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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Três antenas HF. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / antenas de alta frequência GP EM BANDAS DE BAIXA FREQUÊNCIA Um interessante projeto de GP encurtado para as bandas amadoras de 40 e 80 metros foi proposto por David Reid (PA3HBB/G0BZF). A descrição detalhada da antena e os resultados dos experimentos realizados pelo autor, que levaram à sua criação, estão disponíveis em sua “home page” . Com o gentil consentimento do autor, publicamos uma descrição abreviada de sua antena. Deve-se ter em mente que a RAZNVV solicitou uma patente para este projeto, portanto não pode ser utilizado para fins comerciais sem o consentimento do autor. Isto, no entanto, não impõe restrições à repetição desta antena pelos operadores de ondas curtas para utilização nas suas estações de rádio amador. Inicialmente, a antena RAZNVV foi desenvolvida como um GP abreviado para o alcance de 40 metros. Mais tarde descobriu-se que ele pode ser adaptado para operação na faixa de 80 metros (sem alterar o tamanho do emissor principal e sem degradar as características da antena na faixa de 40 metros). Esta antena é mostrada esquematicamente na Fig. 1 (dimensões - em cm). É composto por um emissor principal (1), duas “cargas lineares” (2 e 3 - para as faixas de 40 e 80 metros, respectivamente) e uma carga capacitiva (4).
O emissor principal é montado a partir de quatro seções de tubos de duralumínio, cada uma com 2 m de comprimento. Para garantir sua união sem elementos adicionais (buchas), foram utilizadas seções de tubos de diferentes diâmetros (30, 26, 22 e 18 mm, espessura de parede 2 mm), que foram firmemente inseridas umas nas outras até uma profundidade de 88 mm. A altura resultante do emissor principal é de 773.6 cm, na parte inferior deve ser isolado do “solo”. Um pedaço de cano plástico de diâmetro adequado foi utilizado como isolante de suporte. A fixação confiável dos pontos de conexão de elementos individuais do radiador é garantida por grampos de fixação. O projeto da carga capacitiva é mostrado na Fig. 2. É composto por quatro tiras de duralumínio (2) com 100 cm de comprimento, 6 mm de largura e 1 mm de espessura. Uma das pontas de cada tira é dobrada em um ângulo de 90* até um comprimento de 50 mm (fixando em um torno e aquecendo a dobra com queimador de gás). Por meio de uma pinça de fixação (3), eles são fixados ao emissor principal, formando uma “cruz” horizontal. Para aumentar a estabilidade mecânica da “cruz”, a estrutura pode ser reforçada instalando no centro um disco com diâmetro de 150 mm.
O objetivo da carga capacitiva é reduzir o fator de qualidade do emissor (ou seja, expandir a largura de banda da antena) e aumentar sua impedância de entrada para melhor correspondência com o alimentador de 50 ohms. Assim, a versão da antena sem carga capacitiva na faixa de 80 metros tinha largura de banda de apenas 180 kHz (em termos de ROE - não mais que 2), e a versão com tal carga - mais de 300 kHz. Para trazer o comprimento total do emissor a dimensões que garantam ressonância nas bandas amadoras correspondentes, a chamada “carga linear” é utilizada na antena. Este termo significa que para reduzir as dimensões físicas da antena, em vez de um elemento concentrado (indutor), é utilizada uma mudança na geometria do emissor. Com uma “carga linear”, parte de sua lâmina é dobrada e percorre a parte principal do emissor em uma curta distância. É geralmente aceito que o encurtamento da antena por “carga linear” pode ser aumentado em até 40% sem deterioração perceptível em seus parâmetros. A vantagem óbvia deste método em comparação com o uso de um indutor é a simplicidade do projeto e a ausência de perdas ôhmicas perceptíveis. O método de “carga linear” é utilizado por algumas empresas no projeto de antenas direcionais, e a GAP também produz antenas verticais com “carga linear”. O comprimento total da "carga de linha" para GP é calculado de forma simples: o comprimento total da estrutura da antena (radiador principal mais "carga de linha") deve ser igual a um quarto do comprimento de onda da banda correspondente. Com um comprimento do radiador principal de 773,6 cm, os comprimentos dos condutores incluídos na “carga linear” da antena teriam que ser de 290,2 cm (alcance de 40 metros) e 1309,7 cm (alcance de 80 metros). Devido à presença de carga capacitiva no emissor principal neste projeto, elas devem ser um pouco menores que os valores fornecidos. Este encurtamento não pode ser facilmente calculado e, na prática, é mais fácil selecionar os elementos de “carga linear”, tomando-os inicialmente com uma pequena margem e encurtando-os gradativamente até que a antena esteja sintonizada na frequência de operação. Isso não é difícil de fazer, pois as operações são realizadas na base da antena. Na versão do autor, o comprimento final dos fios de “carga linear” foi de 279 cm (ROE mínima na frequência de 7050 kHz) e 1083,2 cm (ROE mínima na frequência de 3600 kHz). Ao fazer a “carga linear” o autor utilizou fio de cobre isolado com diâmetro de 2.5 mm. Depois de cortar um pedaço de fio do comprimento necessário (com alguma margem para ajuste), ele é dobrado em um laço que se assemelha a uma linha de dois fios fechada na parte superior por um condutor em forma de anel incompleto (ver Fig. 1 ). Para fixar “cargas lineares” ao emissor principal (1 na Fig. 3), são feitos espaçadores dielétricos (2). Esses espaçadores são fixados com um parafuso (5) diretamente no emissor principal. Fios (3). formando uma “carga linear”, passam pelos furos dos espaçadores e, após finalizado o ajuste, são fixados com cola epóxi (4). O comprimento dos espaçadores é de 50 mm (alcance de 40 metros, 5 unid.) e 120 mm (alcance de 80 metros, 13 unid.). Eles são distribuídos uniformemente ao longo do comprimento da alça para garantir sua fixação mecânica confiável. Para fixar os anéis de laço, é feito um espaçador de 120 mm de comprimento (alcance de 40 metros) e um espaçador de 320 mm de comprimento (alcance de 80 metros). As "cargas lineares" estão localizadas em lados opostos do emissor principal.
A distância entre os condutores “linha” (dimensão A na Fig. 3) para um alcance de 40 metros deve ser de 40 mm. e por 80 metros -100 mm. O diâmetro do anel de “carga linear” para a faixa de 40 metros é de 100 mm e para a faixa de 80 metros é de 300 mm. Uma extremidade do circuito de cada “carga linear” é conectada à extremidade inferior do radiador principal e as extremidades livres restantes são conectadas aos alimentadores. A antena é alimentada com cabos coaxiais separados ou com um cabo, que é conectado por contatos de relé de alta frequência a “cargas lineares”. Uma tentativa de conectá-los simultaneamente a um cabo não teve êxito. Na faixa de 40 metros, as características da antena não mudaram, mas na faixa de 80 metros ela simplesmente parou de funcionar. As dimensões dos elementos da antena escolhidas pelo autor, quando alimentadas através de um cabo coaxial com impedância característica de 50 Ohms, garantiram uma ROE não superior a 1,5 em toda a faixa de 40 metros com mínimo de ROE = 1,1 na frequência de 7050 kHz. Na faixa de 80 metros, a antena foi sintonizada com uma ROE mínima (cerca de 1.2) na frequência de 3600 kHz. Ao mesmo tempo, na faixa de frequência 3500...3800 kHz, a ROE não excedeu 2 (1,5 na frequência de 3500 kHz; 1,6 na frequência de 3700 kHz e 2 na frequência de 3800 kHz). Esses dados foram obtidos com um contrapeso em forma de malha utilizado em aviários com área de 50 metros quadrados. m. Uma comparação direta de uma antena encurtada com um emissor de tamanho real na faixa de 40 metros mostrou (de acordo com as avaliações dos correspondentes sobre a intensidade do sinal e recepção da estação) que eles são quase idênticos. A 80 metros, o encurtamento da antena já ultrapassa os 60%. portanto, não há necessidade de falar sobre sua altíssima eficiência. No entanto, também permite comunicações DX nesta banda. O autor também testou a antena com quatro contrapesos de 20 m de comprimento, que foram “carregados linearmente” assim. para “encaixar”1 em um quadrado medindo 10x10 m. Ao mesmo tempo, o SWR nas faixas de 40 e 80 metros aumentou ligeiramente. Como seria de esperar, ao comparar diretamente duas opções de contrapeso, a eficiência da antena com contrapesos de fio foi um pouco pior, mas ainda suficiente para realizar conexões DX nas bandas de 40 e 80 metros. DUAS ANTENAS DE TODAS AS ONDAS Antenas que fornecem operação de rádio em várias bandas amadoras, introduzindo resistores nelas, continuam a ser populares entre os operadores de ondas curtas, apesar da desvantagem óbvia - eficiência reduzida. Existem várias razões para esta popularidade. Em primeiro lugar, essas antenas geralmente têm um design muito simples - uma estrutura de um formato ou de outro, na qual um resistor está incluído. Em segundo lugar, devido à sua banda larga, eles. Via de regra, não necessitam de configuração, o que agiliza e simplifica significativamente a obtenção do resultado final - uma antena com a qual é possível operar no ar em diversas bandas. Já as perdas de potência no resistor chegam a 50%. Por um lado, as perdas parecem grandes, mas por outro lado, um radioamador (especialmente em condições urbanas) pode não ter a oportunidade de instalar uma antena multibanda mais eficiente. Além disso, é precisamente nesta ordem de grandeza que podem ocorrer perdas não óbvias, mesmo num sistema de antena de banda única. Um exemplo marcante são as perdas em um “aterramento” ruim para antenas do tipo GP (ver, por exemplo, a nota “Quantos contrapesos são necessários” em “Rádio”, 1999, nº 10, p. 59). É difícil mensurar essas perdas, então eles simplesmente preferem não se lembrar delas. Versão clássica da antena inclinada de banda larga T2FD com resistor em moldura, que requer instalação de dois mastros de 10 e 2 m de altura e opera na faixa de frequência de 7...35 MHz. descrito muitas vezes na literatura. Uma interessante versão horizontal de tal antena, que requer apenas um mastro para instalação e opera na faixa de frequência de 10...30 MHz, foi descrita no artigo “Another all-wave” (HF Journal, 1996. No. 3, págs. 19, 20). Finalmente, apareceu uma versão vertical desta antena. Foi proposto por L. Novates (EA2CL) no artigo "Otra vez con la antena T2FD" ("URE". 1998. p. 31,32). Com uma altura total de cerca de 7.5 m (ver Fig. 4), esta antena permite operação na banda de 14...30 MHz, ou seja, em todas as cinco bandas de HF de alta frequência. O emissor (vibrador de loop dividido) é feito de duas metades idênticas (1 e 2). São feitos de tubos de duralumínio com diâmetro de 25 mm e espessura de parede de 1 mm. As seções individuais dos tubos que formam o emissor são conectadas entre si por buchas de duralumínio (não mostradas na Fig. 4). Num mastro de madeira independente (3) com 4.5 m de altura, o emissor é fixado com travessas: duas para a metade superior do emissor e duas ou três para a metade inferior.
O resistor de carga R1 deve ter uma dissipação de energia de aproximadamente um terço da potência de saída do transmissor. Mostrado na Fig. O valor 4 deste resistor fornece uma impedância de entrada da antena de 300 Ohms, portanto, para alimentá-la através de um cabo coaxial com impedância característica de 75 Ohms, é necessário um transformador balun de banda larga com relação de transformação de 1:4. Se você usar um cabo com impedância característica de 50 Ohms. então a proporção de transformação deve ser 1:6. Ao usar um resistor de 500 ohms, a impedância de entrada da antena será de cerca de 450 ohms. portanto, para alimentá-lo com um cabo coaxial com impedância característica de 50 Ohms, é necessário um transformador balun com relação de transformação de 1:9. Uma opção de projeto para tal transformador é fornecida no artigo mencionado acima sobre a antena horizontal T2FD. O transformador de balanceamento está conectado aos pontos XX. A única pequena dificuldade técnica na fabricação da antena EA2CL é a instalação do cabo de alimentação. Para reduzir a interferência em sua trança, o cabo deve ser perpendicular ao tecido da antena ao longo de vários metros de comprimento. Além disso, como na prática não é realista reduzir essas interferências a zero, é necessário criar uma bobina para correntes de alta frequência no cabo (na parte onde ele corre verticalmente). A solução mais simples é um pequeno compartimento formado por várias voltas do cabo de alimentação. Deve-se notar que antenas do tipo T2FD funcionam muito bem na faixa VHF, e também costumam ter uma boa ROE em frequências abaixo do corte. Porém, devido ao pequeno tamanho do emissor, sua eficiência neste caso se deteriora naturalmente. Este último, no entanto, não exclui a possibilidade de utilização de tal antena para comunicações de curto alcance. Algumas empresas também produzem antenas com resistor de carga. Assim, a Barker & Williamson produz a antena AC-1.8-30, que opera na faixa de frequência 1,8...30 MHz e pode, a princípio, ser instalada na cobertura de um edifício residencial (não do tipo torre). Para instalar tal antena (Fig. 5), é necessário apenas um mastro não metálico com altura de (1) 10,7 m. Na literatura de rádio amador (Pat Hawker, "Technical Topics", "Radio Communication", 1996, junho ... p. 71, 72) há um debate sobre isso. como chamá-lo: “Meio Rômbico Vertical” (VHR) ou “Pirâmide Carregada”. Pode-se acrescentar a este debate que a antena também se assemelha a um T2FD fortemente deformado. De qualquer forma, funciona bem, mas como chamá-lo é uma questão secundária.
Além do mastro (1), para instalação da antena são necessários mais dois suportes (2) com altura de 0.9 m. A antena é alimentada através de um cabo coaxial (10) e um transformador balun de banda larga (3) com relação de transformação de 1:9. A parte radiante da antena são condutores formando um meio diamante (4 e 5). O resistor de carga (6) tem uma resistência de 450 Ohms. Os requisitos de dissipação de energia são os mesmos da antena T2FD. Os condutores que fecham a moldura (7, 8 e 9) formam um contrapeso para o meio-diamante. A altura da suspensão do condutor (9) acima da superfície é de apenas 5 cm, devendo-se notar que com esta altura de suspensão os postes (2) podem aparentemente ter uma altura visivelmente menor. Fio de cobre com diâmetro de 2 mm é usado para todos os condutores. Escusado será dizer que o resistor de carga e o transformador correspondente ao balun devem ser protegidos de forma confiável contra a exposição à umidade atmosférica. Isto se aplica às antenas T2FD e VHR. Usando as ideias por trás da antena VHR. Aparentemente é possível criar um dispositivo muito compacto para uma banda de frequência de operação mais estreita (por exemplo, 3.5...30 MHz ou 7...30 MHz) e, consequentemente, um número menor de bandas amadoras.
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