Pada antena penerima dan pemancar bersaiz kecil. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Antena. Teori

 Komen artikel

Baru-baru ini, banyak penerbitan telah muncul dalam kesusasteraan radio amatur mengenai antena penerima dan pemancar bersaiz kecil. Ia digunakan secara meluas (terutamanya dalam peralatan mudah alih dan pada objek mudah alih) untuk menerima penyiaran dan stesen televisyen, komunikasi radio, mencari arah, dll. Itulah sebabnya analisis perbandingan antena tersebut, perbincangan tentang kelebihan dan kekurangannya, serta perbualan tentang beberapa "legenda" yang berkaitan dengan antena kecil elektrik. Adakah selalu, sebagai contoh, bahawa antena magnet penerima adalah lebih baik daripada antena elektrik di bawah tindakan gangguan rapat [1]? Mari cuba fikirkan perkara ini. Mari kita mulakan dengan definisi.

Antena kecil elektrik (ESA) ialah antena yang dimensinya jauh lebih kecil daripada panjang gelombang l atau, mengikut definisi oleh S. Shchelkunov dan G. Friis [2], apabila saiz maksimum antena, diukur dari terminal input, tidak melebihi l/8. Antena gelung kecil elektrik dipanggil antena magnetik (MA), Dalam zon berhampiran (pada jarak jauh kurang daripada l), menghantar MA, komponen magnet H medan elektromagnet berlaku di mana-mana (nisbah komponen elektrik E kepada magnet - E / H - jauh lebih rendah daripada di zon jauh ). MA penerima juga lebih mudah terdedah kepada medan magnet berselang-seli daripada medan elektrik, iaitu, ia mempunyai selektiviti komponen [3]. Antena elektrik (EA) - pin pendek di atas permukaan pengalir atau dipol dengan panjang kurang daripada l - sebaliknya, lebih mudah terdedah kepada komponen E. Jika perimeter bingkai adalah setanding dengan panjang gelombang operasi, maka ia tidak mempunyai sifat MA. Jadi, sebagai contoh, bingkai dengan perimeter 11 m tidak mempunyai selektiviti komponen yang ketara dalam julat KB, katakan, dalam jalur frekuensi 10-20 MHz. Begitu juga, dipol yang setanding dengan saiz l bukanlah antena elektrik dalam erti kata yang ditunjukkan. Kehadiran teras feromagnetik dalam MA tidak diperlukan sama sekali, tetapi jika ya, antena dipanggil ferit.

Sekarang tentang yang utama

1. Antena magnetik pada penerimaan di bawah keadaan gangguan tidak selalunya lebih baik daripada antena elektrik. MA boleh memberikan imuniti hingar terbaik di kalangan EMA mudah kerana pemilihan komponen jika sumber gangguan mencipta medan elektromagnet dengan penguasaan komponen E dalam zon berhampiran peranti penerima [3]. Walau bagaimanapun, ini tidak selalu dilakukan. Sebagai contoh, menukar rangkaian kuasa membawa kepada kemunculan gelombang elektromagnet yang lembap dengan spektrum yang luas dalam bahagian rangkaian ini. Sekiranya antena penerima terletak berhampiran wayar rangkaian sedemikian, maka dalam medan berhampiran ia dianggap sebagai bunyi impuls. Amplitud komponen arus dan voltan gangguan dalam jalur penerimaan sempit yang diberikan paling kerap tidak sekata di sepanjang wayar: terdapat zon antinod semasa (maksima) dan antinod voltan (Rajah 1).

Rajah 1

Medan elektromagnet di zon berhampiran juga tidak homogen di sepanjang garisan. Berhampiran antinod arus, komponen magnet mendominasi, dan berhampiran antinod voltan, komponen elektrik. Di rantau 1 (Rajah 1), MA akan memberikan imuniti bunyi yang terbaik, dan di rantau 2 - EA. Eksperimen telah menunjukkan [4] bahawa keamatan gelombang berdiri dan taburan voltan dan antinod arus bergantung kepada banyak keadaan yang berbeza, termasuk bilangan dan sifat beban yang disambungkan ke rangkaian. Secara purata, dengan kebarangkalian yang sama, penerima boleh berada berhampiran antinod arus atau voltan. Oleh itu, tidak selalu dan di mana-mana sahaja antena magnet kurang terdedah kepada gangguan "perindustrian", seperti yang kadang-kadang dilaporkan. Lebih-lebih lagi, ini tidak boleh dikatakan apabila bercakap tentang antena gelung secara umum. Mengapakah ia sentiasa menjadi peningkatan yang ketara apabila beralih daripada wayar pendek (pin) kepada bingkai terlindung simetri yang baik, seperti yang diterangkan dalam [1]? (Dan fakta ini secara aktif menyokong khayalan yang dipersoalkan). Hakikatnya ialah selalunya wayar pendek sebagai antena bukanlah satu-satunya elemen penyinaran (penerima) sistem antena; wayar sesalur kuasa, pembumian, dan struktur logam lain yang disambungkan ke perumahan pemancar (penerima) juga mengambil bahagian dalam sinaran (penerimaan).

Ramai yang biasa dengan keadaan apabila lampu neon menyala apabila disentuh oleh badan pemancar, paip pemanasan ... Jika "sistem antena" sedemikian digunakan di penerimaan tetamu, maka semua elemen yang disenaraikan melihat semua jenis gangguan dan gangguan dalam bangunan dengan banyak litar dan talian tersuis (kuasa, telefon dll.). Tetapi untuk membuat dipol simetri pendek adalah lebih mudah daripada bingkai berkualiti tinggi. Ia hanya perlu untuk menghapuskan kerentanan talian penyuap kepada medan elektromagnet dan menghapuskan penembusan isyarat ke dalam penerima melalui laluan sisi selain daripada antena.

Jika salah tanggapan yang dibincangkan di atas adalah anggaran yang terlalu tinggi terhadap selektiviti MA yang menerima, maka satu lagi, salah tanggapan yang sangat biasa ialah kononnya menghantar MA adalah lebih teruk daripada EA. Dalam beberapa penerbitan, dikatakan bahawa apabila bekerja pada penghantaran, bingkai kecil adalah kurang berkesan daripada antena elektrik dengan saiz yang setanding, disebabkan oleh rintangan sinaran yang jauh lebih rendah. Sesungguhnya, untuk dipol panjang l_SD=20p²(ll)², manakala bingkai bulat dengan perimeter l_SP=20p²(ll)⁴. Dengan l=1 m dan l=80 m yang sama, R_SP/R_SD=1/6400. Kuasa terpancar ialah: P_S=Ia²R_S, di mana Ia ialah nilai berkesan arus antena pada titik sambungan. Daripada ungkapan terakhir, kita boleh menjangkakan kesamaan kuasa yang dipancarkan oleh antena kita jika arus dalam gelung adalah 80 kali ganda arus masukan dipol. Adakah ia benar? Ia ternyata agak.

2. Mengambil kira kerugian dalam litar padanan, kutub kecil elektrik dan gelung adalah lebih kurang sama dari segi kecekapan apabila bekerja pada penghantaran. Kecekapan E antena, yang sama dengan nisbah kuasa yang dipancarkan kepada kuasa yang diambil daripada penjana, bergantung bukan sahaja pada rintangan kehilangan antena sendiri (Ra), tetapi juga pada rintangan kehilangan dalam elemen padanan yang diperlukan ( pampasan reaktans) Rc: E \uXNUMXd R_S/ (R_S+R_A+Rc), lihat rajah. 2.

Rajah 2

Rintangan aktif (dalam ohm) antena, dengan mengambil kira kesan kulit untuk bingkai dengan perimeter l, adalah sama dengan

di mana d ialah diameter konduktor (mm), mg ialah kebolehtelapan relatif bahan antena, s dan s_м - rintangan khusus bahan antena dan tembaga, masing-masing, bagi dipol panjang l: R_neraka=R_aP/3. Kehilangan aktif dalam elemen padanan bergantung pada parameter dan faktor kualitinya: Rc=¦Xa¦/Qc, dengan Xa ialah komponen reaktif bagi galangan input antena, yang kapasitif untuk l dan induktif untuk bingkai, dan untuk EMA ¦X_aP¦<¦X_aD¦ Elemen padanan menyediakan resonans siri dalam litar antena (Xa + Xc = 0). Faktor kualiti sebenar untuk dipol Qsd=200...400, untuk bingkai Qsr=1000...2000. Reaktansi (dalam ohm) boleh dikira menggunakan formula:

Mereka diperolehi, seperti yang sebelumnya, berdasarkan hubungan yang diketahui (lihat, sebagai contoh, [5–7]). Keputusan pengiraan antena dipol dan gelung pusingan tunggal yang diperbuat daripada kuprum (d=10 mm), untuk l=80 m, Qsd=200, Qcp=1000, ditunjukkan dalam jadual.

Jadual 1. Data yang dikira untuk dipol panjang l

Parameter	ll.
	0,1	0,05	0,025	0,0125	0,00625
RS, Ohm	1,97	0,493	0,123	0,031	0,0077
Ra, Ohm	0,043	0,021	0,011	0,0054	0,0027
Xa, Ohm	-2264	-4120	-7235	-12374	-20524
Rc, Ohm	11,3	20,6	36,1	61,8	103
Ed, %	14,8	2,3	0,34	0,05	0,0075
Qeff	85	98	99	100	100

Jadual 2. Data yang dikira untuk bingkai dengan perimeter l

Parameter	ll
	0,1	0,05	0,025	0,0125	0.00625
RS, Ohm	0,0197	0,00123	7,7*10-6	4,8*10-6	3*10-7
Ra, Ohm	0,129	0,064	0,032	0,016	0,008
Xa, Ohm	212	93	40	16,7	6,7
Rc, Ohm	0,212	0,093	0,04	0,0167	0,0067
Er, %	5,55	0,78	0,11	0,015	0,002
Er/Ed	0,37	0,33	0,31	0,29	0,27
Qeff	294	293	276	254	227

Jadual 3. Data yang dikira untuk bingkai dengan diameter l

Parameter	ll
	0,05	0,025	0,0125	0,00625
RS, Ohm	0,12	0,075	0,0047	0,00003
Ra, Ohm	0,20	0,10	0,05	0,025
Xa, Ohm	359	159	69	29
Rc, Ohm	0,36	0,16	0,07	0,03
Er, %	17,6	2,8	0.39	0,053
Er/Ed	7,54	8,25	7,82	7,12
Qeff	264	297	288	269

Mereka menunjukkan bahawa dari segi kecekapan, gelung kecil boleh menjadi lebih baik daripada dipol dengan saiz yang setanding. Walaupun, sudah tentu, kecekapan itu sendiri adalah sangat kecil dan menurun secara mendadak dengan pengurangan saiz relatif. Pengiraan yang sama untuk aluminium memberikan kemerosotan kecekapan tidak lebih daripada 12% untuk bingkai dan 0,2% untuk la. Untuk l=160 m, dengan parameter lain yang sama, kecekapan ternyata lebih teruk dengan purata 20%. Keputusan yang dibentangkan adalah dalam persetujuan yang baik dengan data [8] yang diperolehi untuk pin di atas permukaan pengalir sempurna. Jadi, jika kecekapan bingkai menurun dengan cepat disebabkan oleh penurunan dalam R_SP, maka kecekapan dipol berkurangan sama cepatnya disebabkan oleh pertumbuhan kerugian dalam elemen padanan.

3. Apakah yang lebih baik, bingkai kecil atau dipol kecil, jika ia lebih kurang sama dari segi kecekapan?

Kelebihan paling penting untuk bekerja dalam persekitaran dielektrik yang hilang (badan pengendali, bahan binaan, dll.) ialah pengaruh persekitaran pada frekuensi resonans (detuning) dan pada kecekapan (kehilangan sisipan) gelung adalah jauh lebih lemah daripada kesan pada dipol. Penulis menguji pemancar dengan penjana kuasa dan antena yang sama: diameter bingkai 42 cm dan panjang dipol 120 cm; panjang gelombang 82 m Kecekapan kedua-dua antena yang terletak di ruang bebas (dianggarkan dari medan jauh) ternyata lebih kurang sama. Batang pokok, badan pengendali dan tangan di sebelah dipole menukar kekuatan medan berpuluh-puluh kali, dan bingkai itu boleh dimasukkan ke dalam beg galas di belakang pengendali, diletakkan di leher atau dikebumikan sepenuhnya di dalam salji, dan ini tidak membawa kepada kemerosotan ketara dalam parameter medan.

Sentuhan elektrik dengan objek logam, sudah tentu, boleh menjejaskan bingkai, tetapi terdapat ubat mudah untuk ini - pengasingan. Kelebihan lain bingkai kecil: mereka tidak memerlukan pengimbang (seperti, sebagai contoh, pin pendek), kurang menuntut kualiti penebat, mempunyai kesan yang kurang pada tisu organisma hidup apabila menghantar (kehilangan dalam medan berhampiran elektrik daripada dipol kecil adalah lebih besar), dan secara mekanikal lebih kuat. Arah dengan polarisasi menegak mungkin berguna dalam sesetengah kes, tetapi tidak dalam yang lain. Lebar jalur antena magnetik agak sempit berbanding antena elektrik. Walau bagaimanapun, seperti yang dapat dilihat dari jadual, adalah satu kesilapan untuk berfikir bahawa semakin kecil antena, semakin sempit lebar jalur. Peningkatan dalam faktor kualiti Qef litar dipol dihalang oleh peningkatan kerugian dalam gegelung padanan, dan peningkatan dalam faktor kualiti litar MA dengan penurunan saiz dihalang oleh penurunan induktansi sendiri. Kesukaran dalam pembuatan dan pengendalian MA adalah untuk memastikan kehilangan aktif yang minimum dalam sambungan. Arus gelung adalah berpuluh kali ganda lebih besar daripada arus dipol, jadi kehilangan tenaga pada sesentuh buruk adalah ratusan dan ribuan kali lebih besar. Dalam amalan, ini bermakna ketidaksesuaian sambungan berulir (hanya pematerian atau kimpalan) dan keperluan untuk elemen pelarasan bukan sentuhan. Oleh itu, kelebihan antena magnet adalah lebih besar, terutamanya apabila beroperasi dalam persekitaran bukan feromagnetik.

4. Adakah bingkai kecil berbilang pusingan mempunyai kelebihan berbanding bingkai satu pusingan diameter yang sama?

Ini juga salah satu soalan, jawapannya tidak begitu jelas. Daripada Jadual. 2 dan 3, dapat dilihat bahawa untuk bingkai satu pusingan RE1<_S1/2R_A1. Oleh kerana rintangan sinaran dan rintangan kehilangan dalam elemen padanan adalah berkadar dengan kuasa dua bilangan lilitan (N2), dan rintangan kehilangan intrinsik adalah berkadar dengan bilangan lilitan (N), kecekapan rangka pusingan N ialah anggaran dianggarkan mengikut formula: E_N=R_S1N/(1+N)R_A1. Pengiraan tepat pada l/l=0,0125 (mengikut Jadual 2) menunjukkan bahawa pada N=2, kecekapan dengan diameter yang sama (l ialah perimeter gegelung) meningkat sebanyak 29%, pada N=4 - sebanyak 54%, pada N \u10d 75 - sebanyak 2%. Akibatnya, kecekapan gelung pusingan N kecil akan lebih tinggi daripada gelung pusingan tunggal, tetapi tidak lebih daripada XNUMX kali. Sebagai kesimpulan, kami menekankan bahawa semua kesimpulan tentang kecekapan yang dibuat untuk menghantar antena adalah sah untuk antena ini dan dalam mod terima. Adalah salah untuk menganggap bahawa hanya ketinggian berkesan akan menentukan keberkesanan. Kecekapan gelung kecil pada penerimaan adalah tidak lebih buruk daripada gelung dengan saiz yang sama, walaupun pada hakikatnya ketinggian berkesan dipol adalah sepuluh kali lebih besar. Juga, kecekapan bingkai pusingan-N pada penerimaan tidak akan menjadi N kali lebih besar daripada kecekapan bingkai pusingan tunggal, walaupun pada hakikatnya ketinggian berkesan adalah berkadar dengan N. Setiap orang yang telah berurusan dengan pembuatan dan ujian pencari arah sukan telah yakin dengan apa yang telah diperkatakan berkali-kali.

Kesusasteraan

1. Andrianov V. Antena gelung jalur lebar - Radio, 1991, No. 1, hlm. 54-56.
2. Shchelkunov S., Friis G. Antena.- M.: Sov. radio, 1950.
3. Grechikhin A. Pemilihan komponen - Radio, 1984, No. 3, hlm. 18-20.
4. Gavrilin A. T., Grechikhin A. I. Mengenai struktur medan elektromagnet berhampiran gangguan pensuisan.- Dalam buku: Kaedah dan peranti untuk pemprosesan isyarat dalam sistem kejuruteraan radio: Mezhvuz. koleksi - Gorky: GPI, 1987, hlm. 43-48.
5. Antena Belotserkovsky G. B. - M .: Oborongie, 1956.
6. Ginkin G. G. Buku Panduan kejuruteraan radio.- M.-L.: GEI, 1948.
7. Meinke X., Gundlach F. V. Buku rujukan kejuruteraan radio. T. 1.- M.-L.: GEI, 1960.
8. Walter C. H. Newman E. H. Antena kecil elektrik.- Laporkan HDL-TR-041-1 (Feb. 1974).- Washington, 1974.

Penerbitan: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

Lihat artikel lain bahagian Antena. Teori.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kandungan alkohol bir hangat 07.05.2024

Bir, sebagai salah satu minuman beralkohol yang paling biasa, mempunyai rasa uniknya sendiri, yang boleh berubah bergantung pada suhu penggunaan. Satu kajian baru oleh pasukan saintis antarabangsa telah mendapati bahawa suhu bir mempunyai kesan yang ketara terhadap persepsi rasa alkohol. Kajian yang diketuai oleh saintis bahan Lei Jiang, mendapati bahawa pada suhu yang berbeza, molekul etanol dan air membentuk pelbagai jenis kelompok, yang mempengaruhi persepsi rasa alkohol. Pada suhu rendah, lebih banyak gugusan seperti piramid terbentuk, yang mengurangkan kepedasan rasa "etanol" dan menjadikan rasa minuman kurang alkohol. Sebaliknya, apabila suhu meningkat, gugusan menjadi lebih seperti rantai, menghasilkan rasa alkohol yang lebih ketara. Ini menjelaskan mengapa rasa beberapa minuman beralkohol, seperti baijiu, boleh berubah bergantung pada suhu. Data yang diperoleh membuka prospek baharu bagi pengeluar minuman, ...>>

Faktor risiko utama untuk ketagihan perjudian 07.05.2024

Permainan komputer menjadi satu bentuk hiburan yang semakin popular di kalangan remaja, tetapi risiko ketagihan permainan yang berkaitan masih menjadi masalah yang ketara. Para saintis Amerika menjalankan kajian untuk menentukan faktor utama yang menyumbang kepada ketagihan ini dan menawarkan cadangan untuk pencegahannya. Sepanjang enam tahun, 385 remaja telah diikuti untuk mengetahui faktor yang boleh menyebabkan mereka ketagihan perjudian. Keputusan menunjukkan bahawa 90% peserta kajian tidak berisiko mengalami ketagihan, manakala 10% menjadi penagih judi. Ternyata faktor utama dalam permulaan ketagihan perjudian adalah tahap tingkah laku prososial yang rendah. Remaja dengan tahap tingkah laku prososial yang rendah tidak menunjukkan minat terhadap bantuan dan sokongan orang lain, yang boleh menyebabkan kehilangan hubungan dengan dunia sebenar dan pergantungan yang semakin mendalam pada realiti maya yang ditawarkan oleh permainan komputer. Berdasarkan keputusan ini, saintis ...>>

Kebisingan lalu lintas melambatkan pertumbuhan anak ayam 06.05.2024

Bunyi yang mengelilingi kita di bandar moden semakin menusuk. Walau bagaimanapun, sedikit orang berfikir tentang bagaimana bunyi ini menjejaskan dunia haiwan, terutamanya makhluk halus seperti anak ayam yang belum menetas dari telur mereka. Penyelidikan baru-baru ini menjelaskan isu ini, menunjukkan akibat yang serius untuk pembangunan dan kelangsungan hidup mereka. Para saintis telah mendapati bahawa pendedahan anak ayam zebra diamondback kepada bunyi lalu lintas boleh menyebabkan gangguan serius kepada perkembangan mereka. Eksperimen telah menunjukkan bahawa pencemaran bunyi boleh melambatkan penetasan mereka dengan ketara, dan anak ayam yang muncul menghadapi beberapa masalah yang menggalakkan kesihatan. Para penyelidik juga mendapati bahawa kesan negatif pencemaran bunyi meluas ke dalam burung dewasa. Mengurangkan peluang pembiakan dan mengurangkan kesuburan menunjukkan kesan jangka panjang bunyi lalu lintas terhadap hidupan liar. Hasil kajian menyerlahkan keperluan ...>>

Berita rawak daripada Arkib Telefon Pintar Dual SIM BLU Dash 4.5 Quad Core 12.07.2013 BLU Products mengumumkan permulaan penghantaran telefon pintar Dash 4.5 yang menjalankan Android 4.2 Jelly Bean. Peranti ini menggunakan pemproses MediaTek MT1,2M 6589-GHz dengan empat teras; Pemecut PowerVR SGX544 bertanggungjawab untuk grafik. Jumlah RAM ialah 512 MB. Untuk storan data, anda boleh menggunakan storan terbina dalam 4 GB dan kad mikroSD dengan kapasiti sehingga 32 GB. Skrin sentuh mempunyai pepenjuru 4,5 inci, resolusi - 480x854 piksel. Telefon pintar ini dipersenjatai dengan kamera 5 megapiksel dengan denyar, kamera hadapan 0,3 megapiksel, Wi-Fi (802.11a/b/g/n) dan penyesuai wayarles Bluetooth, penerima GPS, pecutan, giroskop, jarak dekat. sensor dan port microUSB. Rangkaian GSM/GPRS/EDGE 850/900/1800/1900 MHz dan HSPA+ 850/1900 MHz disokong; adalah mungkin untuk menggunakan dua kad SIM. Peranti mempunyai berat 147 g, dimensi - 133,5x67x11,9 mm. Kapasiti bateri - 2 mAh. Telefon Pintar BLU Dash 4.5 berharga $140 tanpa kontrak langganan.

Berita menarik lain:

▪ plastik pintar

▪ Odysseus tidak tinggal di Ithaca

▪ Monitor Permainan Acer Predator X34

▪ Telefon lama: panas selepas digunakan

▪ Komponen Ergonomik Samsung untuk Lampu LED

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Motor elektrik. Pemilihan artikel

▪ artikel Quick Freeze. Sejarah ciptaan dan pengeluaran

▪ artikel Apakah bahasa yang mengandungi perkataan daripada konsonan sahaja? Jawapan terperinci

▪ artikel Bekerja pada mesin pembungkusan seperti PUA-1, dsb.. Arahan biasa untuk perlindungan buruh

▪ pasal stesen janakuasa hidroelektrik tanpa empangan. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Pemilihan isyarat ruang. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web

www.diagram.com.ua
2000-2024