Сопротивление антенны. Волновое сопротивление антенн: основы, измерение и согласование — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое волновое сопротивление антенны. Как измеряется волновое сопротивление. От чего зависит волновое сопротивление антенны. Как согласовать антенну с разным волновым сопротивлением. Почему важно учитывать волновое сопротивление при конструировании антенн.

Содержание

Что такое волновое сопротивление антенны

Волновое сопротивление антенны — это комплексная величина, характеризующая отношение напряжения к току в антенне на определенной частоте. Оно состоит из активной и реактивной составляющих:

Активная часть — сопротивление излучения, определяющее эффективность антенны
Реактивная часть — емкостное или индуктивное сопротивление, зависящее от геометрии антенны

Волновое сопротивление важно учитывать для согласования антенны с фидерной линией и передатчиком. При рассогласовании часть энергии отражается обратно, снижая эффективность системы.

Как измеряется волновое сопротивление антенны

Для измерения волнового сопротивления антенны используются специальные приборы — антенные анализаторы. Принцип их работы заключается в следующем:

На антенну подается напряжение определенного уровня
Измеряется ток, потребляемый антенной
Рассчитывается отношение напряжения к току
Определяется активная и реактивная составляющие импеданса

Современные анализаторы позволяют быстро измерить параметры антенны в широком диапазоне частот и построить частотные зависимости.

От чего зависит волновое сопротивление антенны

Волновое сопротивление антенны определяется следующими факторами:

Геометрические размеры и форма антенны
Диаметр проводников
Расстояние до земли и окружающих объектов
Частота сигнала
Материал проводников

Ключевую роль играют погонные параметры антенны — распределенные емкость и индуктивность на единицу длины. Волновое сопротивление рассчитывается как:

Z = √(L/C)

где L — погонная индуктивность, C — погонная емкость.

Типичные значения волнового сопротивления антенн

Волновое сопротивление различных типов антенн может существенно отличаться:

Полуволновой диполь — около 73 Ом
Четвертьволновый монополь — около 36 Ом
Петлевой вибратор — около 300 Ом
Логопериодическая антенна — 50-200 Ом
Рамочная антенна — до 1000 Ом

При конструировании важно учитывать эти значения для правильного согласования с фидером.

Согласование антенн с разным волновым сопротивлением

Для согласования антенны с фидером и передатчиком применяются следующие методы:

Согласующие трансформаторы
Четвертьволновые отрезки линий
Широкополосные трансформаторы
LC-контуры
Автотрансформаторы

Выбор метода зависит от конкретной задачи, требуемой полосы частот и мощности. Правильное согласование обеспечивает максимальную эффективность антенной системы.

Влияние окружающих объектов на волновое сопротивление

Волновое сопротивление антенны может существенно меняться под влиянием окружающих объектов:

Близость земли уменьшает сопротивление излучения
Металлические конструкции изменяют распределение тока
Диэлектрические объекты влияют на емкость антенны
Атмосферные осадки снижают сопротивление изоляции

При установке антенны важно учитывать эти факторы и при необходимости проводить дополнительную настройку на месте эксплуатации.

Частотная зависимость волнового сопротивления

Волновое сопротивление антенны меняется с частотой. Это связано с изменением электрической длины антенны относительно длины волны:

На резонансной частоте сопротивление чисто активное
Ниже резонанса появляется емкостная составляющая
Выше резонанса — индуктивная составляющая

Для широкополосных антенн важно обеспечить приемлемое согласование во всем рабочем диапазоне частот.

Методы изменения волнового сопротивления антенны

Волновое сопротивление антенны можно изменить следующими способами:

Изменение геометрических размеров
Добавление согласующих элементов
Использование диэлектрических материалов
Применение нагрузочных катушек и конденсаторов
Изменение высоты подвеса над землей

Это позволяет оптимизировать характеристики антенны для конкретных условий применения.

Волновое сопротивление многоэлементных антенн

В многоэлементных антеннах, таких как директорные антенны Яги-Уда, волновое сопротивление определяется взаимодействием элементов:

Активный вибратор имеет пониженное сопротивление
Директоры и рефлекторы влияют на распределение тока
Общее сопротивление зависит от взаимного расположения

Расчет параметров таких антенн требует применения специализированного программного обеспечения.

» Волновое сопротивление антенн

Приветствую, дорогие друзья. С вами Тимур Гаранин.

В своём видео курсе «Антенны» я уделил особое внимание такой теме как волновое сопротивление и согласование. Тем не менее, я продолжаю получать много вопросов относительно того, как измеряется волновое сопротивление, от чего оно зависит и в принципе, какова его природа.

Начнем с определения. Волновое сопротивление линии — это отношение приложенного к ней напряжения к току, в этой линии.

И сразу покажем, как антенные анализаторы измеряют волновое сопротивление.

Представим что у нас есть полотно антенны из одного тонкого проводника. Подключаем антенный анализатор одним выходом к этому полотну. Второй выход антенного анализатора подключаем к земле, равно как и дальний конец полотна. Внутри антенного анализатора уже встроены вольтметр и амперметр. Что делает антенный анализатор? Он подает на линию единичную ступеньку, то есть просто напряжение определённого уровня. И одновременно с этим измеряет, какой ток потребляет эта линия. И по соотношению напряжения к току определяет волновое сопротивление.

Представим, что к этому же антенному анализатору мы подключаем другое полотно такой же длины, но большей площади поверхности. Антенный анализатор измеряет волновое сопротивление этого полотна, и оно оказывается значительно меньше, чем волновое сопротивление тонкого провода. Почему, от чего зависит волновое сопротивление полотна?

Волновое сопротивление полотна зависит напрямую от его погонных параметров, погонных емкости и индуктивности. Рассчитывается как корень квадратный от отношения погонной индуктивности к погонной емкости. Из чего можно сделать вывод, что чем больше погонная индуктивность и меньше погонная емкость, тем больше это сопротивление.

Хочу обратить особое внимание на то, что волновое сопротивление зависит не просто от емкости и индуктивности антенны, а от погонных емкостей индуктивностей. Мне тут в комментариях кое-кто писал, что чем больше длина антенны, тем больше емкость, а значит меньше волновое сопротивление. Это абсолютно неверно. Волновое сопротивление полотна от длины антенны не зависит вообще.

Представим себе такую ситуацию. У нас есть полотно длиной в метр, и ёмкость этого полотна равна допустим 100 пикофарад. Мы берём и увеличиваем длину этого полотна вдвое, соответственно емкость полотна увеличилась тоже вдвое, и сейчас составляет 200 пикофарад. Но погонная емкость, то есть емкость, деленная на единицу длины, осталась такая же, 100 пикофарад на метр.

То же самое касается и погонной индуктивности.

Погонные параметры по определению от длины не зависят, так как представляют собой параметры, деленные на единицу длины.

Но тогда от чего они зависят?

Допустим у нас есть обыкновенный диполь, выполненный из отрезков относительно тонкого провода. Этот диполь, его отрезки, обладают определёнными погонными емкостью и индуктивностью.

А теперь сравним его с такой антенной как диполь Надененко. Диполь Надененко представляет собой несколько параллельных стержней расположенных по кругу большого радиуса на равном расстоянии друг от друга. Иногда, для еще большего увеличения площади поверхности, диполь Надененко окутывают металлической сеткой.

Я думаю, уже сейчас вам интуитивно понятно, что диполь Надененко будет иметь значительно меньшее волновое сопротивление, чем просто диполь из тонкого провода.

Во-первых, очевидно, что диполь Надененко обладает грандиозно большей площадью поверхности, следовательно имеет очень большую погонную емкость.

Но кроме этого, диполь Надененко имеет еще и меньшую погонную индуктивность. Почему? Каждый из стержней диполя Надененко имеет свою собственную индуктивность. Но так как эти стержни включены параллельно, то и их индуктивности включены параллельно. Как известно, параллельное включение индуктивностей уменьшает общую индуктивность.

Следовательно, диполь Надененко, благодаря своим погонным параметрам, имеет значительно меньшее волновое сопротивление, чем диполь из тонкой проволоки.

Можем сделать вывод, что погонная емкость полотна прямо зависит от площади поверхности полотна на единицу длины. С погонной индуктивностью не всё так очевидно, она зависит от сечения проводника, либо от количества параллельно включенных проводников, и от магнитной проницаемости линии или окружающей среды.

Как измерять погонные параметры антенны при помощи антенного анализатора? Если у нас симметричная антенна, то тут всё просто — один выход антенного анализатора мы включаем к одному вибратору антенны, второй выход — к другому вибратору.

Если же у нас одиночное полотно, то один из выходов анализатора мы должны включить на полотно, а второй — на землю, либо на корпус. Если мы используем корпус, главное требование для него — он должен быть достаточной ёмкости, чтобы принять заряд половины периода колебаний.

Ещё, что очень важно, полотно антенны должно быть отдалено от земли или корпуса на расстояние не менее половины длины волны в пространстве. Почему? Потому что если полотно будет слишком близко к Земле, силовые линии электрического поля полотна будут замыкаться на землю. А мы ведь измеряем не емкость полотна относительно Земли, нас интересует прежде всего емкость полотна относительно себя самого.

Когда речь идёт о диполе, то мы очевидно измеряем емкость одного отрезка диполя относительно другого отрезка диполя. Когда речь идет об единичном полотне, например о полотне антенны бегущей волны, то мы измеряем емкость каждого отрезка этого полотна относительно соседних отрезков этого же полотна. То есть ёмкость полотна относительно себя самого.

Силовые линии электрического поля, начинающиеся на максимумах потенциала, заканчиваются на минимумах потенциала в этом же полотне. Минимумы и максимумы потенциала отдалены друг от друга на половину длины волны в полотне.

Как раз на этом принципе работают коллинеарные антенны из коаксиальных кабелей. Если хотите, могу сделать отдельный ролик про такие антенны.

Зависит ли волновое сопротивление полотна от параметров сигнала? Например от частоты, амплитуды, формы импульса? Конечно же нет. Волновое сопротивление полотна зависит исключительно от его погонных характеристик, от ёмкости на единицу длины и от индуктивности на единицу длины.

Но от параметров сигнала, частоты, амплитуды и формы импульса зависят такие параметры как S11, коэффициент отражения, коэффициент стоячей волны для этого сигнала в полотне, и так дальше. В один и тот же отрезок полотна можно подать сигнал, четверть длины волны которого будет совпадать с длиной отрезка полотна, а можно подать сигнал, половина длины волны которого будет совпадать с длиной отрезка. Отрезок один и тот же, и погонные характеристики у него неизменны. Но в одном случае у нас устанавливается стоячая волна с минимумом напряжения на входе, а в другом случае с максимумом напряжения на входе. Соответственно в одном случае коэффициент отражения нулевой, в другом случае полный. И КСВ тоже, в одном случае максимальный, в другом случае минимальный.

Подведем итог

1. Волновое сопротивление любой линии измеряется как отношение приложенного к линии напряжения к току, установившемуся в этой линии под действием этого напряжения.

2. Волновое сопротивление любой линии зависит от её погонных параметров, от погонных индуктивности и емкости. Следовательно, волновое сопротивление полотна может варьироваться в широчайших пределах, его можно сделать грандиозно большим, либо грандиозно малым как у диполя Надененко.

3. Волновое сопротивление полотна и его погонные характеристики никак не зависят от параметров сигнала.

4. Но величины, связанные с самим сигналом, разумеется, зависят от параметров сигнала. S11, КСВ и т.д. зависят от формы импульсов, частоты сигнала и других параметров.

На этом заканчиваю. Если ролик был для вас полезен, ставьте лайк. Задавайте вопросы и пишите предложения в комментариях, делитесь с друзьями. И до встречи в следующих роликах!

Согласование укороченных и удлинённых антенн, полное, реактивное и активное сопротивление антенны

Приветствую, друзья. С Вами Тимур Гаранин.

Сегодня хочу поговорить о согласовании антенн, длина которых отличается от расчётной.

Почему я решил поднять эту тему? Дело в том, что я в последнее время общался со множеством людей, которые воспринимают сопротивление излучения антенны как её входное сопротивление. Есть даже те, кто уверен, что согласовать волновой диполь так же просто как и полуволновой диполь. Мол, сопротивление излучения волнового диполя всего 200 Ом, какие могут быть проблемы? А проблема в том, что хоть сопротивление излучения волнового диполя 200 Ом, его полное входное сопротивление будет стремиться к бесконечности.

Разберёмся, почему это так.

Входное сопротивление антенны – это комплексная величина. Она состоит из активного сопротивления излучению, которое невелико, и реактивного сопротивления.

Активное сопротивление – это полезный компонент. Мощность на активном сопротивлении мы излучаем в пространство.

А реактивное сопротивление – абсолютно бесполезная вещь. Реактивное сопротивление только мешает протеканию тока в антенне, соответственно мешает излучать и принимать, заставляет передатчик работать в перенапряженном режиме и снижает КПД всей системы.

Рассмотрим распределение напряжений и токов в антенне. Когда антенна настроена в резонанс, т.е. простейший случай – это полуволновой диполь Герца, то на подключаемом конце мы имеем максимум тока и минимум напряжения. Можно сказать, что антенна ведёт себя как последовательный колебательный контур на резонансе, и её реактивное сопротивление равно нулю. Остается только сопротивление излучению. Для полуволнового диполя оно равно 73 Ома и передатчик работает только на активное спротивление.

А вот когда антенна представляет собой волновой диполь, либо любой другой случай, когда каждое плечо антенны содержит чётное количество четвертей длин волны, то ситуация совсем иная. В точке подключения мы имеем максимум напряжения и минимум тока. Следовательно входное сопротивление такой антенны стремиться к бесконечности. И она ведёт себя как параллельный колебательный контур, который как известно не пропускает сигнал на резонансной частоте.

Пытаться согласовать такую антенну почти бесполезно. Потому что её активное спротивление около 200 Ом, а реактивное стремиться к бесконечности. Поэтому здесь применяют другой подход. К такой антенне просто добавляют линию длиной четверть длины волны. И уже входное реактивное сопротивление такой системы снова стремиться к нулю.

В зависимости от количества четвертей длин волн реактивное сопротивление антенны периодически колеблется от ноля и до бесконечности. Если плечо содержит нечётное количество длин волн, то реактивное сопротивление — ноль. Если чётное – стремится к бесконечности.

Кроме крайних случаев, когда антенна ведёт себя то как последовательный, то как параллельный контур, существуют и промежуточные ситуации. Когда длина антенны немного отклоняется от расчётной длины.

Самый распространённый случай – это конечно же укороченные антенны. Многие ли из нас помнять мобильные телефоны и беспроводные мыши с антеннами? Сегодня вряд ли можно встретить эти устройства с явными антеннами. Куда же подевались их антенны?

Они есть, но они укорочены.

Если длину антенны уменьшить относительно расчётной, то антенна начинает обладать емкостным сопротивлением. Чем больше мы укорчаиваем антенну, тем больше емкостное сопротивление. Обращаю внимание, что растёт не ёмкость, а емкостное сопротивление. Ёмкость антенны, разумеется, уменьшается, когда мы антенну обрезаем, но так как емкостное сопротивление обратно пропорционально ёмкости, то оно с укорочением антенны возрастает.

А индуктивное сопротивление наоборот падает. Поэтому результирующее реактивное сопротивление укороченной антенны оказывается емкостным.

Как согласовать такую, укороченную, антенну? Это достаточно просто. Нужно всего лишь добавить удлиняющую индуктивность, индуктивное сопротивление которой по модулю равно емкостному сопротивлению антенны.

Но есть ещё одна проблема. При укорочении антенны падает её активное сопротивление. Из-за этого может возникнуть необходимость в трансформаторе сопротивлений. На практике не делают сильно укороченных антенн, потому что снижение сопротивления излучению приводит к тому, что антенна попросту хуже излучает и принимает сигнал.

Иногда встречаются удлинённые антенны, длина которых немного больше четверти длины волны. В этом случае начинает расти их индуктивное сопротивление. Согласовывают их по тому же принципу. Добавляют укорачиающий конденсатор, емкостное сопротивление которого по модулю равно индуктивному сопротивлению удлинённой антенны.

Теперь хочу обратить Ваше внимание на то, что в целом с ростом длины полотна антенны её активное сопротивление тоже растёт. Следовательно, увеличение длины полотна оправдано. Но только в том случае, если антенна будет грамотно сфазирована и настроена в резонанс.

Широкое распространение получили петлевые вибраторы. На резонансной частоте их реактивное сопротивление стремиться к нулю, а сопротивление излучению – около 200 Ом.

Очевидно их преимущество перед обычными диполями, у которых сопротивление излучению около 75 Ом.

Иногда можно встретить зигзагообразные антенны с двумя петлями, их сопротивление излучению уже 250 Ом. Дальнейшее увеличение длины полотна уже нецелесообразно, т.к. антенна становится слишком чувствительна к длине волны, а выигрышь в изучении невелик.

Для приёмных антенн согласование и настройка в резонанс не менее важны, чем для передающих. Излучать энергию всегда проще, т.к. энергия поля стремиться оттуда, где её больше, туда, где её меньше.

А вот принимать сигнал гораздо сложнее, т.к. в точке приёма энергия радиоволн обычно невелика. Для приёма сигнала необходимо, чтобы приёмник подключался точно в точку максимума тока. Почему это так важно?

Входные тракты приёмников потребляют ток своей цепью управления. Чтобы управлять любым усилительным элементом необходим определенный ток.

Радиоволны никакого тока не содержат, поэтому никакого вияния на усилительные элементы не оказывают. Чистым потенциалом транзистор не откроешь. Нужно преобразовать энергию радиоволн, т.е. энергию электрического поля, в энергию электрического тока.

Антенна – это и есть такой преобразователь. При чём, чем лучше антенна настроена в резонанс, и чем ближе точка макимума тока к приёмному концу, тем лучше происходит преобразование энергии электрического поля в энергию электрического тока.

Если точка максимума тока начнёт смещаться, то мы получим ухудшение приёма. Сигнал станет слабее.

Лучший приём мы получим, когда плечи антенны содержат нечётное количество четвертей длины волны, худший приём – при чётном количестве четвертей в плечах антенны.

Подведём итоги:

Полное входное сопротивление антенны – это комплексная величина, состоящая из активного сопротивления излучению и реактивного сопротивления.
Можно выделить четыре случая согласования антенн:
— для укороченной антенны применяют удлинующую индуктивность;
— антенна в резонансе не требует никаких вмешательств;
— удлинённую антенну согласовывают с помощью укорачивающего конденсатора;
— антенну, содержащую четное количество четвертей длин волн в плече, дополняют линией в четверть длины волны.
Увеличение длины полотна антенны оправдано ради увеличения её сопротивления излучению, при условии, что антенна остаётся в резонансе.

На сегодня всё. Жду Ваших комментариев, пишите, какие вопросы ещё стоит рассмотреть. Делитесь роликом, если он был полезен.

Всем удачи!

Телевизионные антенны в вопросах и ответах

Для чего предназначены телевизионные антенны?
Антенны предназначены для приема телевизионных сигналов в диапазоне частот 48-862 МГц.

Какие бывают телевизионные эфирные антенны?
Антенны бывают канальные, предназначенные для приема одного канала.
Диапазонные, предназначенные для приема одного телевизионного диапазона волн.
Всеволновые, предназначенные для приема во всех диапазонах телевизионных волн. Всеволновые, обычно, это комбинированные антенны, состоящие из нескольких антенн, конструктивно соединенных вместе.
Телевизионные антенны также различаются по типам, например, логопереодические, волновой канал и др.
Антенны также бывают внутренние и наружные, со встроенным усилителем-активные, и без усилителя-пассивные.

На каком расстоянии от телецентра «ловит» комнатная антенна?
Комнатные антенны простейший вид антенн, их вибраторы размером даже не четвертьволновые, а меньше, коэффициент усиления подобных антенн, в среднем, менее 3-4 дБ, поэтому они могут быть эффективными на расстоянии не более 10 км от телецентра. Эффективность комнатных антенн напрямую зависит от расположения антенн в помещении, толщины и материала стен, перегородок, а также величины проемов здания. Встроенный усилитель в некоторых случаях может повысить приемные свойства комнатных антенн.

Какая антенна хорошо ловит телевизионный сигнал?
Для хорошего приема нужна многоэлементная антенна с молошумящим антенным усилителем. Такая антенна имеет узкую диаграмму направленности и высокий коэффициент усиления.

Антенна — ключ бесплатного ТВ
Эта фраза — рекламный трюк для продажи антенн цифрового телевидения. Это не обман, дело в том, что любая ДМВ антенна является ключом к бесплатному просмотру цифрового телевидения, и ничего другого эта фраза не значит!

Какие антенны лучше, логопериодические или волновой канал?
Логопериодические имеют более равномерную амплитудно-частотную характеристику, но коэффициент усиления у них меньше чем у антенн типа волновой канал.

Какие антенны лучше использовать активные или пассивные?
Применение антенн во многом определяется условиями приема. Пассивные антенны более предпочтильны, так как обладают высокой надежностью. Таким образом, лучше установить пассивную антенну с высоким коэффициентом усиления, чем с небольшими габаритами активную.

Что такое неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) антенны?
Телевизионные антенны работают в широком диапазоне частот (кроме канальных антенн). Коэффициент усиления антенны на разных частотах может отличаться. Разница коэффициента усиления в дБ на разных частотах и будет характеризовать неравномерность АЧХ антенны.
Чем лучше рассчитана и правильно изготовлена антенна, чем меньше у неё неравномерность АЧХ. Большое влияние на АЧХ оказывает качество согласования антенны с фидером.

Чем определяется размер антенны, её вибраторов?
Размер антенны определяется длиной волны, полуволновые вибраторы, четвертьволновые вибраторы и т.д.

Какое волновое сопротивление у антенн типа «волновой канал»?
Волновое сопротивление у антенн типа «волновой канал» составляет 300 Ом. Для соединения этого типа антенн с фидером применяется согласующий трансформатор.

Какое волновое сопротивление у логопериодических антенн?
Волновое сопротивление у логопериодических антенн составляет 75 Ом. Для соединения этого типа антенн с фидером согласующий трансформатор не понадобится.

Какое волновое сопротивление у телевизионного коаксиального кабеля?
Волновое сопротивление телевизионного коаксиального кабеля составляет 75 Ом. Телевизионный кабель имеет преимущественно, вспененный диэлектрик, покрытую медью центральную жилу, в нем заложено компромиссное решение между гибкостью и потерями. Кроме телевидения применяется еще в видеонаблюдении.

Какое ещё волновое сопротивление бывает у коаксиального кабеля?
Широкое распространение имеет коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Этот вид кабеля используется в разных областях радиотехники. Кабель с волновым сопротивлением 50 Ом имеет сплошной диэлектрик и минимальные потери, обладает высокой прочностью и максимальными возможностями для передачи энергии большой мощности.

Что будет если применять для подключения ТВ антенн кабель с волновым сопротивлением 50 Ом?
Нарушится согласование антенны с фидером и часть принятой с эфира энергии электромагнитных волн не поступит в подключенную нагрузку, например, телевизор.

Как зависит коэффициент усиления антенны от ее размеров?
Чем больше элементов в антенне, тем больше её КУ.

Какие усилители лучше использовать для эфирных антенн?
Антенные, мачтовые усилители наиболее эффективны для приема сигналов в зоне неуверенного приема. Лучше всего использовать для бытовых антенн врезные в кабель усилители, они заключены в металлический экранирующий корпус и защищены от разрядов молний. Усилители, выполненные в виде платы и смонтированные в соединительную коробку антенны, служат до первой грозы.

Когда лучше использовать комнатную антенну?
Применение комнатных антенн определяется условиями приема. Если сигнал достаточно мощный и имеется прямая видимость на передающий центр, тогда применение комнатных антенн оправдано. Прием отраженных сигналов будет нестабильным. Цифровое телевидение расширило область применения комнатных антенн.

Что такое цифровая антенна?
Объективно антенна не может быть цифровой, так как это просто металлическая конструкция, а не какой-то электронный блок. Цифровыми называют ДМВ антенны, предназначенные для приема цифрового эфирного телевидения. Некоторые антенны могут иметь встроенный усилитель с питанием +5В, которое осуществляется от цифровой приставки.

Какие антенны лучше всеволновые или диапазонные?
Это во многом зависит от конструкции антенны. Более качественный прием, чаше всего, обеспечивают диапазонные антенны.

Какие антенны применяют в качестве коллективных?
Прежде всего, диапазонные антенны, но иногда хороший результат можно получить и от всеволновых.

Какие усилители лучше для коллективных антенн?
Хороший результат можно получить при применении многовходовых усилителей.

Какой телевизионный кабель лучше использовать для антенн?
В телевидении применяется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Желательно, чтобы кабель имел минимальное затухание, экранировку, более 90 дБ и хорошие механические свойства, т.е. не лопался на морозе и не ломался при изгибе.

Можно изготовить антенну самостоятельно?
Конечно можно, но сейчас очень большое количество антенн предлагают на рынке по невысоким ценам.

Как подключить эфирную антенну к телевизору?
Для подключения антенны к телевизору используют телевизионный кабель со смонтированным штекером. Когда требуется подключение нескольких телевизоров, используют ответвители и делители. Когда нужно подключить коллективную антенну, тогда применяют комбинации делителей, ответвителей и усилителей.

Сколько телевизоров можно подключить к одной телевизионной антенне?
Много! Поясняем: антенный телевизионный сигнал можно поделить с помощью телевизионных делителей и ответвителей и развести на множество телевизоров. Если уровень сигнала будет недостаточен, то можно воспользоваться дополнительными усилителями. Если кабельные линии очень длинные, тогда телевизионный сигнал можно развести с помощью оптики и дополнительного оборудования, без значительных потерь, на десятки километров.

Можно самостоятельно установить эфирную антенну?
Ответ-можно, надо закрепить её на кронштейне и направить на передающую телевизионную вышку.

Какую антенну надо использовать для дачи, сада?
В настоящее время вся территория охвачена цифровым телевидением, поэтому потребуется дециметровая антенна и цифровая приставка.

Что такое телевизионная антенна Дельта?
Антенны торговой марки Дельта выпускает завод в Санкт-Петербурге. Антенны, выпускаемые другими заводами, имеют полные аналоги антенн Дельта.

Какие антенны лучше стальные или алюминиевые?
Электромагнитные волны распространяются по поверхности антенн и наводят в ней токи, сталь имеет большее омическое сопротивление, чем алюминий, поэтому алюминиевые антенны лучше.

Какие бесплатные каналы можно смотреть на эфирную антенну?
На эфирную антенну принимаются все бесплатные каналы, которые распространяются с телестанции в вашем населенном пункте.

Как подключить к телевизору совместно эфирное и кабельное телевидение?
Для подключения понадобится сумматор, широкополосный или полосовой. До подключения надо выяснить, на каких каналах работает эфирное телевидение, и на каких кабельное. Каналы могут совпадать, при совпадении частот каналов, просмотр этих каналов будет невозможен. Можно поставить режекторный фильтр до сумматора на канал, который надо исключить, тогда один из совпадающих по частоте каналов будет доступен для просмотра.

Где надо покупать антенны?
Конечно не на рынке и не в гипермаркетах, там нет специалистов. Покупать антенны надо в специализированных магазинах и офисах.

Антенны КВ — R3RT

Ниже, прямо на этой странице, даны следующие описания:

Антенны КВ диапазона. КВ антенны своими руками. Антенны диапазонные. Антенна Дельта. Антенны из коаксиального кабеля. Проволочные антенны. Походная антенна для 20, 30 и 40 метров. Антенны от SM0DTK. Антенны на WARC диапазоны. Согласование антенны с фидером. Спиральные антенны. Шестидиапазонная антенна. Антенна на диапазон 160 м. Антенна для диапазонов 160, 80 и 40 м, запитываемая с конца. Всеволновая антенна «бедного» радиолюбителя. Настройка антенны. Молниезащита горизонтальных и проволочных антенн. Антенные новости. Строим КВ антенну (pdf). Антенны от UA6AGW (pdf). Книги по антеннам КВ и УКВ, ТВ, СВЧ, ЕН, фидерам, решёткам, кабелям.

Семидиапазонная антенна

Предлагается двухъярусная антенна, работающая на 10, 12, 15. 17, 20, 40, 80 метрах коротковолнового диапазона. Верхний ярус (В) работает на 10, 15, 20, 40, 80 метрах, нижний ярус (Н) — на 12 и 17 метрах.

Входное сопротивление (В) составляет 180-220 Ом, (Н) 45-50 Ом.

Питание антенны осуществляется двумя коаксиальными кабелями, раздельно для каждого яруса:

Трансформатор Тр1 с отношением 1:4 намотан на ферритовом кольце диаметром 60 мм и высотой 10 мм с проницаемостью — 400-600.

Наматывается он одновременно двумя проводами диаметром 1,5 мм или линией с волновым сопротивлением 100 Ом — равномерно по кольцу, 10 витков. Можно использовать трансформаторы от антенны РВ-12.

Антенну можно питать одним кабелем, установив реле на нижнем ярусе. Переключать будет необходимо оплётку кабеля и средний провод одновременно.

Вертикальный «изогнутый» диполь

Хорошо известно, что для работы на дальних трассах вертикальная антенна имеет преимущество, так как её диаграмма направленности в горизонтальной плоскости круговая, а главный лепесток диаграммы в вертикальной плоскости прижат к горизонту и имеет малый уровень излучения в зенит.

Однако изготовление вертикальной антенны сопряжено с решением ряда конструктивных проблем. Применение алюминиевых труб в качестве вибратора и необходимость для его эффективной работы установить в основании «вертикала» систему «радиалов» (противовесов), состоящую из большого числа проводов длиной в четверть волны. Если использовать в качестве вибратора не трубу, а провод, мачта, его поддерживающая, должна быть выполнена из диэлектрика и все оттяжки, поддерживающие диэлектрическую мачту, также диэлектрическими, либо разбиты на нерезонансные отрезки изоляторами. Всё это связано с затратами и часто невыполнимо конструктивно, например, из-за отсутствия необходимой площади для размещения антенны. Не забываем, что входное сопротивление «вертикалов» обычно ниже 50 Ом, а это ещё и потребует его согласования с фидером.

С другой стороны, горизонтальные дипольные антенны, к которым можно отнести антенны типа Inverted V, конструктивно очень просты и дёшевы, чем и объясняется их популярность. Вибраторы таких антенн можно выполнить практически из любого провода, и мачты для их установки также могут быть изготовлены из любого материала. Входное сопротивление горизонтальных диполей или Inverted V близко к 50 Ом, и нередко можно обойтись без дополнительного согласования. Диаграммы направленности антенны Inverted V приведены на рис. 1.

Конструктивная простота позволяла менять одну антенну на другую в течение пяти минут даже в темноте. Для питания всех вариантов CVD — антенны использовался один и тот же коаксиальный кабель. Он подходил к вибратору под углом около 45 градусов. Для подавления синфазного тока рядом с точкой подключения на кабель установлен трубчатый ферритовый магнитопровод (фильтр-защёлка). Несколько аналогичных магнитопроводов желательно установить и на участке кабеля длиной 2…3 м в близи от полотна антенны.

Поскольку антенны изготавливались из «полёвки», её изоляция примерно на 1% увеличивала электрическую длину. Поэтому антенны, изготовленные по размерам, приведённым в таблице, нуждались в некотором укорочении. Подстройка производилась регулировкой длины нижнего отогнутого участка вибратора, легко достижимого с земли. Сложив часть длины нижнего отогнутого провода в двое, можно делать тонкую подстройку резонансной частоты, передвигая конец загнутого участка вдоль провода (своеобразный подстроечный шлейф).

Резонансная частота антенн измерялась антенным анализатором MF-269. Все антенны имели чётко выраженный минимум КСВ в пределaх любительских диапазонов, не превышавший значения 1,5. Например, у антенны на диапазон 14 МГц минимум КСВ на частоте 14155 кГц был 1,1, а полоса пропускания — 310 кГц по уровню КСВ 1,5 и 800 кГц по уровню КСВ 2.

Для сравнительных испытаний использовалась Inverted V диапазона 14 МГц, установленная на металлической мачте высотой 6 м. Концы вибраторов у неё были на высоте 2,5 м над землёй.

Чтобы получить объективные оценки уровня сигналов в условиях QSB, антенны многократно переключались с одной на другую с временем переключения не более одной секунды.

Таблица

Были проведены радиосвязи в режиме SSB при мощности передатчика 100 Вт на трассах протяжённостью от 80 до 4600 км. На диапазоне 14 МГц, например, все корреспонденты, находившиеся на расстоянии более 1000 км, отмечали, что уровень сигнала с антенной CVD был на один-два балла выше, чем с Inverted V. При расстоянии менее 1000 км некоторое минимальное преимущество было у Inverted V.

Модифицированная широкополосная антенна T2FD

Здесь предлагается вариант модификации хорошо известной антенны, который позволит перекрыть весь коротковолновый радиолюбительский диапазон частот, совсем немного проигрывая полуволновому диполю в 160 метровом диапазоне (0.5 дБ на ближних и около 1 дБ на дальних трассах). При точном исполнении, антенна работает сразу и в настройке не нуждается. Подмечена приятная особенность антенны: так на неё не воспринимаются статические помехи, и по сравнению с классическим диапазонным полуволновым диполем, приём получается очень комфортный. Нормально прослушиваются совсем слабые DX станции, особенно на НЧ диапазонах. Длительная эксплуатация антенны (почти 8 лет на момент публикации, ред.) позволила отнести её к малошумящим приёмным антеннам. В остальном, по эффективности, антенна практически не уступает диапазонному полуволновому диполю или Inv. Vee на любом из диапазонов от 3,5 до 28 МГц. И ещё одно наблюдение (оно основано на отзывах дальних корреспондентов) — при передаче отсутствуют глубокие QSB. Из проделанных 23 вариантов модификаций этой антенны, приводимый здесь, заслуживает наибольшего внимания и может быть рекомендован для массового повторения. Все размеры антенно-фидерной системы рассчитаны и точно выверены на практике.

Полотно антенны
Размеры вибратора приведены на рисунке выше. Обе половины вибратора симметричны, лишняя длина «внутреннего угла» урезается по месту, там же крепится небольшая изолированная площадка для соединения с питающей линией. Балластный резистор 2400м, пленочный (зеленого цвета), 10Вт. Можно использовать любое другое той же мощности, но обязательно безиндукцинное. Медный провод в изоляции, сечением 2,5мм. Распорки — деревянная рейка сечением 1х1см с лаковым покрытием. Расстояние между отверстиями 87см. Растяжки — капроновый шнур.

Воздушная линия питания
Медный провод ПВ-1, сечением 1мм, распорки из винипласта. Расстояние между проводниками 7.5см. Длина линии 11 метров.

Авторский вариант установки
Используется металлическая, заземленная снизу, мачта. Установлена на крыше 5-этажного дома. Высота мачты 8 метров, труба диаметром 50мм. Концы антенны располагаются на расстоянии 2-х метров от крыши. Сердечник согласующего трансформатора (ШПТР) вделан из «строчника» ТВС-90ЛЦ5. Катушки удаляются, сам сердечник склеивается «супермоментом» до монолитного состояния и проматывается 3-мя слоями лакоткани. Намотка ведется в два провода без скрутки. Трансформатор содержит 16 витков одножильного изолированного медного провода диаметром 1мм. Поскольку трансформатор имеет квадратную (или прямоугольную) форму, то на каждую из 4-х сторон наматывается по 4 пары витков — наилучший вариант распределения тока. КСВ во всем диапазоне от 1.1 до 1.4. ШПТР помещается в хорошо пропаянный с оплеткой фидера экран из жести. С внутренней стороны к нему надежно подпаивается средний вывод обмотки трансформатора.После сборки и установки антенна будет работать практически в любых условиях: располагаясь низко над землей или над крышей дома. Отмечен низкий уровень TVI (помех телевидению), что может заинтересовать сельских радиолюбителей или дачников.

RK1AC

Антенна Loop Feed Array Yagi на диапазон 50 МГц

Антенны Yagi (Яги) с рамочным вибратором, расположенным в плоскости антенны называются LFA Yagi (Loop Feed Array Yagi) и характеризуются большим, чем у обычных Яги рабочим диапазоном частот. Одной из популярных LFA Yagi является 5-элементная конструкция Джастина Джонсона (G3KSC) на 6-метровый диапазон.
Схема антенны, расстояния между элементами и размеры элементов, показаны ниже в таблице и на чертеже.
Размеры элементов, расстояний до рефлектора и диаметров алюминиевых трубок, из которых выполнены элементы согласно таблицы: Элементы установлены на траверсе длиной около 4,3 м из квадратного алюминиевого профиля сечением 90×30 мм через изоляционные переходные планки. Вибратор питается по 50-омному коаксиальному кабелю через симметрирующий трансформатор1:1.
Настройка антенны по минимальному КСВ в середине диапазона производится путем подбора положения торцевых П-образных частей вибратора из трубок диаметром 10 мм. Изменять положение этих вставок нужно симметрично, т.е., если правую вставку выдвинули на 1 см, то и левую нужно выдвинуть на столько же.
Антенна имеет следующие характеристики: максимальное усиление 10,41 дБ на 50,150 МГц, максимальное отношение фронт/тыл 32.79 дБ, рабочий диапазон частот 50,0-50,7 МГц по уровню КСВ=1,1

КСВ-метр на полосковых линиях

Широко известные из радиолюбительской литературы КСВ-метры выполнены с использованием направленных ответвителей и представляют собой однослойную катушку или ферритовый кольцевой сердечник с несколькими витками провода. Указанные устройства имеют ряд недостатков, основным из которых является то, что при измерении больших мощностей появляется высокочастотная «наводка» в измерительной цепи, требующая дополнительных затрат и усилий по экранировке детекторной части КСВ-метра для уменьшения погрешности измерений, а при формальном отношении радиолюбителя к изготовлению прибора, КСВ-метр может стать причиной изменения волнового сопротивления фидерной линии в зависимости от частоты. Предлагаемый вниманию КСВ-метр на основе полосковых направленных ответвителей лишён подобных недостатков, конструктивно выполнен в виде отдельного самостоятельного прибора и позволяет определить отношение прямой и отражённой волн в цепи антенны при подводимой мощности до 200 Вт в частотном диапазоне 1…50 МГц при волновом сопротивлении фидерной линии 50 Ом. Если требуется иметь только индикатор выходной мощности передатчика или контролировать ток антенны, можно воспользоваться таким устройством: При измерении КСВ в линиях с волновым сопротивлением отличным от 50 Ом, значения резисторов R1 и R2 следует изменить до величины волнового сопротивления измеряемой линии.

Конструкция КСВ-метра
КСВ-метр выполнен на плате из двустороннего фольгированного фторопласта толщиной 2 мм. В качестве замены возможно использование двустороннего стеклотекстолита. Линия L2 выполнена на тыльной стороне платы и показана прерывистой линией. Её размеры 11×70 мм. В отверстия линии L2 под разъёмы XS1 и XS2 вставлены пистоны, которые развальцованы и пропаяны вместе с L2. Общая шина с обеих сторон платы имеет одинаковую конфигурацию и на схеме платы заштрихована. В углах платы просверлены отверстия, в которые вставлены отрезки провода диаметром 2 мм, пропаянные с обеих сторон общей шины. Линии L1 и L3 расположены с лицевой стороны платы и имеют размеры: прямой участок 2×20 мм, расстояние между ними 4 мм и расположены симметрично продольной оси линии L2. Смещение между ними вдоль продольной оси L2 -10 мм. Все радиоэлементы расположены со стороны полосковых линий L1 и L2 и припаяны внахлёст непосредственно к печатным проводникам платы КСВ-метра. Печатные проводники платы следует посеребрить. Собранная плата припаивается непосредственно к контактам разъёмов XS1 и XS2. Применение дополнительных соединительных проводников или коаксиального кабеля недопустимо. Готовый КСВ-метр помещают в коробку из немагнитного материала толщиной 3…4 мм. Общую шину платы КСВ-метра, корпуса прибора и разъёмов соединяют между собой электрически. Отсчет КСВ производят следующим образом: в положении S1 «Прямая» с помощью R3 устанавливают стрелку микроамперметра на максимальное значение (100 мкА) и переведя S1 в «Обратная», отсчитывают значение КСВ. При этом показанию прибора 0 мкА соответствует КСВ 1; 10 мкА — КСВ 1,22; 20 мкА — КСВ 1,5; 30 мкА — КСВ 1,85; 40 мкА — КСВ 2,33; 50 мкА — КСВ 3; 60 мкА — КСВ 4; 70 мкА — КСВ 5,67; 80 мкА — 9; 90 мкА — КСВ 19.

UY5YI

Девятидиапазонная КВ антенна

Антенна представляет собой разновидность известной многодиапазонной антенны «WINDOM», у которого точка питания смещена от центра. При этом входное сопротивление антенны в нескольких любительских KB диапазонах составляет примерно 300 Ом, что позволяет использовать в качестве фидера и одиночный провод, и двухпроводную линию с соответствующим волновым сопротивлением, и, наконец, коаксиальный кабель, подключаемый через согласующий трансформатор. Для того чтобы антенна работала во всех девяти любительских KB диапазонах (1.8; 3,5; 7; 10; 14; 18; 21; 24 и 28 МГц), параллельно включены по существу, две антенны «WINDOM» (см. выше рис. а): одна с общей длиной около 78 м (l/2 для диапазона 1,8 МГц), а другая с общей длиной примерно 14 м (l/2 для диапазона 10 МГц и l для диапазона 21 МГц). Оба излучателя питаются от одного коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Согласующий трансформатор имеет коэффициент трансформации сопротивления 1:6. Примерное расположение излучателей антенны в плане показано на рис. б.
При установке антенны на высоте 8 м над хорошо проводящей «землей» коэффициент стоячей волны в диапазоне 1.8 МГц не превышал 1,3, в диапазонах 3,5, 14. 21, 24 и 28 МГц — 1.5, в диапазонах 7. 10 и 18 МГц — 1,2. В диапазонах 1,8, 3,5 МГц и до некоторой степени в диапазоне 7 МГц при высоте подвески 8 м диполь, как известно, излучает в основном под большими углами к горизонту. Следовательно, в этом случае антенна будет эффективна лишь при проведении ближних связей (до 1500 км).
Схема подключения обмоток согласующего трансформатора для получения коэффициента трансформации 1:6 показана на рис.в.
Обмотки I и II имеют одинаковое число витков (как и в обычном трансформаторе с коэффициентом трансформации 1:4). Если общее число витков этих обмоток (а оно зависит в первую очередь от размеров магнитопровода и его начальной магнитной проницаемости) равно n1, то число витков n2 от точки соединения обмоток I и II до отвода рассчитывают по формуле n2=0.82n1.т

Антенна наклонная рамка

Горизонтальные рамки весьма популярны. Рик Роджерс (KI8GX) провел эксперименты с «наклонной рамкой», крепящейся к одной мачте.
Для установки варианта «наклонной рамки» с периметром 41,5 м, необходима мачта высотой 10…12 метров и вспомогательная опора высотой около двух метров. К этим мачтам крепятся противоположные углы рамки, которая имеет форму квадрата. Расстояние между мачтами выбирают таким, чтобы угол наклона рамки по отношению к земле был в пределах 30…45°.Точка питания рамки расположена в верхнем углу квадрата. Питается рамка коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. По измерениям KI8GX в этом варианте рамка имела КСВ=1,2 (минимум) на частоте 7200 кГц, КСВ=1,5 (довольно «тупой» минимум) на частотах выше 14100 кГц, КСВ=2,3 во всем диапазоне 21 МГц, КСВ=1,5 (минимум) на частоте 28400 кГц. На краях диапазонов значение КСВ не превышало 2,5. По данным автора некоторое увеличение длины рамки сместит минимумы ближе к телеграфным участкам и позволит получить КСВ меньше 2 в пределах всех рабочих диапазонов (кроме 21 МГц).
QST №4 2002 год

14-6. Измерительная мостовая схема для определения степени согласованности антенны с линией передачи
Измерительный мост высокой частоты представляет собой обычный мост Уитстона и может использоваться для определения степени согласованности антенны с линией передачи. Эта схема известна под многими названиями (например, «антенноскоп» и т. д.), но в основе ее всегда лежит принципиальная схема, изображенная на рис. 14-15.
По мостовой схеме протекают токи высокой частоты, поэтому все резисторы, используемые в ней, должны представлять чисто активные сопротивления для частоты возбуждения. Резисторы R₁и R₂ подбираются в точности равными друг другу (с точностью 1% или даже больше), а само сопротивление не имеет особого значения. При сделанных допущениях измерительный мост находится в равновесии (нулевое показание измерительного прибора) при следующих соотношениях между резисторами: R₁ = R₂; R₁ : R₂ =1:1; R₃ = = R₄; R₃: R₄ = 1 : 1.
Если вместо резистора R₄ включить испытываемый образец, сопротивление которого требуется определить, а в качестве R₃ использовать отградуированное переменное сопротивление, то нулевое показание измерителя разбаланса моста будет достигнуто при значении переменного сопротивления, равном активному сопротивлению испытываемого образца. Таким образом можно непосредственно измерить сопротивление излучения или входное сопротивление антенны. При этом следует помнить, что входное сопротивление антенны чисто активно только в случае, когда антенна настроена, поэтому частота измерений всегда должна соответствовать резонансной частоте антенны. Кроме того, мостовая схема может использоваться для измерения волнового сопротивления линий передачи и их коэффициентов укорочения.
На рис. 14-16 показана схема высокочастотного измерительного моста, предназначенного для антенных измерений, предложенная американским радиолюбителем W2AEF (так называемый «антенноскоп»).
Резисторы R₁ и R₂обычно выбираются равными 150—250 ом,и абсолютная их величина не играет особой роли, важно только, чтобы сопротивление резисторов R₁ и R₂, а также емкости конденсаторов С₁ и С₂ были равны друг другу. В качестве переменного сопротивления следует использовать только безындуктивные объемные переменные резисторы и нив коем случае не проволочные потенциометры. Переменное сопротивление обычно 500 ом, а если измерительный мост используется для измерений только на линиях передачи, изготовленных из коаксиальных кабелей, то 100 ом, что позволяет более точно производить измерения. Переменное сопротивление градуируется, и при балансе моста оно должно быть равным с сопротивлением испытываемого образца (антенны, линии передачи). Дополнительное сопротивление R_Ш зависит от внутреннего сопротивления измерительного прибора и требуемой чувствительности измерительной схемы. В качестве измерительного прибора можно использовать магнитоэлектрические миллиамперметры со шкалой 0,2; 0,1 или 0,05 ма. Дополнительное сопротивление следует выбирать по возможности высокоомным, так чтобы подключение измерительного прибора не вызывало значительного разбаланса моста. В качестве выпрямляющего элемента может использоваться любой германиевый диод.
Проводники мостовой схемы должны быть как можно короче для уменьшения их собственной индуктивности и емкости; при конструировании прибора следует соблюдать симметрию в расположении его деталей. Прибор заключается в кожух, разделенный на три отдельных отсека, в которых, как показано на рис. 14-16, помещаются отдельные элементы схемы прибора. Одна из точек моста заземляется, и, следовательно, мост несимметричен относительно земли. Поэтому мост наиболее подходит для измерения на несимметричных (коаксиальных) линиях передачи. В случае, если требуется использовать мост для измерения на симметричных линиях передачи и антеннах, то необходимо тщательно изолировать его от земли с помощью изолирующей подставки. Антенноскоп может применяться как в диапазоне коротких, так и ультракоротких волн, и граница его применимости в диапазоне УКВ в основном зависит от конструкции и отдельных схемных элементов прибора.
В качестве измерительного генератора, возбуждающего измерительный мост, вполне достаточно использовать гетеродинный измеритель резонанса. Следует иметь в виду, что высокочастотная мощность, поступающая на измерительный мост, не должна превышать 1 вт, и мощность, равная 0,2 вт, вполне достаточна для нормальной работы измерительного моста. Ввод высокочастотной энергии осуществляется с помощью катушки связи, имеющей 1—3 витка, степень связи которой с катушкой контура гетеродинного измерителя резонанса регулируется так, чтобы при отключенном испытываемом образце измерительный прибор давал полное отклонение. Следует учитывать, что при слишком сильной связи градуировка частоты гетеродинного измерителя резонанса несколько смещается. Чтобы не допустить ошибок, рекомендуется прослушивать тон измерительной частоты по точно отградуированному приемнику.
Проверка работоспособности измерительного моста осуществляется подключением к измерительному гнезду безындукционного резистора, имеющего точно известное сопротивление. Переменное сопротивление, при котором достигается баланс измерительной схемы, должно точно равняться (если измерительный мост правильно сконструирован) испытываемому сопротивлению. Эта же операция повторяется для нескольких сопротивлений при разных измерительных частотах. При этом выясняется частотный диапазон работы прибора. Вследствие того, что схемные элементы измерительного моста в диапазоне УКВ имеют уже комплексный характер, баланс моста становится неточным, и если в диапазоне 2 м его еще можно добиться, тщательно выполнив конструкцию моста, то в диапазоне 70 см рассмотренный измерительный мост совершенно неприменим.
После проверки работоспособности измерительного моста его можно использовать для практических измерений.
На рис. 14-17 изображена конструкция антенноскопа, предложенная W2AEF.
Определение входного сопротивления антенны
Измерительное гнездо измерительного моста непосредственно подключается к зажимам питания антенны. Если резонансная частота антенны была измерена ранее с помощью гетеродинного измерителя резонанса, то мост питается высокочастотным напряжением этой частоты. Изменяя переменное сопротивление, добиваются нулевого показания измерительного прибора; при этом считываемое сопротивление равно входному сопротивлению антенны. Если же резонансная частота антенны заранее не известна, то частоту, питающую измерительный мост, изменяют До тех пор, пока не получают однозначного баланса измерительного моста. При этом частота, обозначенная на шкале измерительного генератора, равна резонансной частоте антенны, а сопротивление, полученное по шкале переменного сопротивления, равно входному сопротивлению антенны. Изменяя параметры схемы согласования, можно (не изменяя частоты возбуждения высокочастотного измерительного моста) получить заданное входное сопротивление антенны, контролируя его по антенноскопу.
Если проводить измерение непосредственно в точках питания антенны неудобно, то в этом случае между измерительным мостом можно включить линию, имеющую электрическую длину Я/2 или длину, кратную этой длине (2·λ/2, 3·λ/2, 4·λ/2 и т. д.) и обладающую любым волновым сопротивлением. Как известно, такая линия трансформирует сопротивление, подключенное к ее входу, в отношении 1 : 1, и поэтому ее включение не отражается на точности измерения входного сопротивления антенны с помощью высокочастотного измерительного моста.
Определение коэффициента укорочения высокочастотной линии передачи
Точная длина λ/2 отрезка линии также может быть определена с помощью антенноскопа.
Достаточно длинный свободно подвешенный отрезок линии на одном конце замыкается, а другим концом подключается к измерительному гнезду моста. Переменное сопротивление устанавливается в нулевое положение. Затем медленно изменяют частоту гетеродинного измерителя резонанса, начиная с низких частот, и переходят к более высоким частотам, до тех пор пока не достигается баланс моста. Для этой частоты электрическая длина точно равна λ/2. После этого несложно определить коэффициент укорочения линии. Например, для отрезка коаксиального кабеля длиной 3,30 м при частоте измерений 30 Мгц (10 м) достигается первый баланс моста; отсюда λ/2 равно 5,00 м. Определяем коэффициент укорочения: $$k=\frac{геометрическая длина}{эектрическая длина}=\frac{3,30}{5,00}=0,66.$$
Так как баланс моста имеет место не только при электрической длине линии, равной λ/2, но и при длинах, кратных ей, то следует найти второй баланс моста, который должен быть при частоте 60 Мгц. Длина линии для этой частоты равна 1λ. Полезно помнить, что коэффициент укорочения коаксиальных кабелей равен приблизительно 0,65, ленточных кабелей — 0.82 и двухпроводных линий с воздушной изоляцией — приблизительно 0,95. Так как измерение коэффициента укорочения с помощью антенноскопа несложно, то следует конструировать все схемы трансформаторов, используя методику измерения коэффициента укорочения, описанную выше.
Антенноскоп можно также использовать для проверки точности размеров λ/2 линии. Для этого к одному концу линии подключается резистор с сопротивлением меньше 500 ом, а другой конец линии подключается к измерительному гнезду моста; при этом переменное сопротивление (в случае, если линия имеет электрическую длину, в точности равную λ/2) равняется сопротивлению, подключенному к другому концу линии.
С помощью антенноскопа может быть определена также точная электрическая длина λ/4 линии. Для этого свободный конец линии не замыкается, и, изменяя частоту гетеродинного измерителя резонанса таким же образом, как было описано выше, определяют самую низкую частоту, при которой (при нулевом положении переменного сопротивления) достигается первый баланс мостовой схемы. Для этой частоты электрическая длина линии точно равна λ/4. После этого можно определить трансформирующие свойства λ/4 линии и рассчитать ее волновое сопротивление. Например, к концу четвертьволновой линии подключается резистор сопротивлением 100 ом.Изменяя переменное сопротивление, добиваются баланса моста при сопротивлении Z_M = 36 ом. После подстановки в формулу $Z_{тр}=\sqrt{Z_{M}\cdot{Z}}$ получаем: $Z_{тр}=\sqrt{36\cdot{100}}=\sqrt{3600}=60 ом$. Таким образом, как мы видели, антенноскоп, несмотря на свою простоту, позволяет решить почти все задачи, связанные с согласованием линии передачи с антенной.
Входной импеданс антенны — Студопедия
Важным параметром антенн является входное сопротивление: (входной импеданс антенны), характеризующее её как нагрузку для передающего устройства или фидера. Входным сопротивлением антенны называется отношение напряжения между точкой подключения (точкой возбуждения) антенны к фидеру, к току в этих точках.
Если антенна питается волноводом, то входное сопротивление определяется отражениями, возникающими в волноводном тракте. Входное сопротивление антенны состоит из суммы сопротивления излучения антенны и сопротивления потерь: Z = R(изл) + R (пот). R(изл) — в общем случае величина комплексная.
В резонансе реактивная составляющего входного импеданса должна быть равна нулю. На частотах выше резонансной импеданс имеет — индуктивный характер, а на частотах ниже резонансной — емкостной характер, что вызывает потерю мощности на границах рабочей полосы антенны. R (пот) — сопротивление потерь антенны зависит от многих факторов, например, от близости ее к поверхности Земли или проводящим поверхностям, оммических потерь в элементах и проводах антенны, потерь в изоляции. Входной импеданс антенны должен быть согласован с волновым сопротивлением фидерного тракта (или с выходным сопротивлением передатчика) так, чтобы обеспечить в последнем режим, близкий к режиму бегущей волны.
У телевизионных антенн входной импеданс: логопериодической антенны — 75 Ом, у волнового канала — 300 Ом. Для антенн волнового канала при использовании телевизионного кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом требуется согласующее устройство, ВЧ трансформатор.

Коэффициент стоячей волны (KСВ)
Коэффициент стоячей волны характеризует степень согласования антенны с фидером, а также согласование выхода передатчика и фидера. На практике всегда часть передаваемой энергии отражается и возвращается в передатчик. Отраженная энергия вызывает перегрев передатчика и может его повредить.
КСВ рассчитывается следующим образом:
KСВ = 1 / KБВ = (U пад + U отр) / (U пад — U отр), где U пад и U отр — амплитуды падающей и отраженной электромагнитных волн.
С амплитудами падающей (U пад) и отраженной ( U отр) волн в линии КБВ связано соотношением: KБВ = (U пад + U отр) / (U пад — U отр)
В идеале КСВ=1, значения до 1,5 считаются приемлемым.
Измерения импеданса антенны
В этом разделе мы займемся измерением сопротивление антенны.
Как указывалось ранее, импеданс является фундаментальным параметром антенн. Если импеданс антенны не «близок» к сопротивлению линии передачи (чаще всего 50 Ом), то мощность очень мала. будет передаваться антенной (если антенна используется в режиме передачи) или очень мало мощности будет приниматься антенной (если используется в режиме приема).Следовательно, без надлежащего импеданса (или сеть согласования импеданса) наша антенна не будет работать должным образом.
Прежде чем мы начнем, я хотел бы отметить, что объекты, размещенные вокруг антенны, могут изменять ее излучение. рисунок, а также его импеданс. Например, антенна может располагаться на металлической поверхности. (как в самолетной антенне), или он может быть спроектирован для интеграции во многие другие металлические компоненты (как в мобильном телефоне антенна). Следовательно, для наилучшей точности следует измерять импеданс. в среде, которая больше всего будет напоминать то, где он предназначен для работы.Термин «точка движения» Импеданс иногда используется для обозначения входного импеданса, измеренного в конкретной среде, а собственный импеданс или автономный импеданс — это импеданс антенны в свободном пространстве, в котором нет предметов, которые могли бы изменить ее диаграмму направленности.
К счастью, измерить импеданс довольно просто, если у вас есть подходящее оборудование. В этом случае Правое оборудование — векторный анализатор цепей (ВАЦ). Это измерительный инструмент, который можно использовать для Измерьте входное сопротивление как функцию частоты.В качестве альтернативы он может построить S11 (возвратные потери), а КСВН, оба из которых являются частотно-зависимыми функциями импеданса антенны. Agilent 8510 Векторный анализатор цепей показан на рисунке 1.
Рис. 1. Популярный векторный анализатор цепей Agilent (HP) 8510.
Существуют также более дешевые векторные анализаторы цепей, в которых нет встроенного дисплея, например, анализатор цепей от производителя. Медный горный техн. На рис. 1b коаксиальные кабели типа N-SMA используются для подключения ВАЦ к тестовым антеннам. Рупорная антенна и широкополосная дипольная антенна.
Рисунок 1b. 2-портовый ВАЦ. Эта модель работает от 300 кГц до 8,5 ГГц.
Также показан анализатор цепей R&S, измеряющий рамочная антенна на рисунке 1c. Обратите внимание, что антенна измеряется на блоке из пенополистирола. Пенополистирол практически не влияет на импеданс антенны (на радиочастотах материал в основном выглядит как воздух).
Рисунок 1c. Роде и Шварц VNA, измеряющий петлевую антенну.
Двигаясь дальше, предположим, что мы хотим выполнить измерение импеданса в диапазоне 400-500 МГц.Шаг 1 — убедиться, что наш векторный анализатор цепей предназначен для работы в этом диапазоне частот. Сетевые анализаторы работают в определенных частотных диапазонах, которые входят в диапазон кГц (30 кГц или около того) и выше в диапазоне высоких гигагерц (110 ГГц или около того, и они, как правило, стоят в сотнях тысяч долларов США). Как только мы узнаем, что наш сетевой анализатор подходит, мы можем двигаться дальше.
Далее нам нужно откалибровать ВАЦ. Это намного проще, чем кажется. Мы возьмем коаксиальные кабели, которые мы используем пробники (которые подключают ВАЦ к антенне) и следуем простой процедуре, чтобы эффект кабелей (которые действуют как линии передачи) можно откалибровать.Для этого обычно ВАЦ будет поставляется с «калибровочным комплектом», который содержит согласованную нагрузку (50 Ом), нагрузку разомкнутой цепи и нагрузку короткого замыкания. Мы смотрим на анализатор цепей и прокручиваем меню, пока не находим кнопку калибровки, а затем делаем то, что она говорит. Так и будет попросите вас приложить прилагаемую нагрузку к концу ваших кабелей, и он будет записывать данные, чтобы он знал чего ожидать от ваших кабелей. Вы примените 3 нагрузки, как он вам скажет, и все готово. Это довольно просто, вам даже не нужно знать, что вы делаете, просто следуйте инструкциям анализатора цепей, и он выполнит все вычисления.Существуют также автоматические комплекты для электронной калибровки, в которых используются переключатели для выполнения измерений открытия / закрытия / прохода за вас.
Теперь подключите ВАЦ к тестируемой антенне. Установите интересующий вас частотный диапазон на ВАЦ. Если вы не знаете как, просто возитесь с этим, пока не разберетесь, есть только так много кнопок, и вы не можете ничего напортачить.
Если вы запрашиваете вывод как S-параметр (S11), затем вы измеряете возвратные потери. В этом В этом случае ВАЦ передает небольшую мощность на антенну и измеряет ее мощность. отразился обратно в ВАЦ.Образец результата (из щелевые волноводы) может выглядеть примерно так:
Рисунок 2. Пример измерения S11.
Обратите внимание, что S-параметр — это в основном величина коэффициента отражения, который зависит от импеданса антенны. а также импеданс ВАЦ, который обычно составляет 50 Ом. Таким образом, это измерение обычно определяет, насколько близко до 50 Ом сопротивление антенны равно.
Еще один популярный выход — измерение импеданса на Диаграмма Смита.Диаграмма Смита в основном графический способ просмотра входного импеданса (или коэффициента отражения), который легко читается и отображает величину и фазу информация одновременно. Центр Смита На диаграмме представлен нулевой коэффициент отражения, поэтому антенна идеально согласована с ВАЦ. Периметр диаграммы Смита представляет коэффициент отражения с величиной 1 (вся отраженная мощность), что указывает на что антенна очень плохо согласована с ВАЦ. Величина коэффициента отражения (который должен быть маленьким, чтобы антенна могла правильно принимать или передавать) зависит от того, насколько далеко от центра карты Смита ты.В качестве примера рассмотрим рисунок 3. Коэффициент отражения измеряется в диапазоне частот. и нанесен на диаграмму Смита.
Рис. 3. Диаграмма Смита зависимости измерения импеданса от частоты.
На рисунке 3 черный круговой график — это диаграмма Смита. Черная точка в центре диаграммы Смита — это точка, в которой будет нулевой коэффициент отражения, так что импеданс антенны идеально согласован с генератором или приемником. Красный изогнутый линия — это измерение.Это импеданс антенны, поскольку частота сканируется. от 2,7 ГГц до 4,5 ГГц. Каждая точка на линии представляет импеданс в определенном частота. Точки над экватором диаграммы Смита представляют собой индуктивные сопротивления: у них положительное реактивное сопротивление (мнимая часть). Точки ниже экватора Смита На диаграмме представлены емкостные сопротивления — они имеют отрицательное реактивное сопротивление (например, импеданс будет примерно таким: Z = R — jX).
Чтобы пояснить рисунок 3, синяя точка под экватором на рисунке 3 представляет импеданс. при f = 4.5 ГГц. Расстояние от начала координат — это коэффициент отражения, который можно оценить иметь величину около 0,25, так как точка находится на 25% пути от начала координат до внешнего периметр.
При уменьшении частоты сопротивление изменяется. На f = 3.9 ГГц у нас второй синий точка на измерении импеданса. На данный момент антенна резонансный, что означает, что сопротивление полностью реальное. Частота сканируется вниз до f = 2,7 ГГц, создавая геометрическое место точек (красная кривая), которое представляет антенну сопротивление во всем частотном диапазоне.На частоте f = 2,7 ГГц импеданс индуктивный, а отражение коэффициент составляет около 0,65, так как он ближе к периметру диаграммы Смита, чем к центру.
Таким образом, диаграмма Смита — полезный инструмент для просмотра импеданса в диапазоне частот. в лаконичной, понятной форме.
Наконец, величина рассогласования импеданса часто измеряется с помощью КСВН (коэффициент стоячей волны напряжения).
КСВН является функцией величины коэффициента отражения, поэтому информация о фазе отсутствует. получается об импедансе.Однако КСВН дает быстрый способ оценить, сколько мощности отражается антенной. Следовательно, в В технических паспортах антенн КСВН часто указывается, как в формуле «КСВН: для КСВН можно понять, что это означает, что отражается менее половины мощности от антенны в указанном диапазоне частот. Обратите внимание, что измерения S11, диаграммы Смита и КСВ один и тот же тип измерения, только форматируется по-разному в зависимости от предпочтений пользователя.
Измерения изоляции
Вышеупомянутые измерения ВАЦ выполняются с одним портом.Часто ВАЦ способны измерять 2 порта (иногда 4 порта, а некоторые могут достигать 24 портов!). Если вы подключаете антенны к каждому порту (например, как показано на рисунке 1b выше), то S11 — это импеданс антенны на порту 1, а S22 — это импеданс антенна на порт 2. ВАЦ также измеряет мощность, передаваемую между антеннами, которая равна S12 или S21 (для антенн эти значения будут идентичны из-за взаимность). S12 / S21 обычно называют изоляция. Изоляция — это мера того, насколько сильно антенны связаны друг с другом.
Например, если у вас есть два WIFI антенны в вашем продукте, вы хотите, чтобы они имели высокую изоляцию (это спорно о точном значении требуемого, но ниже -15 дБ хорошее число). Высокая изоляция означает, что антенны работают независимо. Низкая изоляция (например, S12 больше -8 дБ) означает, что антенны сильно связаны друг с другом, что снижает эффективность их антенн. Низкая изоляция также означает, что антенны очень сильно коррелируют, что в конечном итоге сводит на нет необходимость иметь несколько антенн.
Пример измерения S12 показан на рисунке 4. Это для двух антенн WIFI в одном продукте. Интересующие нас диапазоны частот: 2,4–2,484 ГГц [Wi-Fi 802.11b / g]. и 5,15–5,85 ГГц [802.11a / ac]. Изоляция ниже -15 дБ, что хорошо. В отличие от измерений S11 / импеданса, S12 почти всегда отображается в дБ, как показано.
Рисунок 4. S12 [Изоляция или связь] для антенн с двумя WIFI отображается в дБ.
Таким образом, импеданс измеряется с помощью векторного анализатора цепей и может отображаться различными способами, включая диаграмму Смита, КСВН и S11.Мы заботимся об импедансе антенны, чтобы мы могли правильно передавать / принимать мощность к / от антенны от / к передатчику / приемнику. ВАЦ позволяют нам измерять импеданс антенны (V в ВАЦ означает вектор, так что мы можем измерять амплитуду и фазу). как изоляция между разными антеннами.
В следующем разделе мы рассмотрим измерения масштабной модели.
Учебные пособия по
антеннам — Входное сопротивление
Теперь мы готовы определить входное сопротивление линии передачи длиной L прикреплен к нагрузке (антенне) с сопротивлением ZA.Рассмотрим следующую схему:
В теории низкочастотных цепей входное сопротивление будет просто ZA. Однако для высокочастотных (или длинные) линии электропередачи, мы знаем, что напряжение и ток определяются по формуле:
Для простоты предположим, что линия передачи не имеет потерь, так что постоянная распространения чисто мнимое. Если мы определим z = 0 как на клеммах нагрузки или антенны, то нас будет интересовать соотношение отношения напряжения к току в точке z = -L:
Используя определение гамма (коэффициент отражения напряжения), приведенное выше уравнение может можно манипулировать алгебраически, и при вычислении z = -L мы получаем:
Это последнее уравнение лежит в основе понимания линий передачи.Входное сопротивление нагрузки ZA преобразуется линией передачи, как в приведенном выше уравнении. Это уравнение может вызвать радикальную трансформацию ZA. Теперь будет представлен пример.
Пример
Рассмотрим источник напряжения с импедансом генератора Zg, подключенный к антенне с импедансом ZA. через линию передачи. Предположим, что Zg = 50 Ом, ZA = 50 Ом, Z0 = 200 Ом, и что линия составляет четверть длины волны. Какую мощность выдает генератор?
Ответ: Схема этой проблемы представлена на следующей схеме:
На приведенной выше диаграмме также показана «эквивалентная схема».Входное сопротивление становится:
. Следовательно, текущий ток определяется по формуле:
Обратите внимание, что если не учитывать теорию высокочастотных цепей, ток расход был бы В / 100 Ампер. Это показывает, как линии передачи может нарушить ожидаемую работу высокочастотных цепей.
В следующем разделе мы рассмотрим способы использования характеристик линии передачи. для нашей пользы.Это очень полезно для согласования импеданса, что обеспечивает максимальную мощность. переход от нагрузки к (или от) приемнику (генератору).
Что такое импеданс антенны? (с рисунками)
Импеданс антенны — это мера сопротивления электрическому сигналу в антенне. На способность антенны передавать сигнал влияют многие факторы, включая среду, в которой находится антенна, а также дизайн и состав антенны. Понимание импеданса антенны важно при разработке компонентов, которые подключают антенну к приемнику или передатчику.
Коаксиальный кабель, обычно используемый при установке кабельного телевидения, также используется для антенн.
Отношение напряжения к току, которое равно импедансу антенны, выражается в единицах, называемых омами. Импеданс антенны представляет собой мощность, которая поглощается антенной, а также мощность, которая рассеивается ею при контакте с электромагнитной волной.Разные длины волн электромагнитного излучения дают одной и той же антенне разные значения импеданса.
Факторы окружающей среды влияют на импеданс антенны.
В электронике Ом — это мера сопротивления внутри провода, а измерение нуля Ом означает, что сопротивление отсутствует, а измерение бесконечного Ом указывает на полное сопротивление.Импеданс антенны был бы равен нулю, если бы напряжение и ток оставались неизменными от одной точки антенны к другой. Однако в реальных антеннах этого никогда не происходит, импеданс которых обычно составляет от 15 до 1000 Ом.
Факторы окружающей среды могут влиять на импеданс антенны.Объекты вокруг антенны, высота антенны над землей и то, закрыта ли антенна в помещении или подвергается воздействию элементов, — все это изменяет свое сопротивление при воздействии электромагнитного сигнала. В оптимальных условиях простой полуволновой диполь имел бы сопротивление антенны 75 Ом. Коаксиальный кабель, который используется вместе с полуволновыми дипольными антеннами для передачи телевизионных сигналов, согласован с этим импедансом, а также имеет импеданс 75 Ом.
Согласование импеданса является важным фактором при проектировании антенн различных типов.поскольку он включает в себя передачу электроэнергии через антенну. Антенна должна передавать эту информацию в какой-то приемник, позволяющий людям-наблюдателям собирать информацию, полученную антенной. Эта информация проходит через антенну и различные другие кабели, такие как коаксиальный кабель, который передает информацию в телевизор. Подбор кабелей с одинаковым соотношением напряжения к току помогает поддерживать сильный и чистый сигнал при передаче от одного устройства к другому.
Симметричные активные антенны
От коаксиального кабеля до оптического волокна:
Рекомендации по использованию симметричных активные антенны
by Pierluigi Poggi IW4BLG

Эта статья естественное следствие того, что про симметричную антенну для VLF, на этот раз больше не исследуем сама антенна, но ее «связь с окружающий мир.«
Мы берем момент на« ход мыслей », который причины, которые привели нас к развитию активного антенна для СНЧ и СНЧ сбалансированного типа.
«Классические» датчики электрического поля (например, «аудио антенна ») обычно характеризуются: чувствительность пропорциональна эквивалентной высоте прием только вертикальной поляризации
полезная полоса «ограничена» на нижних частотах, также из-за «микрофонного эффекта, от которого они страдают».
Эти характеристики «усложняют жизнь» те, кто хочет выйти за рамки слушания, но реальное изучение сигналов.

Уравновешенный короткий диполь
Балансные антенны, как мы видели, встроили теоретическая способность преодолеть эти ограничения, при по крайней мере по большей части.Однако он должен быть установлен и подключил правильно, чтобы не сорвать все преимущества.
Чтобы перейти к общему случаю, мы возьмем реплику из серия экспериментов по двойной поляризации антенна, уже опубликованная на этом сайте.
Из первых записей, сделанных на поле, сравнивая двух поляризаций существенных отличий не было.Затем возник вопрос: действительно ли я попадаю в дифференциал? Важное подтверждение пришло от обмен мнениями с моим другом и экспертом Ренато IK1QFK: он подтвердил, что горизонтальные и вертикальные поля (электрический или магнитный) должны быть очень разными, как показано на следующих спектрограммах.
Магнитный поле поднято многооборотной петлей: от 0 до 24 кГц, горизонтальная поляризация слева, вертикальная включена правый

Во время первых полевых испытаний с моей антенной я не получать сигналы, существенно различающиеся между поляризации, а также уровни менялись вместе с изменением высоты над землей принимающая структура.Было ясно: несмотря на антенну структура, прием не был в дифференциале Режим!

Кто когда-нибудь будет ответственный?
Как и во всех дифференциальных структурах, «виновник» в в этих случаях недостаточно CMRR!
Прежде чем идти дальше, давайте посмотрим на небольшой объяснение.
Коэффициент подавления синфазного сигнала CMRR или (аббревиатура от: Коэффициент подавления синфазного сигнала) указывает на тенденцию дифференциальный усилитель для подавления сигналов, приходящих на оба входы.Высокий CMRR важен в приложениях, где интересующий сигнал представлен небольшим напряжением колебания, накладываемые на смещение напряжения (потенциально большой), или когда соответствующая информация содержится в разность потенциалов между двумя сигналами.
Чтобы рассчитать CMRR, вы должны сначала определить два прироста как следует:
Дифференциальный выигрыш от рекламы, т. Е. Пропорциональность между выходной сигнал и разность входов
A см синфазное усиление, т.е. пропорциональность между выходным сигналом и общим уровень входов
где V o — выход напряжение от усилителя, В + и V — , два входа напряжения В с и вход напряжение подается в равной мере на оба входа.
CMRR, который измеряется в децибелах, теперь определяется как следующее уравнение:

Реальный мир
Давайте теперь посмотрим с помощью иллюстрации, типичного ситуация приема:
Получение схема настройки поля

Антенна считается на высоте 4 м над землей, датчики вертикально штабелированные и разнесенные на 100 мм и ствольная коробка питание от коаксиального кабеля.
Сделав небольшой учет, отношения между дифференциальное поле (желаемое) и синфазное (нежелательное) результат:
Итак, с этой геометрией, если нам нужны синфазные сигналы не проявляются в дифференциальном приеме, мы требуется 32 «дополнительных дБ» CMRR, чтобы добавить изоляцию между режимы (не менее 30-40дБ).
Когда вы пытаетесь получить горизонтальную поляризацию, мы должны также имейте в виду, что сигналы обычно ниже, чем вертикальная составляющая, а затем «необходимость» CMRR также значительно увеличивается.
Исходя из этих первоначальных наблюдений, мы можем сказать, что CMRR составляет 80 дБ — разумное требование для всех ситуаций.
С этой точки зрения производительность компонента использованные (INA155) дают нам гарантии. К сожалению, поскольку мы В дальнейшем мы увидим значения из таблицы являются «лучшим случаем», и любой внешний компонент усилитель заканчивается, чтобы ухудшить общую производительность.
Продолжая анализ, первые элементы, которые нужно поставить «обсуждаются» в этих случаях блок питания линия и прямое соединение между антенной и приемник. К сожалению, их ответственность ограничена (но значительный!) а так же питание антенны от батарейки на борту и установка гальванической развязки трансформатор по пути прохождения сигнала не улучшает кардинально сложилась ситуация.

Призыв к виновным ..
Сказал, что сам по себе коаксиальный кабель исследованы. Но какую роль играет кабель? Его «грех» это подключить антенну к ресиверу или есть «что-то другое»?
Разберем проблему на более мелкие кусочки и попробуем понять.
Сначала перерисовываем принципиальную схему, вставляя элементы датчиков с их взаимной емкостью (С11 и С12), на землю (C9 и C10) и паразитные параметры конструкция, в частности способность к земле, синтезирован в C8.

Электропроводка схема антенны с указанием емкости на землю
Моделирование (анализ общего и дифференциального режима) для трех значений емкости относительно земли (1 пФ, 10 пФ, 100pF) дает следующий результат:

Частота разная характеристика синфазной антенны (1-10-100 пФ) емкость на землю.
В коробке АЧХ в дифференциале путь.

Понятно, что даже небольшая емкость почвы могла ухудшить CMRR даже на десятки дБ! (например, при 10 кГц от 1 до 100 пФ — это 20 дБ, 32 дБ 2 кГц!). Если вы думаете, что 100 пФ паразитной емкости — это много, может быть Стоит отметить, что 10-метровый RG58 я использую как подключение от антенны к звуковой карте было емкость примерно 120 пФ на землю!
Почему такое поведение? Поможем обычно с эскизом и некоторые формулы.

где:
Cp_eq: эквивалент емкость на землю антенны (и все подключено к)
CAG: емкость датчики на землю
Zin: входное сопротивление усилитель
Емкость датчиков до земля и антенна (и подключенные устройства) включены последовательно с E-полем синфазного режима!

Попробуем описать ситуация с помощью некоторых уравнений, подчеркивая параметры схемы.За простоты записи, определяем значение Cs как емкость эквивалентна ряду Cp_eq и Cag.
Схематизация приемная система с целью определения чувствительности к синфазные сигналы
синфазный сигнал (нежелательный) на выходе усилитель будет:
Дифференциальный сигнал (желаемый)
Оптимальная ситуация возникает при поиске максимума следующая функция:

где:
Zin: входное сопротивление дифференциальный усилитель
d: расстояние между датчиками
h: высота датчиков
CMRRINA155: CMRR инструментальный усилитель

К сожалению, даже без разработки более сложных расчетам видно, что «одеяло тоже короткие «, и любая оптимизация переменной будет в конфликт с другими.
Стоит отметить следующие два соотношения:
, так как расстояние между датчиками всегда намного меньше. что эквивалентная высота
… уменьшается с увеличением C p
L-сеть и согласование импеданса
Ось X соответствует углу угла Γ Zload (отражение Коэффициент), выраженный в полярных координатах ( ρ , тета). Для создания этих графиков Excel увеличивает этот угол с шагом 2 градуса. вокруг «круга постоянного КСВ» диаграммы Смита (таким образом сохраняя ρ фиксировано,), начиная с правой оси x диаграммы Смита (т. Е. theta = 0 градусов) и вращается на полные 360 градусов.
И когда мы обойдем круг, уравнения Excel будут переключаться с одна конфигурация дуэта к другой конфигурации дуэта, когда мы передаем в область диаграммы Смита для этой конфигурации (например,г. LsCp перевернется на соответствующая конфигурация CpL, а затем вернется обратно позже).
А теперь пара наблюдений на графике выше:
Максимальная рассеиваемая мощность индуктора (в процентах от общей мощности) — это тот же независимо от конфигурации. Тот есть, согласующие цепи с их последовательно включенными индукторами и согласующие сети с включенными параллельно индукторами имеют одинаковое макс. рассеяние при измерении по всей окружности постоянного КСВ!
Максимальная рассеиваемая мощность индуктора достигает пика примерно при 270 градусах (т.е.е. -90 градусов) и высокий от (очень примерно) 180 градусов до 360 градусов — это нижняя область диаграммы Смита: Rload < Zo и Xload имеют емкостное реактивное сопротивление.
При проектировании в соответствии с известным сопротивлением нагрузки в конкретном «Угол Γ » кругового среза диаграммы Смита, обратите внимание, что один конфигурация может иметь меньшее рассеивание мощности, чем другая.

Вот тот же график, но с КСВ 4: 1.Обратите внимание на интересные симметрия кривых рассеяния мощности вокруг 90 градусов и 270 градусов.
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Теперь давайте посмотрим на рассеиваемую мощность конденсатора :
Опять же, условия моделирования следующие:
Частота = 3,5 МГц
Zo = 50 Ом
КСВ = 32: 1
Конденсатор Q (Q _c) = 2000
Индуктор Q (Q _l) = 100
Мощность = 1000 Вт
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Наблюдения:
Пиковая мощность рассеивания одинакова независимо от того, какой конденсатор шунтирующий элемент или последовательный элемент.
Снова обратите внимание на симметрию вокруг 90 и 270 градусов.
Обратите внимание, как рассеиваемая мощность конденсатора имеет ту же форму, что и рассеиваемая мощность индуктора при том же КСВ (32: 1). Это просто что пиковая мощность уменьшена, а максимальная составляет около 90 градусов, а не около 270 градусов.
При проектировании в соответствии с известным сопротивлением нагрузки в конкретном «Угол Γ » кругового среза диаграммы Смита, обратите внимание, что один конфигурация может иметь меньшее рассеивание мощности, чем другая.
Для справки (и сравнения) вот параллельный график мощности рассеивание для катушки индуктивности и конденсатора, используемых в LsCp / Конфигурационный дуэт CpLs.
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Если Qc равно Ql, потери мощности конденсатора и индуктивности имеют такое же пиковое значение:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

…и вот всего потерь мощности L-сети при том же Qc = Ql состояние:
Заключение 1:
При рассмотрении всех возможных нагрузок для конкретного КСВ нет разница в максимальной рассеиваемой мощности индуктора между CsLp / Дуэт конфигурации LpCs и дуэт конфигурации LsCp / CpL, ни в рассеяние мощности конденсатора между этими двумя парами, при условии эквивалентности компонент Q’s .Оба приводят к одинаковому рассеянию мощности компонентов, но при разные углы коэффициента отражения (относительно положительного ось x) при сравнении одного дуэта с другим.

Таким образом, рассеиваемая мощность не является определяющим фактором при проектировании универсальный тюнер.
Давайте теперь посмотрим на …
Компонентный ток и пиковое напряжение в LsCp / CpL и CsLp / LpC L-Networks:
Используя ту же таблицу Excel, я рассчитал пиковое напряжение на каждый компонент, а также ток через них.Опять же, Условия моделирования:
Частота = 3,5 МГц
Zo = 50 Ом
КСВ = 32: 1
Конденсатор Q (Q _c) = 2000
Индуктор Q (Q _l) = 100
Мощность = 1000 Вт
Во-первых, график пикового напряжения:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)
А вот ток:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Их может быть немного сложно понять.Итак, вот таблица перечисление максимальных значений для каждого:

Графики выше были для КСВ 32: 1. Что с ними будет, если КСВ меньше, скажем, 4: 1? Давайте взглянем
Во-первых, график пикового напряжения:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)
А вот ток:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)
И снова максимумы в табличной форме:

Комментарии к моделированию напряжения и тока:
Графики не зависят от частоты.Это потому, что компонент Q, как определено для моделирования, также является частотой независимый. В реальной жизни Q, вероятно, будет меняться в зависимости от частота (например, Q катушки ухудшается на более высоких частотах).
Если индуктор-Q и конденсатор-Q идентичны, пиковая рассеиваемая мощность в каждом будет идентичным.
При проектировании в соответствии с известным сопротивлением нагрузки в конкретном «Угол Γ » кругового среза диаграммы Смита, обратите внимание, что один конфигурация может иметь более низкое пиковое напряжение или ток, чем другая.
Заключение 2:
При рассмотрении всех нагрузок для конкретного КСВ мало разница в пиковых напряжениях или токах между CsLp / LpC дуэт конфигурации (например, сеть High-Pass) и LsCp / CpL дуэт конфигурации (т.е. сеть нижних частот). (Какие различия становятся более заметными при высоких КСВ.)

Итак, пиковое напряжение или ток компонента не решающий фактор. при выборе между конфигурациями CsLp / LpCs и LsCp / CpLs для тюнера общего назначения.
На данный момент производительность двух конфигурационных дуэтов по существу эквивалент. Итак, давайте теперь посмотрим на значения компонентов …
Значения компонентов в LsCp / CpLs и CsLp / LpCs Тюнеры L-сети:
Опять же, используя электронную таблицу EXCEL для расчета компонента L-сети значения.
И снова условия моделирования:
Частота = 3,5 МГц
Zo = 50 Ом
КСВ = 32: 1
Конденсатор Q (Q _c) = 2000
Индуктор Q (Q _l) = 100
Мощность = 1000 Вт
Давайте посмотрим на значения конденсатора:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Это интересно, есть выброс!
Давайте посмотрим на значения индуктивности:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Еще один выброс!
Если я рассчитываю максимальную и минимальную индуктивность и емкость для эти две сети, это:

Обратите внимание на огромные максимальные значения, необходимые для CsLp / LpCs High-Pass. сети!
(Также обратите внимание: Excel выполняет свои вычисления дискретными шагами 2 градуса приращения, поэтому фактические максимумы и минимумы, вероятно, немного отличаются из перечисленных в таблице выше, если только они не лежат точно на с шагом 2 градуса).
Давайте снизим КСВ до 4: 1 и снова посмотрим на эти значения компонентов:
Индуктивность:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)
Емкость:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

При КСВ 4: 1 индуктивность высокочастотных сетей достигает максимума Γ угол около 52 градусов. И емкость достигает пика при угол около 232 градусов.Давайте посмотрим, что происходит …

Во-первых, давайте посмотрим, что происходит при 52 градусах. Учитывая КСВ 4: 1, нанесем эту точку на диаграмму Смита:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

А теперь прокладываем путь к совпадению:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Итак, что происходит?
Поскольку это сеть CsLp (High-Pass), нам нужно переместить только небольшой расстояние по «кругу постоянной проводимости» (круг проводимости потому что мы добавляем шунтирующий компонент через нагрузку — в данном случае индуктивность) для достижения круга постоянной R = 50 дюймов. сопротивление »(откуда будет прямой выстрел в наш матч точка).
Очень небольшое движение по «кругу постоянной проводимости» эквивалентно добавлению очень большого реактивного сопротивления параллельно нагрузке. В предел, если мы добавим параллельный элемент бесконечного сопротивления реактивного сопротивления (т.е. разомкнутая цепь) через Zload, не будет движения по окружности постоянной проводимости. Итак, если нам потребуется только очень небольшое движение по окружности постоянной проводимости, нам нужно добавить относительно большое реактивное сопротивление параллельно с Zload.Для CsLp сеть, это означает большой индуктор.
Сделаем то же самое под углом 232 градуса Γ :
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Теперь мы смотрим на сеть LpC (снова High-Pass). Учитывая положение груза на диаграмме Смита, нам нужно только переместить небольшой расстояние по «кругу постоянного сопротивления» (потому что мы добавляем компонент, включенный последовательно с нагрузкой — в данном случае конденсатор) для достижения G = 0.02 «круг постоянной проводимости» (от которого будет прямой выстрел до нашего матч-пойнта).
Очень небольшое движение по окружности постоянного сопротивления эквивалентно добавляя очень маленькое реактивное сопротивление последовательно. В случае LpC сети, последовательным элементом является конденсатор (и движение против часовой стрелки), а чтобы было низкое реактивное сопротивление, емкость должен быть относительно большим.
(Один из способов взглянуть на это: в пределе, если бы наш элемент серии был короткое замыкание (нулевое реактивное сопротивление), Γ вообще не двигается. То есть, если бы мы уже были на , круг постоянной G = 0,02 дюйма проводимости »(так что сначала не требовалось движения по« кругу постоянное сопротивление », не было бы конденсатора последовательного включения — он будет заменен на короткий.)
Это означает: при использовании LpCs — CsLp High-Pass L-Network в антенный тюнер, можно добавить переключатель для короткого замыкания конденсатора (т.е. минимизировать последовательное реактивное сопротивление) и изменить переключатель индуктивности с однополюсный двойной бросок на однополюсный тройной (со средним положение отключения индуктора от согласующей сети — максимизация параллельного реактивного сопротивления).
Примерно так:

(Обратите внимание, что крышки с регулируемым вакуумом часто закорачиваются на «максимум» емкости «в конце пути, поэтому параллельный переключатель не потребуется в тот случай).
Итак, мы определили, что Сети LpCs / CsLp High-Pass иногда могут требовать очень больших индукторы и конденсаторы по сравнению с низкочастотными сетями LsCp / CpLs, в зависимости от Zload.
Какие недостатки компонентной стоимости имеют низкочастотные сети LsCp / CpLs иметь?
Расчеты в электронной таблице показывают, что большой конденсатор не требуется — на самом деле у нас противоположная проблема — ближе Zload к R = Zo «круг постоянного сопротивления», меньше конденсатор должен перемещать импеданс по «кругу постоянного проводимости «к кругу постоянного сопротивления R = Zo» (напомним, что для сеть CsLp High-Pass индуктор должен быть на больше чем ближе Злоад был по кругу).
Опять же, это потому, что мы хотим, чтобы шунтирующий элемент имел очень маленький влияние на Zload; поэтому мы не хотим сильно его менять. И другие шунтирующий элемент должен иметь большое сопротивление. Если шунтирующий элемент конденсатор, его значение должно быть небольшим, чтобы он имел большой импеданс.
Точно так же у низкочастотной сети CpLs есть проблема, противоположная LpC. Сеть High-Pass — ближе Zload к кругу G = 1 / Zo » постоянная проводимость », меньше индуктор должен двигаться Zload на этот круг.
Это потому, что мы хотим, чтобы элемент серии имел очень небольшое влияние на Zload — особо менять не надо. Таким образом, элемент серии должен имеют очень малое сопротивление . В этом случае элемент серии является индуктором, поэтому он должен иметь очень маленькую индуктивность, если Импеданс последовательного элемента должен быть небольшим.
Итак, в то время как для сетей LpCs / CsLp High-Pass иногда требуется очень большие катушки индуктивности и конденсаторы по сравнению с LsCp / CpLs Low-Pass сети (в зависимости от Zload), сети LsCp / CpLs могут иметь очень небольшие катушки индуктивности и конденсаторы по сравнению с сетями LpC / CsLp.

Вот таблица максимальных и минимальных значений компонентов, необходимых для соответствовать КСВ 4: 1. Обратите внимание, как низкочастотные сети (LsCp / CpLs) имеют меньшие минимальные значения, чем высокочастотные сети.

При минимальной индуктивности Γ угол составляет около 128 градусов.
А при минимальной емкости Γ угол составляет около 308 градусов.
Ниже приведены положения диаграммы Смита для минимального компонента сети нижних частот. значения и максимальные значения компонентов сети верхних частот (для КСВ = 4: 1):
(щелкните изображение, чтобы увеличить)
Продолжим аналогию с сетями High-Pass до ее логической заключение…
Если значение Ls и / или Cp наших компонентов невозможно определить маленький достаточно, мы могли бы добавить переключатели к 1) закоротить индуктор (то есть замена его коротким замыканием с минимальным индуктивность), и 2) откройте соединение с конденсатором, сделав в результате емкость Cp тоже очень мала.
Вот так:

Похоже на ту же конфигурацию переключателя, которую я нарисовал для High-Pass дуэт, не так ли?
Подводя итог: в целом, сети High-Pass могут иметь самые большие компоненты значения при использовании в качестве тюнера общего назначения.Но когда соответствие определенному импедансу, иногда сеть High-Pass будет иметь меньшие значения компонентов, чем в сети нижних частот. Например, рассмотрим следующую Zload:
Zload = 5 — j400 @ 3,75 МГц

Любая из этих двух сетей может соответствовать этой нагрузке до 50 Ом:
CpLs (нижний проход): C = 2550 пФ, L = 17,6 мкГн
CsLp (верхний проход): C = 33,4 пФ, L = 12,9 мкГн

Обратите внимание, что сеть High-Pass использует меньшие компоненты.Так, , хотя сети High-Pass могут приводить к гораздо большим значениям компонентов при определенных сопротивлениях нагрузки, чем в сетях Low-Pass, в другое время их значения компонента будут меньше, чем у эквивалентного Low-Pass сеть.
Джек Белроуз в своей статье «В поисках идеального антенного тюнера» QST , октябрь 2004 г., описывает согласующую сеть, которая позволяет пользователь выбирает любую из четырех сетей (CsLp, LpCs, LsCp, CpLs), чтобы получить вокруг этой проблемы сетевых значений компонентов «вне диапазона» это может происходить в разных частях диаграммы Смита.
Помня об этом, я создал следующий график, показывающий «разрешено» сети, если мы ограничим их значения между максимальным и минимальным значения.
(щелкните изображение, чтобы увеличить)
Обратите внимание, что в двух регионах значения сети High-Pass настолько велики, что только низкочастотная сеть имеет значения в диапазоне. И даже тогда емкость сети нижних частот может стать довольно большой.
Если мы создадим тот же график с КСВ 32: 1 (вместо 4: 1), чтобы подчеркнуть различия между сетями, мы что-то видим интересно:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Значения компонентов сети High-Pass равны , почти всегда ниже , чем у сети Low-Pass, за исключением этих регионов где значения емкости или индуктивности высокочастотной сети взлетно-посадочная полоса.
С другой стороны, для низких нагрузок КСВ низкочастотная сеть использует меньшие значения компонентов, чем у сетей High-Pass. Вот как они сравнивают при КСВ 2: 1
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Так что все это значит?
Для меня это означает, что при работе с нагрузками с высоким КСВ вам, вероятно, лучше использовать сеть High-Pass, чтобы компонент значения вниз (кроме регионов стремительно растущих значений).
НО: , если вам нужно сопоставить Zloads, где сетевой компонент High-Pass значения взорвутся, вам все равно придется использовать относительно большие значения емкость и индуктивность при реализации сети нижних частот, но при по крайней мере, значения компонентов теперь достижимы (в некоторой степени). Так, есть ли преимущество у High-Pass L, учитывая, что Low-Pass сеть покрывает все основания и не взрывается?
Не знаю.
Но это меня удивляет…. сканировать High-Pass T-Network (который по сути L-сеть высоких частот с дополнительным последовательным элементом) полные 360 градусов круга КСВ с более низкими значениями компонентов (в диапазон низкочастотной сети или ниже) и (примерно) такое же количество потеря? Другими словами, может ли T-сеть High-Pass покрыть случаи? где взрывается L-сеть High-Pass?
Хммм … есть что исследовать!
Зависимость потерь мощности от индуктивности
В заключение:
При разработке антенного тюнера общего назначения я вижу небольшую разницу в рассеиваемая мощность и компонентный ток и пиковые напряжения между CsLp / LpCs High-Pass сетей и низкочастотных сетей LsCp / CpLs.Вместо этого Основное различие, которое я вижу, касается значений компонентов.
Обратите внимание, что при определенных сопротивлениях нагрузки сети CsLp / LpCs High-Pass требуют гораздо более высоких «максимальных» значений индуктивности и емкости по сравнению с сетями LsCp / CpLs Low-Pass. Но за пределами «взорвать» импедансы, сеть High-Pass часто имеет более низкие значения компонентов , чем сети нижних частот. для нагрузок с высоким КСВ .
L-Network Extras…
1. Мне было интересно, какие максимальные значения компонентов потребуются для быть для низкочастотных L-сетей, если они должны гарантированно преобразовать определенные значения КСВ вплоть до совпадения КСВ 1: 1. Вот таблица:
2. [Добавлено 13 июня 2015 г.] Недавно я подумал, есть ли корреляция между значением индуктивности и потерями мощности при использовании L-сеть Lowpass . То есть увеличивались ли потери мощности по мере того, как индуктивность увеличилась (по мере того, как мы перемещаемся по кругу диаграммы Смита Постоянный КСВ »(и если предположить, что индуктивность Q была намного хуже, чем емкость Q)?
Ну, не совсем, как видно из графика ниже:
(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Максимальная потеря мощности происходит при увеличении индуктивности, а не при выравнивании с кривыми индуктивности.Таким образом, потеря мощности плохо коррелирует с индуктивностью.
НО, здесь есть полезная информация, тем не менее …
Учитывая L-сеть Lowpass, максимальная потеря мощности происходит в Конфигурация CpLs (индуктивность последовательно с нагрузкой).
И если в конфигурации LsCp (которая обычно имеет меньшие потери мощности, чем конфигурация CpLs), потеря мощности действительно коррелирует с индуктивностью значение.
Итак, если вы можете отрегулировать длину фидерной линии, мое мнение таково: попробуйте отрегулируйте его так, чтобы…
В L-Network находится в конфигурации LsCp для столь же широкой частоты ширина полосы (а не конфигурация CpLs), и
Значение L минимизировано.
Это должно свести к минимуму потери мощности из-за тока через индуктор. паразитарная устойчивость.
(Если вы не можете сделать и то, и другое, я бы стрелял по одному или разное. Но сложно сказать, стоит ли минимизировать L в Конфигурация CpLs вместо выбора конфигурации LsCp с более высокой значение L.Это решение действительно зависит от Q (паразитный сопротивления) используемых компонентов)
3. Подробнее о рассеянии мощности LsCp / CpLs [ добавлено 9/9/18 ]
Дик Бенсон, W1QG, использовал свои навыки программирования в MATLAB, чтобы придумать новый способ представить потерю L-сети — в 3D!
Примечание относительно этих графиков: помимо того, что они 3D, Контурные линии также нанесены на диаграмму Смита. Эти контуры соответствуют отметкам на вертикальной цветной полосе справа от диаграммы Смита.
Например, на первом графике, показанном ниже, контуры представляют 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 16 процентов потерь мощности, которые соответствуют отметки на цветной полосе справа от диаграммы Смита.
Я использовал работу Дика, чтобы построить график потерь по линии постоянного КСВ , и первая группа графиков ниже использует эту технику. Обратите внимание, что самый большой КСВ, который я построил, составляет 32: 1 (что, таким образом, определяет внешнюю окружность круга).
Первый график LsCp / CpLs показывает общие потери в сети с учетом индуктивности Q 100 и конденсатор Q 2000:

Обратите внимание, что это рассеяние не зависит от частоты! Это только зависит от потерь в последовательном дросселе и шунте конденсатор.
В 3D рассеиваемая мощность выглядит так:

Уменьшение емкости Q с 2000 до 500:

И, наконец, с конденсатором Q и индуктором Q, установленным на 100:

Следующие графики используют сценарий MATLAB, написанный Диком (W1QG) для анализа L-сети.Первый график ниже показывает все пространство матчей. при следующих условиях:
F = 3,5 МГц
Диапазон индуктивности: от 0,01 до 5,4 мкГн (21 шаг)
Конденсатор Диапазон: от 0,01 до 3700 пФ (37 ступеней)
Qиндуктор = 100
Qконденсатор = 1000
Пространство совпадений находится путем вычисления точного сопротивления нагрузки , которое выбранные L и C (с собственными внутренними потерями — т.е.е. Q) настрою до КСВ 1: 1.
Обратите внимание, что это , а не — тривиальный расчет. Многие (если не все) на сайтах «Проекты сети согласования импеданса» предполагается, что совпадающие компоненты без потерь (например, Вот). Как вы увидите на графиках ниже, чем больше убыток компонентов согласования L и C, тем больше будет расхождение между значениями нагрузки для данной пары значений L и C.

(Обратите внимание, что диапазоны значений компонентов, которые я выбрал, — это те, которые я использовал для своих Автотюнер).
На диаграмме Смита показаны четыре отдельных участка, соответствующих пространству матчей, выше. Два из них сравнивают сеть LsCp с сетью без потерь (Q = бесконечный) Сеть LsCp. Два других сравнивают сеть CpLs. против сети CpL без потерь.
Обратите внимание, насколько близки сетки с потерями и без потерь.
На графиках ниже показаны потери мощности в сети в том же пространстве совпадений.

(Информацию о построении данных диаграммы Смита в 3-D можно найти здесь: https://k6jca.blogspot.com/2018/09/plotting-3-d-smith-charts-with-matlab.html)

Изменив добротность конденсатора с 1000 на 100 , повторю тот же процесс построения:
Обратите внимание, что сетки без потерь и сетки с потерями еще больше разошлись (но они все еще довольно близко).
А вот и графики рассеиваемой мощности сети. Обратите внимание на симметрию теперь, когда Qinductor равен Qcapacitor.

Что эти графики говорят нам о фактических измерениях сети потеря мощности?
Всегда полезно сравнивать результаты моделирования с фактическими измерения в реальном мире. Результаты моделирования дадут вам представление о как сеть (смоделированная) должна вести себя, но фактические измерения будут учитывать потери и паразитные элементы, которые, вероятно, не были включены в имитационную модель.
Для реальных измерений потерь у меня есть набор резистивных нагрузки (5, 10, 16,7, 50, 150, 250 и 500 Ом). Эти ценности соответствуют КСВ 10: 1, 5: 1, 3: 1 и 1: 1. И, будучи сопротивляющимся только нагрузки (с минимальным реактивным сопротивлением), могу использовать их для измерения потерь на всех радиолюбительских ВЧ-диапазонах.
Когда я проектировал свой автотюнер L-Network, я измерил свою потерю для Z нагрузок 5 + j0 и 500 + j0 Ом, что представляет собой наихудший случай КСВ (10: 1).Точно ли мои измерения отражали мощность в худшем случае? потери при любой нагрузке с КСВ 10: 1?
Давайте попробуем ответить на этот вопрос с помощью моделирования MATLAB. Запись что я сделал Qc равным Ql, и оба равны 100, для иллюстрации целей.

Как видно на графиках, измерение потерь при нагрузках 5 и 500 Ом , а не , представляет собой худшую потерю! В худшем случае потери нет когда rho имеет угол от 0 до 180 градусов (т.е.е. нагрузки резистивные с без реактивного сопротивления), но вместо этого в приведенном выше примере максимальные потери происходят для Углы rho 66 и 246 градусов при сложном сопротивлении нагрузки.
Итак — должен ли я создавать нагрузки для этих сложных импедансов «наихудшего случая»?
Ну … Я полагаю, что мог бы, но поскольку эти импедансы сложные, хотя реактивное сопротивление не будет меняться от полосы к полосе, фактические значения индуктивности или емкости, представляющие это реактивное сопротивление будет разным для каждого диапазона — точнее, для каждой частоты.
Это будет партия , которую нужно изготовить, грузов! Пока я не найду лучший метод, я думаю, что буду придерживаться нескольких резистивных нагрузок что у меня уже есть.
Прочее …
1. Примечание о моих симуляциях EXCEL:
Вполне возможно, что в моей электронной таблице есть ошибки. Однако я сравнил свои результаты с отображаемыми симуляциями L-Network. от W8JI на его Антенные тюнеры веб-страница, и они соглашаются.(Хотя, обратите внимание: есть ошибка в первом моделировании L-сети W8JI (1,8 МГц, нагрузка = 15 + j0) — это заявляет, что Q катушки составляет 200. Однако результаты на самом деле для катушка Q 250).
Итак, я чувствую себя довольно уверенно в своих симуляциях, но всегда может быть ошибка — это очень большая таблица , в конце концов, поэтому возможность ошибки есть. Пожалуйста, дайте мне знать, если вы придете через один!
2. Ресурсы:
Вы можете загрузить программное обеспечение Smith-Chart, которое я использовал для создания Графики Смита-диаграммы в этом сообщении блога с этого сайта: Смит V3.10
Моделирование тюнера W9CF T-Network. Этот симулятор также можно использовать для расчета потерь мощности в L-сети высоких частот. Для этого вы можете вручную форсировать ВЧ T-сеть в L-сеть верхних частот, установив один из конденсаторов на очень большое значение емкости (т.е. низкое реактивное сопротивление). Найдите компонент значения, скажем, с помощью диаграммы Смита. Затем вы можете ввести эти значения в симулятора, поворачивая ручки симулятора. Отнимает много времени, если вы хотите протестировать много значений, но хорошо проверьте, если, скажем, вы хотите проверить что ваши симуляции находятся на грани.
Конструктор сети согласования импеданса Это полезный инструмент для расчета импедансов L-сети. Пусть Rs = Zo, а затем введите импеданс нагрузки. Интересно, что это правильно применяет последовательно-параллельные конфигурации, даже когда Rload меньше Zo (например, нагрузка 25 + j50 на 3,5 МГц возвращает сеть LsCp с 2,8 мкГн и 1,2 нФ) в дополнение, конечно, к применению параллельно-последовательного LpC. сеть.
3. Мои похожие сообщения:
Краткое руководство по основам диаграммы Смита:
http: // k6jca.blogspot.com/2015/03/a-brief-tutorial-on-smith-charts.html
Построение трехмерных данных диаграммы Смита:
http://k6jca.blogspot.com/2018/09/plotting-3 -d-smith-charts-with-matlab.html
L-сеть:
http://k6jca.blogspot.com/2015/03/notes-on-antenna-tuners-l-network-and.html
Поправка к обычным ограничениям проектирования L-сети:
http://k6jca.blogspot.com/2015/04/revisiting-l-network-equations-and.html
Расчет значений L-сети, когда компоненты равны с потерями :
http: // k6jca.blogspot.com/2018/09/l-networks-new-equations-for-better.html
Взгляд на высокоскоростные T-сети:
http://k6jca.blogspot.com/2015/04/notes-on- антенные тюнеры-t-network-part-1.html
Подробнее о W8ZR EZ-Tuner:
http://k6jca.blogspot.com/2015/05/notes-on-antenna-tuners-more-on- w8zr-ez.html (Обратите внимание, что этот тюнер также обсуждается в highpass T-Network после).
Elecraft KAT-500:
http://k6jca.blogspot.com/2015/05/notes-on-antenna-tuners-elecraft-kat500.html
Тюнер Nye Viking MB-V-A и соединитель Rohde:
http://k6jca.blogspot.com/2015/05/notes-on-antenna-tuners-nye-viking-mb-v.html
Тюнер Drake MN-4:
http://k6jca.blogspot.com/2018/08/notes-on-antenna-tuners-drake-mn-4.html Измерение «Match-Space» тюнера:
Измерение потери мощности тюнера:
4. Другие интересные сообщения:
http://www.w8ji.com/antenna_tuners.htm (Хорошая информация о тюнерах. Посмотрите информацию о Q для ролика индукторы)
http://www.ece.msstate.edu/~donohoe/ece4333notes5.pdf (Отличный вывод уравнений для синтеза L сети. Но обратите внимание на повторение ошибки, когда использовать последовательно-параллельные сети. Дело не только в Rload> Zo).
http://www.g3ynh.info/zdocs/z_matcing/part_1.html (На этом сайте много интересного. читать. И именно эта серия постов заставила меня задуматься о Согласование полного сопротивления с точки зрения проводимости, G.).
http://www.nonstopsystems.com/radio/pdf-ant/article-antenna-ideal-ATU.pdf (статья Белроуза за октябрь 2004 г., QST)
W0QE: Бумага для антенного тюнера: http: // www. w0qe.com/Papers/Antenna_Tuners.pdf

Стандартное предупреждение:
Я легко мог сделать ошибку в любом месте этого сообщения в блоге. Если что-то выглядит не так, непонятно или не имеет смысла, пожалуйста, не стесняйтесь связаться со мной!
.

Что такое волновое сопротивление антенны

Как измеряется волновое сопротивление антенны

От чего зависит волновое сопротивление антенны

Типичные значения волнового сопротивления антенн

Согласование антенн с разным волновым сопротивлением

Влияние окружающих объектов на волновое сопротивление

Частотная зависимость волнового сопротивления

Методы изменения волнового сопротивления антенны

Волновое сопротивление многоэлементных антенн

» Волновое сопротивление антенн

Согласование укороченных и удлинённых антенн, полное, реактивное и активное сопротивление антенны

Телевизионные антенны в вопросах и ответах

Антенны КВ — R3RT

Семидиапазонная антенна

Вертикальный «изогнутый» диполь

Модифицированная широкополосная антенна T2FD

Полотно антенны

Воздушная линия питания

Авторский вариант установки

Антенна Loop Feed Array Yagi на диапазон 50 МГц

КСВ-метр на полосковых линиях

Конструкция КСВ-метра

Девятидиапазонная КВ антенна

Антенна наклонная рамка

14-6. Измерительная мостовая схема для определения степени согласованности антенны с линией передачи

Определение входного сопротивления антенны

Определение коэффициента укорочения высокочастотной линии передачи

Входной импеданс антенны — Студопедия

Измерения импеданса антенны

Измерения изоляции

антеннам — Входное сопротивление

Пример

Что такое импеданс антенны? (с рисунками)

Симметричные активные антенны

L-сеть и согласование импеданса

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий Отменить ответ