativamente i parametri dell'antenna su una diversa impedenza di ingresso o quando si cambia il diametro dei vibratori, è possibile utilizzare la formula

dove h è la distanza tra i vibratori; K è l'impedenza di ingresso dell'antenna o il diametro dei vibratori nelle stesse unità di misura. La formula è valida per diametri di tubo da 7 a 20 mm e resistenza di ingresso da 25 a 300 Ohm.

Ad esempio, se il diametro dei vibratori è 10 mm, la distanza tra loro

Se è richiesta un'impedenza di ingresso di 100 ohm, la distanza tra i vibratori

Le dimensioni possono essere perfezionate ottimizzando per il SWR minimo nel programma MMANA.

Va notato che per le antenne con vibratore a bassa frequenza sintonizzato sul secondo canale, il diagramma di radiazione sarà distorto: diventa trilobato. Ciò è dovuto al fatto che alcune frequenze nella sottobanda HF sono vicine ai multipli delle frequenze di questo canale. Tuttavia, il secondo canale viene utilizzato principalmente come canale di uscita nei convertitori di antenne collettive UHF-MB. Quindi la perdita è piccola.

A proposito, con un'antenna del genere è facile eseguire esperimenti in un'ampia gamma di frequenze realizzando vibratori a semionda o telescopici sostituibili. In questo caso il vibratore attivo deve essere lungo almeno il doppio di quello passivo.

Per bilanciare le antenne, è possibile utilizzare il cosiddetto trasformatore TDL su linee lunghe. Per realizzarlo avrete bisogno di un anello di ferrite, preferibilmente ad alta frequenza, con un diametro esterno superiore a 10 mm. La linea è composta da due fili di rame PEV-2 o PETV. Sono piegati parallelamente e sopra di essi è saldamente posizionato un morbido tubo isolante. Il diametro dei fili viene scelto il più grande possibile, ma non superiore a 1,7 mm, in modo che quattro o cinque giri della linea si adattino all'anello. Il trasformatore è collegato tra le metà del vibratore (ad esse sono collegati gli inizi dei fili della linea) e un cavo coassiale con impedenza caratteristica di 75 Ohm (è collegato alle estremità dei fili della linea). È inoltre possibile utilizzare balun di antenne interne prodotte in precedenza.

Anche le antenne UHF possono avere un design simile. Tuttavia, come hanno dimostrato calcoli ed esperimenti, in UHF è meglio utilizzare un'antenna di banda che copra quasi tutti i canali da 21 a 60.

Un'antenna a banda differisce da un'antenna a due canali in quanto è composta da tre vibratori. Il suo design è mostrato in Fig. 2, e le possibili dimensioni sono presentate nella tabella. 2.

Il diametro dei tubi per i canali 6-12 MB può essere compreso tra 10 e 15 mm. Per un diametro di 15 mm nella gamma di frequenze da 172 a 228 MHz, l'SWR non supera 1,3, e per un diametro di 10 mm nella gamma di 170...230 MHz - non più di 1,55.

Per un'antenna per i canali 3-5 (75...100 MHz) MB con un diametro del tubo di 20 mm, l'SWR non è superiore a 1,5. Con una diminuzione del diametro a 10 mm, l'SWR può aumentare fino a 2.

Antenne a banda larga semplici

In UHF, con un diametro del tubo di 7 mm per il vibratore attivo e 4 mm per i restanti vibratori, l'SWR dell'antenna per i canali 21-57 non supera 2. Sui canali ad alta frequenza 57-60, l'SWR aumenta notevolmente nettamente.

Aggiungendo qualche elemento in più è possibile migliorare significativamente le proprietà direzionali delle antenne considerate. Ad esempio, nella Fig. La Figura 3 mostra l'antenna per i canali 4 e 10. Le dimensioni sono elencate nella tabella. 3. Diametro del tubo: 10 mm. Il guadagno dell'antenna è di 5,7 dB, il rapporto anteriore/posteriore è di 9,8 dB alla frequenza centrale del canale 4. Lo stesso per il canale 10 - 6,9 e 12,8 dB, rispettivamente.

Antenne a banda larga semplici

Per altri canali, un'antenna di questo tipo può essere progettata utilizzando il programma MMANA nel seguente ordine.

1. Le dimensioni del vibratore a bassa frequenza (attivo) sono determinate dall'SWR minimo.

2. Lo stesso vale per le dimensioni del vibratore HF e la distanza da quello attivo.

3. A una distanza di circa 0,1 lunghezza d'onda LF dietro il vibratore attivo, viene posizionato un riflettore con una lunghezza leggermente maggiore della lunghezza del vibratore attivo e le dimensioni del riflettore e la distanza dal vibratore LF sono ottimizzate per il minimo SWR e rapporto massimo anteriore/posteriore.

4. Ad una distanza di circa 0,1 lunghezza d'onda HF, posizionare il direttore davanti al vibratore HF e il riflettore HF dietro il vibratore attivo. La loro lunghezza iniziale è la lunghezza del vibratore HF.

5. Ottimizzare le dimensioni del direttore, del vibratore e del riflettore HF, nonché le distanze tra loro in termini di SWR minimo e massimo rapporto anteriore/posteriore.

Consideriamo una delle opzioni per un'antenna ricevente multicanale, i cui elementi sono realizzati secondo il metodo sopra descritto.

Come albero è stato utilizzato un tubo di plastica con un diametro di 40 mm. L'antenna è composta da tre livelli. Ciò è dovuto al fatto che a Donetsk è possibile ricevere segnali da diversi canali da tre direzioni: in uno di essi - il sesto canale, nell'altro - il quarto, decimo e i canali UHF, nel terzo - il dodicesimo canale con polarizzazione verticale.

I vibratori attivi del sesto e del dodicesimo canale per diverse polarizzazioni sono combinati in un'unica struttura, formando il primo livello (inferiore). La loro posizione nel piano verticale e le dimensioni sono mostrate in Fig. 4. La distanza tra le metà del vibratore orizzontale è di 20 mm. Il vibratore verticale si trova all'interno del montante.

I parametri dell'antenna per il sesto canale possono essere migliorati aggiungendo un direttore lungo 700 mm e un riflettore lungo 850 mm ad una distanza dal vibratore attivo rispettivamente di 270 e 900 mm. Parametri calcolati ad una frequenza di 178 MHz: SWR - 1,3; guadagno - 7 dB; rapporto anteriore/posteriore - 15 dB. Alla frequenza di 226 MHz, l'SWR è 1,1.

Il secondo livello è un'antenna a due canali sintonizzata sul quarto e decimo canale. In cima all'albero (terzo livello) c'è un'antenna UHF a banda larga con un amplificatore, che si trova all'interno dell'albero. Viene utilizzato l'amplificatore SWA-9, in cui il trasformatore di ingresso viene commutato sulla modalità dispositivo corrispondente. Per fare ciò, il terminale di ingresso centrale (due conduttori) del trasformatore viene disconnesso dal filo comune. I terminali di ingresso monocolore (ora ce ne sono quattro) del trasformatore sono interconnessi e collegati alle metà del vibratore dell'antenna.

L'antenna in questione è in funzione da circa tre anni, fornendo un'immagine normale su dieci canali (quattro in MB ed il resto in UHF). Lo sviluppo, ovviamente, non pretende di essere eccezionalmente nuovo, ma un'antenna del genere si è rivelata abbastanza sufficiente per la ricezione in condizioni difficili.

Simulatore di antenna MMANA

File dell'antenna descritti nell'articolo e calcolati in questo programma

Autore: G.Alekhin, Donetsk, Ucraina

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