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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Transmissores de rádio automotivo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / recepção de rádio Ao usar transmissores de rádio em automóveis, a tarefa mais difícil é a implementação da antena. Este artigo discute o uso de uma carroceria de carro como uma antena receptora-transmissora oculta e coordenada em relação aos alcances de comunicações de rádio pessoais (27 MHz) e de serviço (150 ... 180 MHz). Visão geral dos tipos existentes de antenas automotivas. As dimensões mínimas do radiador efetivo devem ser de pelo menos L/4, ou seja, 2,7 m para 27 MHz. Com uma diminuição no tamanho, sua eficiência cai muito acentuadamente - em proporção ao quadrado do encurtamento. Quando a antena está transmitindo, sua baixa eficiência reduz irrevogavelmente a potência irradiada e, consequentemente, reduz o alcance do rádio. É desejável que a antena esteja oculta e inacessível para influenciá-la de fora (o sequestrador primeiro quebrará a antena externa e o dispositivo de segurança de rádio se tornará inútil). Para resolver este problema, como regra, é utilizada uma antena helicoidal curta, localizada no interior do compartimento de passageiros próximo ao vidro. Na verdade, é um pino L / 4 dobrado, mas desde é colocado dentro de um corpo de metal, sua eficácia é bastante reduzida devido ao efeito de blindagem. Além disso, a antena helicoidal possui uma largura de banda muito estreita (dezenas de kHz), o que exige uma sintonização cuidadosa da antena e impossibilita sua utilização em toda a faixa de frequência. Na faixa de 150 ... 180 MHz, utilizam-se quase exclusivamente pinos L/4 com comprimento de cerca de 0,5 m, mais adequados para quase todos os casos, exceto para o caso em que é necessário classificar a presença de um canal de rádio em carros, por exemplo, como parte de uma prevenção de roubo e busca de veículos roubados e/ou para comunicações de rádio disfarçadas. Para resolver o problema de furtividade, geralmente é usada uma antena chicote, localizada dentro da cabine perto do vidro. A principal desvantagem desta solução é novamente a redução da sua eficácia devido ao efeito de blindagem. Além disso, a presença de pessoas dentro da cabine leva a um descompasso perceptível entre a antena e o cabo e, consequentemente, uma diminuição da potência irradiada, e há um campo eletromagnético significativo na cabine, prejudicial à saúde. Vamos formular nossos requisitos para uma antena de carro: - alto valor de eficiência, exclusão do efeito de triagem do corpo, dimensões lineares comparáveis a L / 4; - sigilo e inacessibilidade para danos externos; - largura de banda larga; - influência mínima na sintonia da antena de pessoas e objetos na cabine e ao redor do carro; - alimentado por um cabo coaxial compatível, que permite conectar quaisquer transmissores e estações de rádio. Bases teóricas Como a carroceria do carro é metálica, é necessária uma antena que não “supere” a carroceria, mas a utilize em sua composição. E essa classe de antenas existe. Estes são quase desconhecidos em equipamentos civis (e amplamente utilizados em militares) antenas de slot (SHA), que são um slot estreito (0,001 ... 0,02 L) e longo (0,2 ... 1,5 L) em uma tela condutora de dimensões infinitas , animado no centro. Para entender o funcionamento de um SC, é importante o princípio da dualidade, que afirma que a radiação de uma fenda em uma tela condutora infinita é completamente equivalente à radiação de uma fita metálica de mesmo comprimento e largura da fenda, e colocada no espaço livre. A diferença está apenas no valor da resistência de entrada e na rotação do plano de polarização da radiação - um slot horizontal irradia uma onda polarizada verticalmente. Na realidade, as superfícies nas quais os SA estão localizados são limitadas e de forma irregular, no entanto, as alterações resultantes não são muito grandes, e na maioria dos casos é possível encontrar soluções de engenharia adequadas à prática. Assim, por exemplo, os SHAs são colocados com sucesso nos cascos de aeronaves, mísseis, torres de metal, etc. Padrão direcional (DN) SChA depende dos seguintes fatores: o comprimento e a largura da fenda, sua forma, tamanho da tela. Para uma avaliação qualitativa, damos as seguintes observações: com um slot plano, seu RP geralmente é bidirecional, semelhante a um dipolo equivalente, e se o slot tiver bordas curvas ou forma anular, a antena acaba sendo fracamente direcional sem pronunciado mínimos e máximos no padrão de radiação. Usando o corpo do carro como uma scooter Nossa tarefa é a seguinte - encontrar uma lacuna construtiva no carro com um comprimento total de pelo menos 1,5 ... 2 me garantir sua excitação. Você pode encontrar vários desses lugares em qualquer carro, mas é desejável que a configuração do slot seja aproximadamente a mesma para diferentes tipos de carros, para que a própria antena, seus parâmetros e o dispositivo de correspondência de cabos sejam unificados. Também é necessário minimizar a interferência na estrutura do veículo ao fazer o dispositivo de excitação do slot. Diante do exposto, foi selecionada uma folga entre a tampa do porta-malas (VA32101-2107 e similares) ou a porta traseira (VA32108, 2109, AZLK2141 e similares) e a carroceria. Para garantir a excitação, é necessário isolar a trava da trava do porta-malas conforme mostrado na Fig. 1, enquanto os pontos de alimentação de entrada do slot são parafusos padrão para fixação da trava da trava do porta-malas, aparafusados na carroceria (terminal da carroceria) e a trava trinco isolado com gaxetas adicionais dos parafusos de fixação, tendo contato mecânico e elétrico com a trava do porta-malas e tampa do porta-malas (saída de sinal). O método específico de isolamento pode ser diferente - dependendo das características de design do carro.
As Figuras 2 e 3 mostram as dependências experimentais da ROE na frequência para alguns veículos. Pode-se ver a presença de várias frequências ressonantes naturais do gap. Se a frequência de operação coincidir com uma das ressonâncias, basta conectar o cabo aos pontos de energia do slot e o SC está pronto! Mas tal coincidência é rara. Como regra, a impedância de entrada do slot na frequência de operação é complexa, o que exclui a conexão direta do cabo de alimentação. Como as dimensões da folga são determinadas pelas características de design do carro e, é claro, não podemos alterá-las, para garantir que o SWR no cabo seja próximo de 1, é usado um dispositivo de correspondência (CD), que garante a transformação da resistência complexa do SC em ativo, igual à impedância de onda do cabo utilizado. O SU é colocado diretamente próximo aos pontos de alimentação da ranhura.
Na faixa de 27 MHz, a reatância do gap é indutiva e a resistência ativa está dentro de 10 ... 15 Ohms. O sistema de controle mostrado na Fig.4 é usado. O transformador de banda larga TV1 1:4 (em ferrite, garantindo a operação em uma determinada potência e frequência) combina a resistência do cabo de 50 ohms com a parte ativa da resistência à radiação do ShchA, e os capacitores C1, C2 fornecem compensação para o componente indutivo . A correspondência exata é alcançada por um único ajuste - capacitor C2. Com um cabo de 50 ohms em uma frequência ressonante, SWR não é superior a 1,3. Banda SHA em termos de ROE <2 - 500..800 kHz. Eto-SU oferece uma boa combinação com a maioria dos tipos de veículos, incluindo carros estrangeiros.
Na faixa de 150...180 MHz, outra UC é usada (três capacitores trimmer e duas bobinas sem moldura), cujos parâmetros são escolhidos para garantir a coordenação com qualquer tipo de carro. Ao contrário do SU de 27 MHz, neste caso, é necessário um ajuste individual cuidadoso de todos os três capacitores para um tipo específico de carro e frequência de operação. A antena é combinada com um cabo de 50 Ohm (na frequência de ressonância SWR <1,3) na faixa de 150 ... 180 MHz (limites de sintonia de frequência central). A banda SHA (na frequência central) em termos de SWR<2 é 5...8 MHz. Resultados Em ambas as faixas descritas, observou-se o seguinte: - ausência quase completa de influência nos parâmetros do SC de objetos localizados no compartimento de passageiros (pessoas, carga) e ao redor (precipitação atmosférica, outros carros, etc.); - baixo nível de intensidade do campo eletromagnético na cabine; - polarização vertical da radiação, que combina com a maioria das antenas de carros, que também possuem polarização vertical. Na faixa de 27 MHz, no plano horizontal aproxima-se de uma elipse com uma radiação máxima pequena (cerca de 3 dB), para trás ao longo do eixo do veículo. O alcance de comunicação com o SC é o mesmo de uma antena espiral de 20 cm de altura ou de uma antena chicote de 0,6 m de altura com bobina de indutância, que foram colocadas no teto do carro. Na faixa de 150 ... 180 MHz, o DN no plano horizontal depende do tipo de veículo e da frequência de operação e é uma estrutura multifolha complexa sem mergulhos profundos com um pequeno máximo de radiação de volta. O alcance de comunicação com o SC é de 40%...50% do alcance ao usar o pino L/4 no teto do carro. Os piores parâmetros são explicados pela localização dos pontos de alimentação da antena mais próximos do solo e pela baixa condutividade do corpo de ferro nesta faixa. Utilizando os princípios descritos, com a escolha adequada dos pontos de conexão à carroceria e ao circuito do sistema de controle, é possível garantir o funcionamento da carroceria de qualquer marca como antena ressonante em qualquer ponto da faixa de 10 ... 200 MHz variar. Autores: A. Boglov, I. Goncharenko (EU1TT), Minsk; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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