ВОЛНОВОЙ КАНАЛ

Содержание

  • Слайд 1

  • Слайд 2

    Короткие волны — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м). Преимуществом работы на коротких волнах по сравнению с работой на более длинных волнах является то, что в этом диапазоне можно создать направленные антенны.

  • Слайд 3

    Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, они могут распространяться на большие расстояния. Короткие волны используются для радиовещания, а также для любительской и профессиональной радиосвязи.

  • Слайд 4

    Штыревая антенна. Переносные и передвижные радиостанции для работы на небольшие расстояния пользуются штыревой антенной, представляющей собой металлический вертикальный стержень, составленный из нескольких частей (колен) и установленный обычно на самой радиостанции. Для увеличения дальности действия на верхушку штыря насаживается звездочка или метелка, которая несколько увеличивает емкость антенны и изменяет распределение тока в штыре.

  • Слайд 5

    Большую дальность действия дает вертикальная антенна в виде металлической мачты или в виде вертикального провода, подвешенного на деревянной мачте. Противовес для вертикальной антенны обычно делается из нескольких проводов, расположенных невысоко над землей.

  • Слайд 6

    Антенны типа «диполь». Эти антенны у переносных радиостанций малой мощности представляют собой два провода одинаковой длины, растянутые в одну линию (рис.3). Низко расположенный диполь дает наибольшее излучение и наилучший прием в направлении, в котором растянуты лучи, а наименьшее излучение и наихудший прием в направлении, перпендикулярном лучам.

  • Слайд 7

    ПОЛУВОЛНОВОЙ ВИБРАТОР — простейшая приёмная и передающая антенна , в области коротких волн и ультракоротких волн. Представляет собой проводящий стержень, длина которого близка к половине длины волны излучаемых или принимаемых колебаний.

  • Слайд 8

    Простейшей телевизионной антенной, является разрезной полуволновый вибратор. Активная часть антенны образована двумя металлическими трубками диаметром 15… 20 мм. Плечи вибратора четырьмя длинными шурупами через изоляционные втулки из пластмассы или с помощью обычных роликов крепятся на горизонтальной перекладине, установленной на вершине металлической или деревянной мачты.

  • Слайд 9

    Антенна более простои конструкции — петлевой вибратор, называемый также шлейф-вибратор Пистолькорса. Оба плеча этого вибратора выполнены в виде коротко замкнутых шлейфов с длиной каждого, приблизительно равной 1/4 длины волны. Середина верхней неразрезанной части вибратора является точкой нулевого потенциала, что позволяет в этой точке крепить вибратор к металлической мачте без изоляции.

  • Слайд 10

    Рамочная антенна — это вид направленной антенны которая выполнена в виде одного или нескольких витков провода. Эти витки образуют рамку круглой, квадратной или прямоугольной формы. Рамочная антенна была изобретена в 1916. Особенностью рамочной антенны является то, что периметр рамки обычно весьма мал по сравнению с длиной рабочей волны. Это позволяет сделать такую антенну очень небольших размеров.

  • Слайд 11

    Двухэлементная рамочная антенна

    Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки выполняют из металлической трубки диаметром 10… 20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8… 15 мм для антенн 6-12-го каналов. Как и при изготовлении других антенн, металл может быть любым, но предпочтительнее медь или латунь. Верхняя стрела соединяет середины обеих рамок, а нижняя стрела изолирована от вибраторной рамки и крепится к пластине, изготовленной из гетинакса, текстолита или оргстекла толщиной 6… 8 мм и размерами 30 х 60 мм.

Посмотреть все слайды

Комнатные антенны для телевизора свомими руками МВ и ДМВ

Комнатная антенна МВ

Усилие магнитных волн в помещении гораздо меньше, чем снаружи. Поэтому комнатные антенны есть смысл применять лишь в непосредственной близости от телецентра. Так простейшую комнатную антенну можно сделать из электрического провода, либо любого иного изолированного проводника. По центру антенны устанавливается изолятор. К нему посредством крепежа (болт — гайка) крепиться два провожатого. Концы проводников растянуты таким образом, чтобы они были ровные, словно струны или стержни.

Общая длина проводников, двух рамен антенны, берется согласно длине волны и принимаемому каналу. Эти эти можно взять из таблицы.

Номер канала

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

l, мм

2800 2380 1848 1680 1540 812 784 756 728 700 672 644

Если подобрать длину провожатых антенны, согласно просматриваемому телевизионному каналу, то это будет куда эффективнее, нежели пивные банки. Дальше мы приведем еще один вариант комнатной антенны для телевизора, которую вы можете сделать своими руками. Это ДМВ антенна. Не смотр на то, что ДМВ каналы практически не используются, все же вещание еще порой где-то, да ведется. А значит, эту темы мы также не можем обогнуть стороной. Вот пример ДМВ антенны.

Комнатная антенна ДМВ

Применяемый монтажный провод, упомянутый как КПТА-1, служит для повышения помехоустойчивости антенны. Для этого, как вы видаете, на расстоянии 140 мм от края кабеля зачищена изоляция до экрана и припаян этот монтажный провод – петля. Можно применить иной провод сечением 0,35 мм. Частота принимаемых радиоволн этой антенны будет от 470 до 630 МГц, то есть ДМВ волны. Все элементы антенны смонтированы на стойке, которая является диэлектриком.

Волновой вибратор

Сопротивление волнового вибратора Zak равно сумме отнесенных к току в пучности сопротивлений полуволновых вибраторов, образующих данный волновой вибратор.

Полярные диаграммы излучения электрического диполя ( / и симметричного вибратора при I — — ( 2.

Этот случай волнового вибратора также часто встречается в антенной практике.

К определению добротности рамочной антенны.| Схема индикатора поля с полуволновым вибратором.

Индикатор поля с полу волновым вибратором ( рис. 10.8) работает следующим образом.

Во-первых, очень трудно контролировать частоту большинства волновых вибраторов с достаточной точностью, чтобы сделать эту малую разность скоростей измеримой. Во-вторых, движение волны и ширина ее фронта затрудняют установление ее положения в любой момент времени. Если с помощью стробоскопа остановить волны, то эту трудность можно преодолеть и измерить длину волны, если частота поддерживается постоянной. Однако даже при использовании стробоскопического диска угловые измерения могут быть ненадежными. В результате взаимодействия конечных скоростей волны и щели получается кажущееся изменение направления распространения. Когда щель движется поперек волны, волна смещается, и это влияет на ее кажущееся направление.

Определим выигрыш антенны в виде двух параллельных полу волновых вибраторов — активного и пассивного рефлектора-по известным сопротивлениям излучения.

Сопротивление волнового вибратора Zak равно сумме отнесенных к току в пучности сопротивлений полуволновых вибраторов, образующих данный волновой вибратор.

Волновой вибратор состоит из двух полуволновых вибраторов, выполненных из труб небольшого диаметра и поддержанных за середину металлическим изолятором. Диаметр вибратора принимают определенной величины, чтобы не ухудшать показатели антенны. Очень гибкие вибраторы способны колебаться при ветре, что может привести к их поломке. Питание от главного фидера к антенне подводят к торцам полуволновых вибраторов, обращенных друг к другу. Число этажей таких волновых вибраторов доходит до 24 и даже более, что значительно повышает эффективность антенны. Секция антенны с волновыми вибраторами показана на рис. 11.8. Такие телевизионные антенны, имеющие большое распространение, например в Германии и Франции, работают обычно на частотах около 200 Мгц, когда вибраторы могут быть выполнены в виде простых труб. При более длинных волнах конструкция вибратора усложняется. Применяя различные комбинации по числу таких вибраторов и расположению смежных плоскостей из групп вибраторов под разными углами, можно получить любую форму диаграммы антенны в горизонтальной плоскости. При размещении антенн на невысокой опоре, сооруженной на горе, вибраторы закрывают сплошными щитами из диэлектрика, например пенистого полистирола. Это делают для защиты от обледенения, наблюдаемого часто в горах.

По этой причине были использованы волновые вибраторы при синфазной схеме питания.

Если для схемы, изображенной на рис. 3.4 а, вдвое увеличить частоту: / 22 / 1, то получим иное распределение токов и напряжений, которое иллюстрируется рис. ЗЛв. Антенна в данном случае является волновым вибратором, свойства которого уже описаны в § 2.3, а характеристики направленности приведены на рис. 2.68 в. Входным клеммам антенны А-А соответствует максимум напряжения. На линии питания точкам D-D, отстоящим от точек А-А на расстояние Х2 / 4, соответствует узел тока.

Распределение тока в тонких антеннах различной длины, возбуждаемых в середине.| К определению равномерно распределенного сопротивления излучения.

Диаграммы направленности и сопротивления излучения, рассчитанные по синусоидальным распределениям тока и напряжения, хорошо совпадают с экспериментальными данными. Только в тех случаях, когда точки питания антенны близки к узлам тока ( например, при волновом вибраторе), имеют место значительные несовпадения в величине сопротивления излучения.

Секции, как правило, включаются параллельно друг другу и определение сопротивления на входе линии ведется обычным образом. Входное сопротивление секции рефлектора рассчитывается также по ф-ле ( 8 — 165), но Za есть сумма сопротивлений в пучности тока волновых вибраторов рефлектора.

К методу собственных функций.

Волновой канал

Ширину полосы пропускания антенн типа волновой канал можно увеличить до 30 — 40 % за счет некоторого снижения коэффициента усиления. Практически это достигается за счет специального подбора размеров элементов и расстояний между ними.

В этих областях частот параметры волновых каналов резко изменяются из-за влияния на эти параметры провисания проводов в пролетах между опорами и емкости проводов на опору.

Так, на коэффициент затухания волнового канала, обозначаемого sl, земля оказывает минимальное влияние.

Для однородных участков энергия по отдельным волновым каналам распространяется независимо. В местах нарушения однородности происходит перераспределение энергии между каналами. В общем случае в этих местах возникают отраженные ( движущиеся в обратном направлении) и преломленные волны, а также происходит излучение энергии в пространство.

Клапанные устройства обычные и с волновым каналом могут быть применены в любом гидроударнике и в любом сочетании.

Для телевизионного приема обычно применяют антенны волновой канал, показанные на рис. 13 — 18, а-г.

Измерения параметров волнового канала методом возбуждения волнового канала производят по схеме на рис. 8 — 4, которая изображена применительно к трехпроводной линии.

Так как же быстро ввести описание многоэлементного волнового канала.

Составляющие цепь — цепь распространяются по волновому каналу, образованному тремя проводами одной цепи и тремя проводами другой.

Радиолюбители, занимающиеся постройкой многоэлементных антенн типа Волновой канал, конечно, не имеют возможности выполнить даже приблизительную настройку антенны, а большинство из них полагает, что антенна, выполненная точно по чертежам, обеспечит нормальную работу. К сожалению, дело обстоит совсем наоборот. Чем больше элементов в антенне, тем более сложной является ее настройка и, с другой стороны, тем хуже оказываются фактические характеристики ненастроенной антенны. В первую очередь при расстройке антенны страдает ее диаграмма направленности. Она становится асимметричной, максимум ее главного лепестка отклоняется от оси антенны, расширяются боковые лепестки и задний лепесток. В связи с тем что ухудшается соотношение между площадью, занимаемой главным лепестком, и площадью, занимаемой остальными лепестками, падает коэффициент усиления антенны. Входное сопротивление антенны приобретает значительную реактивную составляющую, а его активная составляющая сильно отличается от номинального значения, которое она должна иметь по паспорту. В результате сильно нарушается согласование антенны с фидером. Таким образом, резко ухудшаются все без исключения характеристики антенны, подобно тому, как радиоприемник с расстроенными контурами не обладает ни нужной чувствительностью, ни нужной избирательностью. Этим объясняются частые разочарования радиолюбителей, которые, построив и установив сложную многоэлементную антенну типа Волновой канал, сталкиваются с тем, что не получают ожидаемых результатов.

Четвертьволновые трансформаторы.| Пример применения.

Такой трансформатор удобно применять в антеннах типа волновой канал, входное сопротивление которых низкое, а также в однопроводных антеннах.

Применение схемы U-образного колена с включением четвертьволновых трансформаторов.

При расчете симметрирующих и согласующих устройств антенн волновой канал необходимо знать величину ЛА.

Существует несколько основных разработок поворотных антенн типа волновой канал, которые в большом количестве производятся промышленностью. Антенны этого типа обычно обладают большой протяженностью и требуют прочных механических конструкций, которые должны быть тщательно выполнены. Практика эксплуатации этих антенн свидетельствует, что большинство из них не выдерживает даже годового периода эксплуатации, особенно в условиях сильных ветров и оледенения.

Антенны — поверхностная волна

Антенны поверхностных волн состоят из возбудителя и направителя.

Антенны поверхностных волн используются на сантиметровых волнах. Они широкополосны, просты по конструкции, малы по высоте и надежны в эксплуатации. Эти качества делают их перспективными для применения в авиации.

Использование ребристых структур для уменьшения уровня заднего излучения антенн и увеличения развязки между антеннами.

Антенны поверхностных волн осевого излучения применяются в качестве облучателей зеркальных и линзовых антенн. Наиболее часто используются в качестве облучателей диэлектрические стержни, возбуждаемые открытым концом волновода, спираль обратного излучения и другие типы антенн.

Хотя антенны поверхностных волн с плавно меняющимся импедансом широко применяются, их теория развита недостаточно, что связано с математическими трудностями строгого решения задачи. Даже простейшая антенна в виде диэлектрического стержня, возбужденного открытым концом волновода ( рис. 5, а), не может быть в настоящее время достаточно строго рассчитана и отрабатывается экспериментально.

Наряду с апертурными антеннами в диапазоне СВЧ применяют антенны поверхностных волн. Они возбуждаются специальным устройством — возбудителем, который конструируют таким образом, чтобы он передавал как можно большую часть энергии от генератора в направитель. Направитель является замедляющей структурой, которая бывает либо диэлектрической, либо металлической ребристой. При распространении волны вдоль направителя фазовая скорость распространения оказывается меньше скорости распространения в свободном пространстве. При этом основная часть мощности, переносимая волной, концентрируется вблизи поверхности направителя, с которой и излучаются электромагнитные волны в свободное пространство.

Спиральная антенна.| Двухпроводные фидеры.

Коэффициент направленного действия антенны определяется так же, как и для антенны поверхностных волн. Если одностержневая антенна не обеспечивает требуемой направленности, то применяют несколько диэлектрических антенн, питаемых синфазно.

Диэлектрические антенны.| Спиральная антенна.

Коэффициент направленного действия антенны определяется так же, как и для антенны поверхностных волн.

Типы антенн с параболическим рефлектором.| Рупорные антенны.

Из различных антенн с направляющими поверхностями наибольший интерес для радиолюбителей могут представить антенны с параболическим рефлектором, рупорные антенны, антенны поверхностных волн, диэлектрические и спиральные антенны.

Импедансная антенна.

Наряду с директорными, спиральными и диэлектрическими стержневыми антеннами, относящимися к классу антенн осевого излучения с замедленной фазовой скоростью, в последние годы находят применение в диапазоне сантиметровых волн импедансные антенны ( антенны поверхностных волн) с замедленной фазовой скоростью. На рис. 10 — 65 показана одна из таких антенн.

По принципу действия антенны разделяют на: проволочные антенны со стоячей волной тока ( вибраторные антенны), проволочные антенны с бегущей волной тока ( антенны из длинных проводов с бегущей волной тока), рамочные антенны, щелевые ( дифракционные) антенны, антенны акустического типа ( рупорные, волновод-ные), антенны поверхностных волн, антенны оптического типа ( зеркальные и линзовые), антенные решетки. Последние представляют собой совокупность излучателей, обычно однотипных, которые определенным образом размещены в пространстве и возбуждаются на одной частоте.

Волновой канал

Антенны типа волновой канал обладают хорошим направленным действием, дают усиление по мощности, и поэтому их применяют для приема сигнала на больших расстояниях от телевизионной станции и в случае, когда нужно ослабить действие помех.

Двухэлементная антенна для связи на 10-метровом диапазоне.| Размеры антенны типа волновой канал для связи на 2-метровом диапазоне.

Антенна типа волновой канал является самой распространенной системой из всех антенн, применяемых радиолюбителями для связи на 2-метровом и 70-сантиметровом диапазонах.

Пятнадцатиэлементная антенна Quagb для диапазона 432 МГц.| Двадцативосьмиэлементная антенна для диапазона 1296 МГц ( расстояния до элементов отсчитаны от дополнительного рефлектора.| Двадцативосьмиэлементная антенна для диапазона 1296 МГц.

Антенна представляет собой волновой канал с кольцевыми вибраторами, своего рода разновидность многоэлементной рамочной антенны.

Измерение параметров волновых каналов может производиться двумя методами — методом холостого хода и короткого замыкания и методом возбуждения волнового канала.

Схема измерений параметров волновых каналов. УВ — устройство для возбуждения измеряемо го волнового канала.

Измерения параметров волнового канала методом возбуждения волнового канала производят по схеме на рис. 8 — 4, которая изображена применительно к трехпроводной линии.

В каждом волновом канале расчет ведется независимо, так как матрица h ( t) диагональная. Перераспределение энергии между волновыми каналами происходит только в точках нарушения однородности структуры линии.

Внешний вид антенны Волновой канал показан на рис. 3.3. Она представляет собой набор элементов, состоящий из активного элемента — вибратора и пассивных элементов — рефлектора и нескольких директоров, установленных на одной общей несущей стреле.

Многоэлементная антенна типа Волновой канал, по принципу работы аналогичная монгоконтурному полосовому фильтру, нуждается в тщательной настройке элементов. Известно, что как бы точно ни были подобраны индуктивности катушек и емкости конденсаторов многоконтурного фильтра — он подлежит обязательной настройке по приборам в связи с тем, что невозможно заранее учесть разбросы различных паразитных параметров, таких, как емкости монтажа и индуктивности рассеяния, активные сопротивления катушек на высокой частоте и сопротивления потерь конденсаторов, индуктивности и сопротивления соединительных проводов. Аналогично и при изготовлении многоэлементной антенны Волновой канал даже точное соблюдение всех ее размеров не избавляет от необходимости выполнения тщательной настройки по приборам, так как невозможно учесть разбросы ее конструкции, например, непараллельность элементов в горизонтальной плоскости, скручивание несущей стрелы, неизбежное под нагрузкой из-за того, что всегда имеется неоднородная по длине трубы эллиптичность ее сечения, а скручивание стрелы приводит к тому, что элементы уже не находятся в одной плоскости. Наконец, определенное влияние на работу антенны оказывают находящиеся поблизости местные предметы, металлические и неметаллические.

Многоэлементная антенна типа волновой канал, настроенная на максимальный коэффициент усиления, имеет узкую полосу пропускания.

Восьмиэлементная антенна Quagi для диапазона 144 МГц ( в скобках даны размеры для диапазона 432 МГц.

Из усовершенствованных антенн волновой канал, пожалуй, наибольший интерес представляют антенны типа Quagi. Название составлено из двух английских слов Quad и Yagi и указывает на то, что антенна является гибридом антенны типа квадрат и типа Яги. Собственно, от квадрата взяты только активный элемент и рефлекторная рамка, а все директоры такие же, как и в антенне волновой канал. Питание антенны осуществляется кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Кабель присоединяется непосредственно в разрыв активной рамки без какого-либо согласующего устройства. По мнению автора антенны, радиолюбителя K6YNB, дополнительные потери в симметрирующем устройстве часто превышают выигрыш от симметрирования питающей линии.

Подстройку схемы на волновой канал делают, если это оказывается необходимым, после перехода к каждой новой частоте, на которой производят измерение.

Антенна — бегущая волна

Общий вид сдвоенной антенны бегущей волны БС 2 — — — — — — — — — 17.

Антенну бегущей волны подвешивают к деревянным столбам с противоантенной оттяжкой, деревянным одноствольным мачтам на оттяжках и железобетонным столбам-опорам.

Схема антенны типа БС-2.

Одна антенна бегущей волны с активным сопротивлением связи ( БС) может быть использован в диапазоне 12 — МОО м, т.е. она практически охватывает весь применяемый для магистральной связи диапазон воли. Ромбических — антенн на этот же диапазон приходится ставить две.

Ток антенны бегущей волны через сопротивление нагрузки попадает в землю и через нее достигает земляной клеммы передатчика. В случае плохой проводимости почвы затухание тока на данном участке велико, что приводит к резкому снижению КПД антенны в целом. Для того чтобы избежать этого нежелательного явления под антенной, в земле прокладывается провод-противовес, который идет от нагрузки к передатчику.

Приемная однопроводная антенна бегущей волны. а схема и принцип работы, б характеристика направленности в горизонтальной плоскости.

Схема антенны бегущей волны, которая называется антенной Бевереджа и выполняется из одного провода, показана на рис. 14.6 а. Провод располагается на высоте двух-трех метров над землей горизонтально.

Схема параллельного соединения двух антенн бегущей волны, расположенных в одной горизонтальной.

Сравнение антенн бегущей волны типов БЕ, БИ и БС показывает, что для обеспечения приема на магистральных коротковолновых линиях связи антенны БС занимают меньшую площадь и стоят дешевле, чем антенны БЕ и БИ. В настоящее время антенны БС становятся основными типами антенн бегущей волны на приемных радиоцентрах.

В другой антенне бегущей волны цилиндрической формы элементы возбуждаются напряжением с равными амплитудами и с непрерывно нарастающей фазой. Одна такая антенна представляет сферическую выпуклую чашу радиуса 62 5 см, имеющую гофры, глубина которых постепенно уменьшалась от 1 5 мм около возбуждающей апертуры до нуля на краю. Ширина диаграммы направленности по углу места равна приблизительно 50, а входной КСВН был лучше 1 2 в диапазоне частот 8 2 — 10 0 Ггц.

Волновая антенна.

Подобно антенне бегущей волны коротких волн ток в приемнике оказывается максимальным в том случае, когда волна приходит в направлении оси провода со стороны поглощающего сопротивления. Если бы фазовая скорость распространения волны тока вдоль провода была равна скорости приходящей электромагнитной волны, то этот ток был бы тем больше, чем больше длина провода. Однако так как обратным проводом для тока является земля, проводимость и диэлектрическая проницаемость которой отличны от таковых для воздуха, то фазовая скорость распространения волны тока вдоль провода меньше скорости распространения приходящей электромагнитной волны. Поэтому максимум тока в приемнике имеет место при некотором определенном отношении If К.

Горизонтальный полуволно-вый вибратор с пассивным рефлектором.| Диаграммы направленности провода с бегущей волной.

Длина сторон антенн бегущей волны обычно выбирается равной ( 2 — 4) Я. Высота мачт V-образной антенны и угол раствора ромбической антенны должны выбираться так, чтобы главные лепестки диаграммы проводов имели нужное направление. Основное достоинство таких антенн заключается в очень широком диапазоне рабочих частот, а недостаток — в относительно больших габаритах и значительных потерях энергии в нагрузочном сопротивлении.

Кривая зависимости коэффициента полезного действия антенны бегущей волны от длины волны.
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector