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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Antena de meia onda multibanda. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / antenas de alta frequência Desde o início do desenvolvimento das ondas curtas, os rádios amadores têm tido constante interesse pelas antenas de fio, cujo comprimento do emissor é igual ou múltiplo da metade do comprimento de onda, e sua excitação é realizada a partir da extremidade do emissor. Na literatura de língua inglesa, essas antenas são chamadas de EFHW, que significa antena “end fed half wave”. Talvez a mais famosa delas seja a antena de Fuchs, na qual o emissor é excitado por um circuito oscilante paralelo adicional sintonizado na frequência de operação. O que atrai muitos é que, segundo Fuchs, não requer um bom “aterramento” ou “aterramento de rádio” (contrapesos) ao contrário da maioria das antenas simples (muitas antenas de fio, GP, etc.). Esta afirmação está errada, embora esta antena tenha funcionado sem contrapesos óbvios. Acontece que os requisitos para eles não são altos (não os mesmos que, por exemplo, GP), e seu papel é frequentemente desempenhado pelo que está conectado ao circuito correspondente (alimentador, caixa do transmissor). Embora a antena EFHW seja essencialmente multibanda, ela também tem uma pequena desvantagem hoje - ela funciona sem problemas apenas em múltiplas bandas HF (“antigas”). E agora já existem vários que não se enquadram nesta grelha. A segunda desvantagem é que em bandas diferentes tais antenas com comprimento elétrico constante do emissor apresentam padrões de radiação diferentes em bandas diferentes. Mas absolutamente todas essas antenas, começando pelo WINDOM, têm essa desvantagem. Porém, sempre fecham os olhos para isso, pois em condições urbanas reais nem sempre é possível instalar pelo menos uma antena de fio. A impedância de saída dos transceptores e transmissores modernos é baixa (geralmente 50 ohms), o que significa que é necessário um dispositivo correspondente para excitar uma antena de meia onda, que possui uma impedância de entrada alta (até vários quilo-ohms). Este pode ser um circuito oscilante paralelo, como na antena Fuchs, ou vários circuitos LC. A desvantagem de tais dispositivos correspondentes em uma antena multibanda é a necessidade de comutação e ajustes ao passar de uma banda para outra. Transformadores de banda larga de alta frequência em núcleos magnéticos feitos de ferrite têm sido usados há muito tempo em amplificadores de transistor, em particular em amplificadores de potência de banda larga. Portanto, você não deve se surpreender com o fato de ter surgido a ideia de alimentar um emissor de meia onda da extremidade por meio de tal transformador. O benefício é claro - ao alterar os intervalos, não será necessário ligar o dispositivo correspondente. Uma das variantes de tal antena foi proposta pelo holandês PD7MAA de ondas curtas [1]. Ele o utilizou para trabalhos de campo, mas também é adequado como estacionário na cidade. Afinal, muitos operadores de ondas curtas são forçados a limitar o seu “gerenciamento de antena” a uma antena de fio que se estende desde a janela do apartamento até um poste ou árvore próximo. Ele implementou duas opções de antenas – uma para as bandas de 80, 40, 20, 15 e 10 metros, e outra para as bandas de 40, 20 e 10 metros. Eles diferem apenas no design do emissor. Uma versão da antena para 40, 20 e 10 metros e seu dispositivo correspondente é mostrado na Fig. 1. Para ela A=10,1 m, B=1,85 m.
Seu emissor é formado por um pedaço de fio de meia onda (para um alcance de 20 metros), uma bobina indutora L1 e um pedaço de fio relativamente curto conectado após esta bobina. A indutância da bobina L1 é escolhida de forma que, junto com o segundo pedaço de fio, o comprimento elétrico do emissor seja próximo da metade do comprimento de onda na faixa de 34 metros. Nas faixas de 40 e 20 metros, este indutor atua como um estrangulamento, praticamente “cortando” uma seção adicional da parte principal do emissor, e seu comprimento passa a ser igual a metade do comprimento de onda na faixa de 10 metros e um comprimento de onda na faixa de 20 metros. Alcance de 10 metros. Como resultado, emissores de “meia onda” são conectados ao dispositivo correspondente em todas as três bandas. A distribuição das correntes sobre o emissor para essas faixas é mostrada na Fig. 2.
O indutor L1 é enrolado em uma moldura plástica com diâmetro de 19 mm e possui 90 voltas de fio com diâmetro de 1 mm. O dispositivo correspondente revelou-se extremamente simples - um transformador HF de banda larga T1 e um capacitor de correção C1. É colocado em uma pequena caixa plástica (Fig. 3). O transformador é feito em núcleo magnético FT 140-43 da Amindon. Seu enrolamento primário tem 2 voltas, o enrolamento secundário tem 16 voltas. Os enrolamentos são enrolados com fio de 1 mm de diâmetro.
O enrolamento secundário, como visto na Fig. 3, é dividido em duas partes espaçadas ao redor do anel, cada uma com 8 voltas. Uma peculiaridade no projeto deste transformador é que o fio do enrolamento primário e o fio das duas primeiras voltas do enrolamento secundário (inferior na Fig. 3) estão entrelaçados. Isto também é claramente visível na Fig. 3. O capacitor C1 é usado para corrigir a resposta de frequência do dispositivo correspondente na faixa de 28 MHz (10 metros). Sua capacitância pode estar na faixa de 100...150 pF. Deve ser projetado para uma tensão nominal de 1000 V. No corpo do dispositivo correspondente há um conector RF coaxial XW1 para conectar o cabo proveniente do transceptor e o terminal E1 para conectar o emissor da antena. Este dispositivo correspondente foi projetado para uma potência de transceptor de aproximadamente 100 watts. Outra versão da antena PD7MAA, projetada para operar nas bandas de 80, 40, 20, 15 e 10 metros, difere apenas no tamanho do emissor e na indutância da bobina L1. Para isso, as dimensões são A = 20,35 me B = 2,39 m, e a bobina possui indutância de 110 μH. Também é enrolado em uma moldura com diâmetro de 19 mm - 260 voltas de fio com diâmetro de 1 mm. É necessário instalar uma bobina de cabo no alimentador do transceptor (colocar, por exemplo, uma “trava” de ferrite), e é aconselhável conectar contrapesos curtos ao dispositivo correspondente. Seu comprimento não é crítico - para uma antena Fuchs, um comprimento de aproximadamente 0,05λ é recomendado na literatura. O ajuste do emissor para ambas as opções de antena começa nas faixas de alta frequência. O indutor L1 não é um bom “rejeitor” (uma escada, como na antena W3DZZ), portanto a segunda seção do emissor (B) pode influenciar ligeiramente a frequência de ressonância do emissor. Conseqüentemente, alguma correção de sua indutância pode ser necessária. Na faixa de frequência mais baixa, a sintonia se resume a selecionar o comprimento do segmento B de forma que o comprimento elétrico do emissor (sua frequência de ressonância) nesta faixa (40 ou 80 metros, respectivamente) seja próximo de “meia onda”. A empresa americana PAR Electronics produz diversas antenas deste tipo, incluindo uma antena denominada EF-10/20/40 MKII para as faixas de 40, 20 e 10 metros [2]. Dados interessantes de seus testes estão disponíveis na Internet [3, 4]. Esta antena possui um dispositivo correspondente classificado para uma potência inferior (25 W), mas é muito semelhante à antena PD7MAA. Na Fig. A Figura 4 mostra uma fotografia do kit para instalação desta antena.
Segundo a empresa, sua largura de banda na faixa de 20 metros em SWR = 1,5 é de aproximadamente 500 kHz. Na faixa de 40 metros é cerca de 140 kHz no nível SWR = 2, e na faixa de 10 metros é cerca de 900 kHz no nível SWR = 1,5. Estes dados correspondem a um alimentador com impedância característica de 50 Ohms. Em outras palavras, esses são valores de largura de banda muito decentes para uma antena multibanda simples. A descrição da antena fornece informações que podem ser úteis ao configurar a antena PD7MAA. Alterar o comprimento da parte principal do emissor e seu segmento adicional (A e B na Fig. 1) em 1 polegada (2,5 cm) leva a uma mudança na banda passante em 30...35 kHz. Literatura
Autor: Boris Stepanov (RU3AX)
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