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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Efeito de antena do alimentador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Antenas. Teoria A operação normal do caminho de alimentação da antena determina em grande parte a eficácia de uma estação de rádio amador como um todo. O efeito discutido neste artigo pode reduzi-lo significativamente, uma vez que se manifesta na maioria dos projetos práticos de antenas (incluindo as de fábrica). A primeira parte do artigo revela as causas do efeito antena do alimentador e sua influência na operação do caminho antena-alimentador. Na segunda parte, serão dadas recomendações práticas para eliminar essa influência. Quase todas as ondas curtas estão bem cientes da situação em que o trabalho de transmissão interferiu no equipamento eletrônico da casa - a luz de néon brilha quando trazida ao corpo do transmissor ligado e a recepção é acompanhada por forte interferência de origem local. Estas são as manifestações mais marcantes do efeito de antena de alimentação há muito familiar, mas relativamente pouco estudado, cuja essência e características são descritas no artigo. A essência e as causas do efeito antena do alimentador Costuma-se chamar de efeito antena o fenômeno de radiação ou recepção de ondas de rádio por objetos não destinados a isso. A linha de alimentação só deve ser usada para transmitir energia de alta frequência de um transmissor para uma antena ou de uma antena para um receptor. A consideração das causas do efeito da antena alimentadora (AEF) começará com o modo de transmissão. Como você sabe, o campo eletromagnético emitido pela antena é criado por correntes alternadas que fluem através de seus condutores constituintes. Quase sempre a antena não está em espaço livre. Nas imediações dele (por exemplo, dentro do comprimento de onda l) pode haver muitos objetos. São fios de alimentação, linhas de transmissão e comunicação, mastros condutores, suportes e cabos de sustentação, tubulações, cordames, conexões, carrocerias e fuselagens de veículos, telhados e paredes de edifícios, corpo do operador e a superfície da terra. Se as correntes surgirem de alguma forma nos objetos do ambiente (induzidas, por exemplo, pelo campo próximo da antena), o campo de radiação criado por essas correntes se somará ao campo das correntes da antena. A antena juntamente com o ambiente será chamada de sistema de antenas (AS). Sob essas condições, as características dos alto-falantes podem diferir muito das características calculadas da própria antena. Para que as características dos alto-falantes sejam menos dependentes do ambiente, eles tentam elevar a antena mais alto, instalá-la mais longe de estruturas condutoras, fazer mastros não metálicos, suspensórios. Um dos objetos mais próximos e fundamentalmente irremovíveis do ambiente da antena é o alimentador que o alimenta. O alimentador mais simples é uma linha aberta de dois fios. No caso ideal, os valores instantâneos das correntes nos fios de linha em qualquer seção do alimentador e em qualquer momento são iguais em magnitude e opostos em direção, ou seja, a soma das correntes de ambos os fios do alimentador em qualquer seção é igual a zero. Chamaremos tais correntes de antifásicas. Uma linha aberta de dois fios irradiará mesmo nesta condição, a razão para isso é a distância finita d entre os fios da linha. Uma linha vertical irradia no plano horizontal ondas polarizadas verticalmente com máximos no plano da linha e ondas polarizadas horizontalmente com máximos perpendiculares a este plano. O campo de radiação é proporcional à razão d/l. A radiação de uma linha de dois fios é mínima em uma carga de linha combinada e aumenta visivelmente com uma incompatibilidade, quando aparecem ondas de corrente estacionárias. O fenômeno descrito (sob a condição de correntes estritamente antifásicas no sistema de arame alimentador) é chamado de efeito antena do alimentador de 2º tipo (AEF-2) [1]. Na prática, ela se manifesta muito fracamente. Por exemplo, a uma frequência de 145 MHz, uma linha de um cabo de televisão KATV (ou KATP) com um comprimento de l / 2 em d \u10d 50 mm irradia um campo cerca de XNUMX vezes mais fraco devido a esse efeito do que uma meia onda vibrador de laço conectado a esta linha. Existem muitas razões pelas quais a soma das correntes de todos os fios na seção transversal da linha de alimentação pode ser diferente de zero. O diagrama vetorial (Fig. 1) mostra que, com uma diferença arbitrária de fase e amplitude das correntes I1 e I2 em fios individuais, essas correntes podem ser representadas como a soma dos componentes antifase I1p = -I2p e em fase I1c = I2c ( os últimos são às vezes chamados de ciclo único). Os campos criados pelas correntes de modo comum de diferentes fios não são compensados (como antifase), mas somados. Se o comprimento do alimentador for comparável a l, sua soma pode criar uma grande radiação adicional. Esse fenômeno é chamado de efeito antena do alimentador de 1º tipo (AEF-1) [1]. É visivelmente mais sério que o AEF-2, que será discutido abaixo.
Como o AEF do 1º tipo (doravante simplesmente AEF) está associado às correntes de modo comum, o problema de determinar suas causas pode ser reduzido a encontrar as causas do aparecimento de correntes de modo comum da linha de alimentação no modo de transmissão (em o modo de recepção, tais correntes sempre surgem sob a influência de campos eletromagnéticos externos). Considere uma antena dipolo horizontal com um alimentador de dois fios sem levar em conta o "terra". Vamos supor que a UA consiste apenas de uma antena e um alimentador. O campo de radiação do AS em cada ponto no espaço é a soma vetorial dos campos criados pelas correntes de todos os condutores do AS. O campo total em cada ponto depende da distribuição das correntes ao longo dos condutores do sistema. Essa distribuição em uma determinada frequência é determinada exclusivamente pela forma, tamanho e posicionamento dos fios CA, bem como pelo método de excitação. Considerações suficientemente óbvias levam à conclusão (confirmada por cálculo e prática) que com a simetria geométrica da AU e excitação simétrica (estritamente antifásica), a distribuição de correntes também será simétrica tanto ao longo dos fios da antena quanto ao longo dos fios alimentadores. Neste caso, a soma das correntes de modo comum de todos os fios do alimentador será igual a zero. Um exemplo de tal caso é mostrado no modelo da Fig. 2a. As correntes dos fios de um alimentador simétrico são as mesmas em amplitude e antifase, isso é determinado pela simetria dos braços da antena vibratória e a localização simétrica do alimentador simétrico em relação a esses braços, bem como a conexão simétrica de o gerador até o início da linha de alimentação.
Qualquer um dos seguintes motivos pode levar ao aparecimento de correntes de alimentação de modo comum: assimetria da antena (assimetria geométrica dos braços, fonte de alimentação não está no meio, Fig. 2,b); assimetria do alimentador (diferentes diâmetros ou comprimentos de fios, Fig. 2, c); assimetria do SS como um todo (posição relativa assimétrica da antena e do alimentador, Fig. 2, d). Quando a "terra" é levada em consideração, a assimetria geométrica do AS em relação à "terra" (Fig. 2e) e a assimetria elétrica da fonte em relação à "terra" (Z1 não é igual a Z2, Fig. 2f ) também serão adicionados aqui. Se na situação anterior a simetria completa é possível em princípio, quando uma antena simétrica é alimentada por um alimentador coaxial (fundamentalmente assimétrico) sem tomar medidas especiais, o AEF-1 é simplesmente inevitável, embora esse alimentador esteja livre do AEF-2. Uma característica da linha coaxial é que em altas frequências de rádio ela pode ser considerada não como uma linha de dois fios, mas como uma linha de três fios. As correntes nas superfícies interna e externa do revestimento do cabo podem diferir devido ao efeito pelicular. Para analisar as correntes de modo comum no modelo, você pode representar a superfície externa do revestimento do cabo com um fio e conectar o gerador diretamente à antena. No caso em que o condutor central do cabo está conectado a um braço de uma antena simétrica e a trança ao outro (modelo - Fig. 3, a), mesmo com uma localização geometricamente simétrica do cabo em relação à antena , AEF ocorrerá no alto-falante. O motivo é a assimetria elétrica de conectar uma fonte equivalente a um alto-falante geometricamente simétrico (a fonte deve ser uma fonte pontual e ligada exatamente no centro da antena, mas à esquerda está um braço da antena e à direita é o outro mais a superfície externa do revestimento do cabo!). Neste caso, a distribuição de corrente depende fortemente do comprimento elétrico da superfície externa do revestimento do cabo (devido ao isolamento externo, é aproximadamente 1% maior que o comprimento geométrico). No comprimento ressonante (um número inteiro de meias ondas incluindo o comprimento de terra para a extremidade inferior aterrada, ou um número inteiro de meias ondas mais l/4 para a extremidade não aterrada do cabo, como no nosso caso), a amplitude máxima da corrente de modo comum Ic do cabo é máxima e pode atingir 43% da amplitude máxima da corrente l1 braço esquerdo da antena (Fig. 3b).
Neste exemplo, é conveniente mostrar um "mecanismo" simplificado de indução de corrente ao longo da superfície externa da trança, que ajudará a apresentar mais claramente os processos físicos que levam ao AEF. Uma das razões para a corrente de modo comum é óbvia: é uma fonte de excitação equivalente, a um dos terminais dos quais um condutor externo está conectado. No entanto, este condutor também está no campo próximo dos braços da antena, cujas correntes não são as mesmas. Como resultado, há outra razão para correntes de modo comum: assimétricas e, portanto, não compensadas no local do alimentador, o campo próximo da própria antena. Essa ideia é, claro, muito primitiva, mas às vezes na prática de combater a AEF, por algum motivo, esse segundo motivo não é levado em consideração. Significativamente assimétrica em relação ao "solo" (ou telhado) são antenas polarizadas verticalmente localizadas a uma altura baixa. Mesmo se garantirmos a simetria relativa formal da antena e do alimentador (dipolo vertical quando alimentado pela lateral), a AEF é inevitável. Assim, na operação de transmissão, as correntes de modo comum do alimentador podem ocorrer por qualquer um dos seguintes motivos principais: - assimetria elétrica da fonte de excitação AC ou uma fonte de excitação de antena equivalente; - assimetria geométrica do sistema de antenas como um todo: por si só e em relação ao solo. No modo de recepção, sob a ação de campos eletromagnéticos externos na linha do alimentador, podem ocorrer correntes tanto antifásica quanto de modo comum em seus fios. Os primeiros surgem em linhas abertas de dois fios e afetam diretamente a entrada do receptor (AEF do 2º tipo). As correntes de modo comum ocorrem em qualquer linha de alimentação. Em virtude do princípio da reciprocidade, o efeito dessas correntes na entrada do receptor (AEF do 1º tipo) é tanto mais forte quanto maior for a intensidade relativa das correntes de modo comum do alimentador deste AS na transmissão modo. Somente as correntes antifásicas do alimentador podem atuar diretamente em uma entrada corretamente feita do receptor. O "mecanismo" para converter correntes de modo comum no modo de recepção em correntes antifásicas é semelhante ao descrito acima para um alimentador coaxial no modo de transmissão. Uma das maneiras é conectar a superfície externa da trança com a interna no ponto de conexão da antena e a segunda - através da antena, por meio das correntes de campo próximo de modo comum, que são assimétricas para diferentes braços da antena, com alto-falante assimétrico. As características da AU, considerando o alimentador como parte dele, diferem das características calculadas da antena sem levar em conta a influência do alimentador. Assim, o AEF não é apenas a recepção ou transmissão diretamente pelo alimentador, portanto o conceito pode ser ampliado. AEF em sentido amplo é a influência do alimentador nas características do sistema de antenas (tanto durante a recepção quanto na transmissão). Vamos considerar essa influência com mais detalhes. Manifestações do efeito antena do alimentador As manifestações mais marcantes de AEF foram observadas acima. Vamos considerar essas e possíveis outras manifestações significativas de AEF com mais detalhes. Como exemplos, tomamos um vibrador horizontal de meia onda e a conhecida antena vertical GP com altura de l/4 com três contrapesos de mesmo comprimento, instalados em um ângulo de 135" em relação ao radiador. A impedância de entrada de tais uma antena em espaço livre e sem levar em conta a influência do alimentador é puramente ativa e é de cerca de 50 Ohm O padrão vertical (DN) e a distribuição de correntes através dos fios do pino (I4) e contrapesos (I1 - I2) para este caso são mostradas na Fig. 4. Todas as características dadas aqui são obtidas usando simulações de computador sem levar em conta as perdas.
Durante a transmissão, pode haver as seguintes manifestações de AEF. 1. Aparecimento da radiação AS com polarização não fundamental. Se a polarização principal da antena for vertical e o alimentador não for vertical, a radiação do alimentador aparecerá com um componente horizontal. Se a polarização principal da antena for horizontal e o alimentador não for horizontal, a radiação do alimentador aparecerá com um componente vertical. Exemplo - DN no plano vertical fig. 5 para um dipolo horizontal. Componente vertical do campo EQdevido ao AEF é cerca de 30% do E horizontal útilj. E este é um efeito muito indesejável, por exemplo, para a recepção de televisão. 2. Mudança no RP com a polarização principal. A radiação do alimentador com a polarização principal pode levar a uma mudança significativa no RP principal (por exemplo, para antenas verticais no plano vertical): o fator de diretividade muda na direção principal (pode ser uma diminuição ou um aumento ), lóbulos indesejados aparecem em outras direções. Um exemplo é a fig. 6 para antena GP com comprimento de cabo não aterrado de 9l/4. Se o cabo com a polarização principal não irradiar, o padrão pode mudar como resultado da violação da simetria da excitação (Fig. 7 para Eph de um dipolo horizontal).
3. Mudança na resistência de entrada complexa. Para a antena GP, dependendo do comprimento do alimentador coaxial, o componente ativo R da resistência complexa nos pontos de excitação Zin = R + jX pode variar de 42 a 100 ohms, e o componente reativo X - de -40 a + 17 ohms. 4. Uma mudança na resistência de entrada está associada a uma mudança na razão de onda estacionária (SWR) na linha de alimentação. Na fig. A Figura 8 mostra as dependências do ROE para a antena GP em l=10,9 m: 1 - com uma conexão de cabo "normal" à antena; 2 - com perfeito "isolamento" da superfície externa da trança no ponto de conexão com a antena. Como pode ser visto nos gráficos, a ROE em ambos os casos depende do comprimento do alimentador, o que não deve ocorrer na ausência de correntes de modo comum (AEF) e perdas no alimentador [2]. Notamos aqui que são as correntes de modo comum que levam a uma mudança na ROE (através do Zin), mas não vice-versa! A dependência do AEF-2 em SWR tem um "mecanismo" diferente.
5. ROE ruim significa a presença de uma proporção significativa de ondas estacionárias nas correntes do alimentador que não estão envolvidas na transferência de energia de RF. Em um cabo real, as perdas aumentam, como resultado, a eficiência do sistema alimentador de antena diminui. As próprias correntes de modo comum também levam a perdas adicionais de energia fornecida à CA. 6. Deterioração do DN e SWR, diminuição da eficiência reduzem o potencial energético do link de rádio. A faixa de recepção confiável diminui e, para atingir a qualidade de comunicação calculada, é necessário aumentar a potência. E este é um custo adicional de energia. Ao mesmo tempo, os problemas nos pontos 7-9 são exacerbados. 7. A alteração do padrão leva ao aparecimento de radiação em direções imprevistas, que podem criar interferências intensas ou níveis de campo inaceitáveis de acordo com as normas sanitárias. 8. Se o alimentador estiver localizado próximo a outras linhas, por exemplo, linhas de energia ou telefone, a presença de uma conexão indutiva com eles na presença de AEF pode levar a sérias dificuldades para garantir o funcionamento conjunto da estação de rádio com outros meios eletrônicos (forte interferência mútua durante a transmissão e recepção). 9. Perto do alimentador do dispositivo transmissor, pode surgir um campo eletromagnético perceptível, comparável aos campos próximos às partes ativas da UA. Tudo relacionado a mudanças nas características gerais dos alto-falantes transmissores se aplica igualmente aos alto-falantes receptores (DN, impedância de entrada, SWR, eficiência). Fontes externas de interferência com polarização não primária ou na área de lóbulos adicionais do padrão de radiação, ou próximo ao alimentador, na presença de um AEF, criarão um fundo de interferência adicional durante a recepção. Observamos algumas características gerais da manifestação da AEF: 1. AEF se manifesta mais fortemente com dimensões ressonantes do alimentador e mais fracas - com dimensões não ressonantes. 2. A natureza da mudança no RP na presença de AEF depende do comprimento do alimentador. Quanto maior o alimentador vertical, mais recuado o DN se torna no plano vertical. 3. A amplificação do AS na direção principal na presença do AEF pode ser maior e menor do que sem levar em consideração o AEF. 4. A AEF se manifesta quanto mais forte, quanto mais forte for o campo próximo da antena do alimentador. Nesse sentido, a antena GP considerada é uma das mais vulneráveis. 5. Para antenas vibratórias (dipolo), AEF é mais pronunciado do que para antenas de loop. 6. Para antenas polarizadas verticalmente, AEF aparece com mais frequência e mais forte do que para antenas polarizadas horizontalmente. 7. A influência do alimentador nas características da UA é tanto mais forte quanto menor o tamanho da antena e menor sua eficiência. Portanto, o AEF é muito perigoso para antenas eletricamente pequenas. 8. AEF é especialmente perigoso para antenas altamente direcionais e, em particular, DF. 9. A manifestação de AEF na recepção de AS não é menor, mas ainda mais grave do que na transmissão. Foi para receber alto-falantes que esse problema surgiu pela primeira vez. Medidas de prevenção e mitigação de AEF As formas de enfraquecer a AEF são em grande parte determinadas pelas razões que a causam. Eles são discutidos na primeira parte do artigo. Observe que a AEF pode ser completamente eliminada apenas teoricamente. Portanto, os termos "prevenção" e "supressão" devem ser entendidos como diferentes formas de reduzir os efeitos nocivos da AEF, respectivamente, nas etapas anteriores e posteriores à instalação da antena. Na mesma ordem, são listados os meios de mitigação em geral e para cada situação específica: projeto - instalação - operação. Para alimentadores simétricos de dois fios em um alto-falante simétrico com conexão simétrica (na ausência de correntes de modo comum), o AEF do 2º tipo pode ser significativamente enfraquecido de várias maneiras e suas combinações:
Para quaisquer alimentadores, a luta contra AEF de 1º tipo é mais essencial, especialmente perigosa e associada à presença de correntes de modo comum no alimentador. Em primeiro lugar, apresentamos uma breve visão geral dos meios técnicos adequados para eliminar AEF de 1º tipo. Em essência, isso é uma luta com o aparecimento de correntes de modo comum no modo de transmissão ou com sua transformação em correntes antifase no modo de recepção. Dispositivos de balanceamento ou dispositivos para interfacear sistemas simétricos com assimétricos (para abreviar, usaremos a abreviatura em inglês BALUN - de balanceado para desbalanceado). No modo de transmissão, as condições de simetria elétrica [3] são determinadas pelas igualdades (Fig. 10): Z1=Z2; (1) U1=U2; (2) l1=l2; (3) la=lb; (quatro) lc=0. (cinco)
Existem mais de 100 [3] variedades de BALUNs e muitas classificações diferentes, dentre as quais a mais simples é a mais interessante para nossos propósitos. A maioria desses dispositivos pode ser dividida em dois grupos [4]: o primeiro - fornecendo U1=U2 (tensão BALUN, V-BALUN); o segundo - fornecendo I1=I2 (atual BALUN, C-BALUN). O primeiro grupo inclui, por exemplo, os conhecidos transformadores de pequeno porte [5] com dobra em U [11] em núcleos magnéticos de ferrite (Fig. 11, a), o segundo grupo inclui dispositivos que bloqueiam os modos comuns. Ambos são ressonantes (vidro de quarto de onda) e aperiódicos (tipo choke). Estes últimos também são feitos às vezes em núcleos magnéticos de ferrite (Fig. 6b, veja [1]). A rigor, os primeiros garantem a igualdade da EMF nos circuitos com Z2 e Z2, de modo que a condição (1) é válida somente quando a condição (1) for atendida. Para sistemas simétricos, a condição (1) é satisfeita. Mas este último simplesmente representa uma grande resistência para o Ic atual (e apenas para ele). Portanto, podemos supor que a corrente Ic no ponto de conexão do cabo à antena é próxima de zero, portanto I2~IXNUMX. No entanto, eliminamos apenas uma causa de correntes de modo comum. Em um alto-falante assimétrico (com assimetria geométrica ou com excitação assimétrica), o campo próximo ainda não compensado da antena atua na superfície externa da trança.
Dispositivos de isolamento (Line Isolator, LI) são usados para separar eletricamente a superfície externa da bainha do alimentador em seções não ressonantes para atenuar as correntes de modo comum induzidas pelo campo próximo em um alto-falante desbalanceado. Para fazer isso, no caminho das correntes de modo comum, é necessário fornecer uma grande resistência em vários locais com intervalo de l / 4. Como LI, podem ser usados dispositivos de estrangulamento ressonantes e aperiódicos do tipo C-BALUN 1:1 (Fig. 11, b e c). Na verdade, C-BALUN 1:1 é um isolador de linha usado para balanceamento. Foi estabelecido que para uma boa eficiência do LI aperiódico, a impedância do enrolamento do indutor deve ser de pelo menos 2 ... 3 kilo-ohms. Se for impossível fazer um indutor compacto em um anel de ferrite a partir de um cabo grosso, você pode fazer uma bobina de um cabo sem circuito magnético ou inserir um pequeno indutor na ruptura do cabo (tanto o condutor central quanto a trança!) 11b, enrolado com uma linha de dois fios correspondente à impedância de onda do cabo e à potência do transmissor. Tal dispositivo não leva a grandes perdas, pois com uma grande resistência, a corrente de modo comum é insignificante. O circuito magnético neste caso não é fortemente magnetizado, o que, no entanto, é típico de todos os dispositivos LI e de balanceamento deste tipo. Absorvedores de ondas de corrente de superfície de modo comum em um alimentador coaxial são feitos usando revestimentos de materiais dielétricos ferromagnéticos ou com perdas. Um exemplo é a instalação de anéis ou tubos de ferrite em um alimentador coaxial. Para uma boa atenuação nas bandas KB, são necessários 50-70 anéis de ferrite (Fig. 12) com uma permeabilidade magnética inicial m=400...1000. A folga entre a bainha do cabo e o anel deve ser a menor possível. Um absorvedor deste tipo pode ser considerado como um isolador linear distribuído com perdas.
Um enfraquecimento significativo da corrente de modo comum também ocorre quando há um dielétrico com perdas ao redor do cabo (água, solo, concreto). Você pode verificar isso mesmo passando os dedos ao redor do lugar do cabo com o antinodo de tensão. Nesse sentido, é aconselhável passar o cabo não em espaço livre, mas no duto de ventilação (ao longo da parede, no solo, etc.), sem mencionar os revestimentos especiais do cabo com compostos contendo grafite. Considere possíveis medidas e meios para combater o AEF-1 em diferentes situações. 1. Antena simétrica, alimentador simétrico: - assegurar a simetria geométrica da UA em relação ao solo; - garantir a simetria elétrica de conexão do AU (alimentador) à estação de rádio (em particular, BALUN entre o alimentador e a estação de rádio, se a conexão de um alimentador simétrico à estação não for fornecida). 2. Antena simétrica, alimentador não balanceado (coaxial): - dispositivos de balanceamento: V-BALUN com um alto-falante geometricamente simétrico (Fig. 13, a), no entanto, com um alto-falante significativamente assimétrico, isso não ajudará (Fig. 13, b) e C-BALUN será necessário;
- O isolamento HF da superfície externa da trança do alimentador no ponto de conexão com a antena é na verdade C-BALUN (Fig. 13, c para um comprimento de cabo não ressonante; Fig. 13, d para um ressonante); - fragmentação da superfície externa da trança do alimentador ao longo do HF (uma série de isoladores lineares de HF LI, pelo menos dois, com passo de l / 4, a partir da antena); - Absorvedores de ondas de modo comum (anéis de ferrite); - balanceamento geométrico da UA (na presença de dispositivo de balanceamento); - seleção do comprimento não ressonante do alimentador (Fig. 13, c). 3. Antena não balanceada, alimentador balanceado (não frequentemente, mas usado): - assegurar a simetria geométrica da UA; - garantindo a conexão simétrica do alimentador em ambos os lados. 4. Antena desbalanceada, alimentador desbalanceado (uma das combinações mais comuns e mais vulneráveis, balanceamento de dispositivos como V-BALUN não salve aqui): - C-BALUN na função de isolador de linha no ponto de conexão do alimentador à antena (fornece lc=0 neste ponto - a medida aqui é necessária, mas na maioria das vezes insuficiente); - contrapesos de quarto de onda, mangas na bainha do cabo, bobinas de travamento, loops de cabos e bobinas; - fragmentação da superfície externa da trança do alimentador ao longo do HF (uma série de isoladores lineares de HF LI em possíveis antinodos de corrente através de l / 4); - absorvedores de onda de corrente de modo comum (anéis de ferrite); - seleção do comprimento não ressonante do alimentador. Alguns exemplos de características de antena GP são dados na Figura 14:
a - sem supressão de AEF, comprimento ressonante; b - efeito da seleção do comprimento do cabo não ressonante; c - C-BALUN em comprimento ressonante; d - C-BALUN mais LI; e - C-BALUN mais dois LI (comparar com a Fig. 4 sem AEF). O aterramento pode enfraquecer significativamente o AEF, mas nem sempre, mas apenas se ocorrer a transição para um comprimento não ressonante do alimentador + fio terra. Se, na ausência de aterramento, seu cabo já tiver um comprimento não ressonante (o que por si só não garante a ausência de AEF), então, na presença de aterramento, o comprimento efetivo do alimentador e das linhas de aterramento pode se aproximar de ressonante. Além disso, nos casos em que está longe do terra ou o fio terra é usado para outros equipamentos, é aconselhável abandonar completamente o aterramento de RF, mantendo apenas o aterramento de proteção (para proteger contra os efeitos de curtos-circuitos e eletricidade estática). A ferramenta mais simples para um bom desacoplamento de RF da rede elétrica e da linha de aterramento é uma bobina de filtro em um anel de ferrite de fios paralelos da rede e do aterramento (Fig. 15).
Na fig. 16 mostra o esquema geral de supressão de AEF pelos meios técnicos discutidos acima.
Listamos as orientações gerais da luta contra a AEF: - antecipar e eliminar a possibilidade de AEF na fase de planejamento; - tomar medidas máximas razoáveis para prevenir sua ocorrência; - a boa supressão de AEF é assegurada pelo uso combinado de várias das medidas acima; - após a instalação da UA, verificar a presença de AEF e, se necessário, enfraquecê-la pelos meios disponíveis; - realizar o monitoramento contínuo ou periódico da AEF em processo de operação; - é absolutamente necessário suprimir o AEF por razões de segurança quando a potência do transmissor for superior a 100W. Controles AEF do 1º tipo Para testar, monitorar e realizar trabalhos para suprimir a AEF, são necessárias ferramentas de controle. No modo de transmissão, o controle é realizado usando os indicadores mais simples. O mais simples deles é uma lâmpada de néon. Um indicador de ponteiro de correntes de modo comum pode ser feito com base em um transformador de corrente em um circuito magnético anular feito de ferrite grau M55NN-1, tamanho K65x40x6 (Fig. 17, a). O enrolamento primário é um cabo enroscado em um anel, o enrolamento secundário - L1 tem 10 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 0,15 mm. É desejável tornar a sensibilidade da cabeça de medição ajustável. O anel é movido ao longo do cabo para que fique sempre no centro do anel (Fig. 18, a)
O ponteiro indicador do campo elétrico (ver Fig. 17, b) é bastante simples de fazer. O comprimento dos braços WA1, WA2 da antena não é superior a 20 cm. Ao mover a extremidade de um dos braços ao longo do cabo (Fig. 18, a), você deve garantir que a distância entre esta extremidade e o cabo não muda. Claro, outros tipos de indicadores também são possíveis: com circuito magnético destacável, com tela eletrostática, ressonante ou banda larga, com amplificador, luz ou som, etc. Movendo o indicador ao longo do alimentador no modo de transmissão, acompanhe sua reação. Na presença de um AEF, é possível determinar a posição e avaliar os níveis de antinodos (máximos) de corrente ou tensão. O controle de AEF no modo de transmissão também é realizado com auxílio de instrumentos, utilizando um gerador de laboratório (GSS) e um receptor (Fig. 18, a). No entanto, o resultado pode não corresponder ao AEF real se o gerador de sinal estiver localizado e aterrado de forma diferente do seu transmissor. É muito mais conveniente controlar o AEF no modo de recepção (Fig. 18,6). Aqui a antena está conectada ao seu receptor, você só precisa garantir que, se o gerador não estiver conectado ao cabo, o sinal do gerador não entrará no receptor através da antena.
Usando o AEF Em geral, acredita-se que a AEF é sempre ruim para todos. Mas às vezes, com a ajuda de uma distribuição criada artificialmente da corrente de modo comum do alimentador, é possível melhorar algumas características da AU (em regra, ao custo de degradar outras). Usando AEF para melhorar SWR selecionando o comprimento do alimentador. Uma ROE alta pode danificar o transmissor se ele não possuir proteção automática (baixa potência ou simplesmente desligamento). Os radioamadores perceberam há muito tempo que às vezes é possível obter uma melhoria na ROE alterando o comprimento do alimentador. No entanto, nem todos representam corretamente a natureza de tal fenômeno. Isso é explicado pela dependência da impedância de entrada complexa do alto-falante e, portanto, do ROE, do comprimento do alimentador na presença de um AEF (veja a Fig. 8 na primeira parte do artigo). Em particular, uma diminuição na ROE pode ocorrer ao passar de um comprimento de cabo ressonante para um não ressonante (o que é fácil de verificar usando um indicador). É possível que a melhor saída neste caso seja eliminar as causas da AEF de formas mais eficazes, descritas acima. Usando DEF para melhorar o padrão de radiação. Analisando a dependência do ganho das antenas verticais com o comprimento do alimentador, percebe-se que o AEF nem sempre leva à deterioração. Se o campo na direção correta e com a polarização correta das correntes do alimentador for adicionado em fase com o campo das correntes da antena, ganho adicional pode ser obtido. Os exemplos mais marcantes e úteis dessa melhoria são a criação de um contrapeso simétrico a partir da seção do alimentador para formar antenas verticais com comprimento total de 2xl/4, 2xl/2 e 2x5l/8. No caso mais simples, isso é feito usando uma bobina de desligamento com uma resistência indutiva de pelo menos 2000 ohms. Para atenuar bem as correntes através do alimentador em sua parte "não utilizada", é aconselhável instalar mais um ou dois desses indutores abaixo do principal em intervalos de l/4. Como resultado, você pode chegar perto de diagramas ideais no plano vertical (Fig. 19). Para antenas verticais, essa talvez seja a maneira mais fácil de melhorar o desempenho do alto-falante quando alimentado por baixo. Só é necessário certificar-se de que não há ressonâncias parasitas do mastro e dos caras.
A ausência de um AEF perceptível é o primeiro e principal requisito para qualquer sistema de alimentação de antena [8]. A antena da instalação de rádio deve ser a única fonte e receptora de emissão de rádio. Os problemas associados ao AEF são bastante graves e precisam ser resolvidos já na fase de projeto dos dispositivos alimentadores de antenas. Ao desenvolver antenas, dispositivos para reduzir o AEF devem ser fornecidos. Os fabricantes de antenas devem desenvolver diretrizes apropriadas para instalação da antena e localização do alimentador. É importante que os usuários conheçam as causas e manifestações da AEF, para poder preveni-las e controlá-las e lidar com elas. A possibilidade do aparecimento de campos fortes perto do alimentador deve ser levada em consideração ao determinar a segurança eletromagnética, elaborando um passaporte sanitário. Literatura 1. Pistolkors A. A. Antenas receptoras. - M.: Svyaztekhizdat, 1937.
Autores: Anatoly Grechikhin (UA3TZ), Dmitry Proskuryakov, Nizhny Novgorod; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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