Antena ou amplificador? Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Este material é útil para aqueles que desejam gastar dinheiro para melhorar a qualidade da comunicação com a máxima eficiência, aborda várias maneiras de atingir os decibéis que todos precisam e fornece uma estimativa dos custos para obtê-los.

Nem todos, mas muitos radioamadores, mais cedo ou mais tarde enfrentam o problema de melhorar a qualidade da comunicação. Nesse caso, surgem muitas dúvidas, mas as principais, via de regra, são apenas duas: comprar um amplificador linear potente ou melhorar o sistema de antena? Ambos podem ser classificados como filosóficos em muitos aspectos. Bem, tentaremos considerá-los detalhadamente do ponto de vista dos custos de material e ergonomia, ou seja. - melhorar as qualidades de consumo do sistema de rádio e, com base nessas reflexões, tentaremos dar conselhos que alguns de vocês podem até tentar usar.

Nos últimos anos, tem havido uma tendência constante no mundo de reduzir a potência dos transmissores onde tal possibilidade existe. Isso se deve à introdução de uma nova direção no desenvolvimento da tecnologia moderna - a economia de energia, que permite economizar reservas minerais constantemente esgotadas, que, por sua vez, são usadas para produzir energia elétrica, e as declarações cada vez mais altas do "verde" sobre os perigos de qualquer emissão de rádio. Esses fatos, é claro, não são decisivos na escolha de uma forma de melhorar a eficiência da comunicação para milhões de radioamadores em todo o mundo. Eles (nós inclusive) querem sempre ir mais longe, mais, mais poderosos, mesmo que tenham que vestir roupões de chumbo! Alguém precisa do primeiro DXCC, alguém precisa de 9V WAZ e assim por diante, ad infinitum! O acúmulo de prêmios que nos glorificam, para alguns, torna-se o objetivo de vida nº 1! Com a idade, isso se torna um hábito e não dá mais para parar.

Quando um operador de rádio quer se destacar dos demais, a primeira coisa que vem à mente é fazer um amplificador extraordinariamente poderoso. No entanto, após uma consideração detalhada do problema, os fatos indicam que a instalação de um amplificador linear excessivamente potente para aumentar o nível do sinal emitido está longe de ser a solução ideal.Um desses fatos é a relação preço / qualidade do resultado obtido. Bem, em nosso país, o problema do preço do prazer continua sendo, talvez, o principal nessa questão.

Antes de considerar mais a questão, vamos fazer uma pequena digressão para um breve conhecimento de um determinado dispositivo: o chamado S-meter, projetado para avaliar a intensidade do sinal na escala S, respectivamente. Todos os transceptores produzidos industrialmente são equipados com tal dispositivo. A escala deste dispositivo é não linear, e o valor da divisão de sua escala corresponde a uma mudança de sinal de 6 dB. Assim, 1 ponto corresponde a 6 dB. As leituras do S-meter de qualquer transceptor não podem ser consideradas absolutamente precisas e, às vezes, até aproximadas (não devemos esquecer que no KB o nível do sinal vindo do ar NÃO PODE ser comparado de forma alguma com o que veio ANTERIORMENTE devido à natureza aleatória de seu caminho do emissor ao receptor, ainda mais difícil fazer isso no modo SSB, pois a amplitude do sinal muda devido a mudanças no nível de voz do operador). Essas indicações são adequadas apenas para análise qualitativa do grau de aumento na potência irradiada do dispositivo transmissor.

Agora vamos praticar um pouco. Vamos tentar aumentar gradualmente a potência de saída do transmissor e observar como as leituras do S-meter mudam no receptor do seu correspondente e construir um gráfico que reflita o custo de compra do amplificador apropriado. Sabe-se que para aumentar a intensidade do sinal no lado receptor em 3 dB, é necessário aumentar DUAS VEZES a potência do amplificador da estação transmissora! Observe que 3 dB corresponde a apenas metade de uma divisão da escala S-meter, ou seja, exatamente meio ponto!

Conseqüentemente, para aumentar a intensidade do sinal no lado receptor em apenas um ponto na escala do S-meter, é necessário aumentar a potência do transmissor em QUATRO vezes! Usando essa aritmética simples, você pode calcular o grau de aumento na potência do sinal de saída do seu correspondente com base nas leituras do S-meter. Na fig. A Figura 1 mostra três escalas de um S-meter com leituras correspondentes a diferentes potências do amplificador do correspondente, ilustrando esta regra.

Assim, usar um amplificador de 1 kW em vez de um amplificador de 100 watts causará um aumento de sinal no receptor de seu correspondente em cerca de 10 dB (1.5 pontos S-meter), o que certamente é um evento muito perceptível para o operador, mas torna-se ainda mais perceptível quando você entende que tem que pagar cerca de US $ 1500 por esse prazer. Isso é quanto custa um amplificador de kilowatt de baixa qualidade. Comprar um amplificador com potência de 1,5 kW (apenas 500 watts mais potente!) Já custará cerca de US $ 2500 (os exemplos são dados abaixo), e no S-meter você verá um aumento nas leituras de 0.5 pontos. Aqui estamos falando sobre o custo médio de amplificadores KB industriais para fins amadores, excluindo artesanato de Kulibins domésticos e dispositivos do Ministério da Defesa.

Uma conclusão interessante: neste caso, a diferença entre 5-6 e 5-8 custará cerca de US$ 2500. No entanto, os custos dos radioamadores que escolheram esse caminho específico para melhorar suas conquistas não se limitam aos custos de um amplificador. Por exemplo: nos casos em que o amplificador não possui circuito de saída sintonizável, é necessário utilizar um sintonizador de antena. O custo dos sintonizadores comercialmente disponíveis projetados para 300 watts de potência é de US$ 500. E, claro, não se esqueça do pagamento da eletricidade. Um amplificador com uma potência de saída de 500 watts consome aproximadamente 1000 watts da rede elétrica. Essa proporção também é mantida em outras potências. Por exemplo, o amado por muitos GU-78 a 4 kW na antena consome cerca de 8 kW da rede. E os transmissores industriais de banda larga, como "BRIG" (1 kW), "FLAME" (10 kW) e similares, operam com uma eficiência de apenas cerca de 30% - considere você mesmo. Ao calcular, leve também em consideração o fato de que este equipamento é uma fonte de interferência para outros dispositivos eletrônicos operacionais. Primeiro de tudo - claro, televisão. Amplificadores de potência criam muitos, para dizer o mínimo, inconvenientes para os fãs de séries de televisão sem fim, que, goste ou não, deve ser levado em consideração. Com muitos problemas associados à interferência de TV, vários tipos de filtros ajudarão a lidar. Eles custam dinheiro também. (Mais recentemente, a empresa REMO de Saratov dominou a produção de alguns deles. Mais baratos e melhores que os importados ...)

Mas, se a estação estiver localizada em uma área rural, a falta de eletricidade geralmente não permitirá que seja feito nem mesmo um longo "a-a-a-a-le, um, dois, três ...". Nas casas rurais de madeira e nas casas dos "novos russos", um dos problemas mais importantes é a segurança contra incêndios. Os extintores de incêndio e a qualidade da fiação serão uma dor de cabeça constante. Como resultado, uma quantia considerável aumentará. Estes são apenas os principais aspectos associados ao uso de um amplificador poderoso.

E agora vamos ver mais de perto outra oportunidade de melhorar a qualidade da comunicação: o uso de um sistema de antena eficiente. O que você precisa prestar atenção neste caso:

O primeiro. Deve-se entender que:

amplificadores apenas amplificam o sinal do transmissor e, ao contrário das antenas, não fazem nada para melhorar a recepção.

O segundo. Uma propriedade extremamente importante de uma antena é a capacidade de reduzir o nível de um sinal de interferência explorando suas propriedades direcionais. Ao girar a antena, é possível obter sua direção ideal, correspondendo à recepção de sinal da mais alta qualidade, ou seja, melhorar a relação sinal-ruído é o parâmetro mais importante na comunicação por rádio.

O custo de uma antena que fornece um aumento semelhante no nível do sinal de transmissão será uma ordem de grandeza menor que o custo de um amplificador poderoso. Como já mencionado, aumentar a potência do amplificador de saída em 6 dB (apenas 1 ponto no S-meter do seu correspondente), ou seja, QUATRO vezes de cerca de 100 W (potência do transceptor padrão), custos: QRO HF-1000 (600 W) - $ 2690, Ameritron AL-80 V (850 W PEP) - $ 1350, Ameritron 811 V (600 W PEP) - $ 1050, Comando Technologies HF-1250 (800 W) -$ 3250 (são dados os preços das empresas de Moscou). Especificamente, amplificadores de 400 watts não foram encontrados durante a preparação deste material. É interessante que o mesmo aumento (cerca de 6 dB) em relação ao "long wire" de 84 metros, tão popular entre o povo, tenha, por exemplo, uma antena Yagi convencional de 4 elementos ou quadrados semelhantes. E o uso de antenas mais sérias proporciona ainda mais ganho, respectivamente. O custo dessas antenas de fabricantes nacionais é de aproximadamente US $ 100 a US $ 400, dependendo do alcance e grau de complexidade da própria antena. Damos preços muito médios, mas até eles falam eloquentemente por si mesmos. Além disso, deve-se ter em mente que uma antena polarizada horizontalmente localizada acima do solo tem um ganho de cerca de 5-6 dB a mais do que no espaço livre (o valor exato depende dos parâmetros do solo). Este fator deve ser levado em consideração ao considerar a eficiência de amplificadores e antenas. Um aumento na potência de 1 kW para 4 kW (apenas 1 ponto no S-meter novamente!) Vai custar $ 4-9 mil: (QRO 3 KDX (2.8 kW), Henry 3 k ULTRA (ZkW), HF- 2500E (2.5 kW)).

Uma ilustração visual disso é mostrada na fig. 2.

No eixo horizontal estão os valores de ganho das antenas localizadas a uma altura de 22 metros acima da terra real, expressos em dBi (para detalhes sobre o ganho, consulte a página 4 do catálogo "BREEZE Winter 2001"). Os valores da potência do sinal que a antena irradia também são plotados aqui, desde que a potência de saída do transmissor (transceptor) seja de 100 watts. Neste caso, este valor é tomado como origem das coordenadas. Ganho e potência são plotados no mesmo eixo para que você possa visualizar a diferença nos custos de amplificação de sinal entre amplificadores e antenas. O eixo vertical é marcado com o preço que você tem que pagar por tudo que está traçado na horizontal. Os gráficos mostram dados para antenas de 7, 14, 21 e 28 MHz e uma pilha de duas antenas de 14 MHz. Assim, os gráficos mostram qual é o preço médio de Moscou para a amplificação recebida por certas antenas hoje. Por exemplo, a figura mostra que uma antena de 14 MHz com ganho de 16 dBi (5 elementos YAGI) pode ser adquirida por US$ 750. Os pontos marcam os amplificadores de potência, que podem ser adquiridos hoje em empresas de Moscou.

Ao mesmo tempo, os amplificadores estão em uma posição mais favorável em relação às antenas, pois os valores da potência irradiada para o ar correspondem à operação do amplificador em um dipolo de meia onda localizado a uma altura de 22 m. Tomemos, por exemplo, o amplificador ALPHA-87 A. Com 100 watts na entrada, sua potência de saída é de 1.5 kW, o que corresponde a um ganho de cerca de 12 dB (15 vezes). Se este amplificador fosse conectado a um radiador isotrópico , então o plotaríamos em nosso desenho no eixo vertical correspondente a um valor de 12 dB. No entanto, em nosso caso, todos os amplificadores são movidos por um dipolo de meia onda, então precisamos adicionar 2.15 dB (a diferença de ganho entre o radiador isotrópico e o dipolo) e cerca de 5 dB de efeito de solo. Total - quase 19 dB, que é mostrado na figura. Se um sinal com potência de 100 watts for amplificado em 19 dB, serão obtidos quase 8000 watts. O mesmo ganho de 19 dBi (ou seja, relativo a um radiador isotrópico) possui uma pilha de apenas duas antenas. É significativo que o preço da mesma amplificação seja quase 6 vezes diferente! Ainda mais revelador é o custo do mesmo ganho para amplificadores e antenas. Lembre-se de que um aumento de 3 dB na potência (por exemplo, de QRO-1000 para QRO-2500) custará quase US $ 2000, enquanto o mesmo aumento de 3 dB para grandes antenas de 7 MHz custará apenas US $ 300-400.

A figura não mostra amplificadores produzidos industrialmente mais potentes, pois seu preço excede os valores mostrados no eixo vertical e, por isso, estão disponíveis para unidades de rádios amadores domésticos, portanto, sua aparição na Rússia pode ser considerada uma exceção.

Ao mesmo tempo, não se preocupe com o fato de estarmos comparando antenas de banda única com amplificadores operando em todas as bandas, pois se você tiver uma antena para apenas uma banda, ao comprar um amplificador, você poderá " amplifique" todas as bandas de descanso nas quais você não pode trabalhar.

O gráfico mostra quanto você pode economizar instalando a antena apropriada, enquanto fornece o mesmo resultado no S-meter do seu correspondente.

Entre outras coisas, você tem a oportunidade de melhorar suavemente o desempenho do sistema de antenas criando pilhas de antenas. Combinando corretamente apenas duas antenas em uma pilha, você pode melhorar imediatamente a recepção (na melhor das hipóteses) duas vezes, ou seja, por 3 dB. Na prática, tudo acaba sendo muito mais misterioso: trocando mutuamente as antenas empilhadas e suas fases de potência em várias combinações (pequenos dispositivos fazem isso agora!) Você pode alterar o padrão de diretividade no plano vertical de todo o sistema de antenas, escolhendo a opção mais adequada no momento. Em nosso país, existem muito poucas antenas desse tipo em HF, e havia poucos reprodutores de VHF usando essas antenas, e está se tornando cada vez menos. Mas no mundo, as vantagens de tal projeto de sistema de antena são conhecidas há muito tempo. O que, por exemplo, é o stack OH8OS, composto por 6 antenas de 6 elementos para um alcance de 20 metros (três andares de 2), sobre um mastro de 60 metros de altura e peso de 1.5 toneladas, que tem um ganho de cerca de 25 dBi! Em outras palavras, isso equivale a conectar um amplificador de 100 quilowatts a um transceptor de 30 watts!

Ou a antena W5UN - a principal "lunar" do planeta. Seu design consiste em 32 antenas de 17 elementos. A largura do feixe no plano E é de apenas 3.7° e o ganho é de 32 dBi (1585 vezes a potência)! Esse projeto gira com dois caminhões e leva cerca de 7 minutos para completar uma volta completa!

As estruturas KS1XX, NCOP, W3LPL, W6KPC são estruturas fantásticas! É claro que esses designs de antena alucinantes são inacessíveis para a maioria dos radioamadores comuns; no entanto, designs mais simples, compostos por 2 andares de antenas multibanda modernas, estão ao alcance de muitos. É importante levar em consideração que, com o aumento da potência do amplificador de saída, seu preço aumenta exponencialmente, e a melhoria dos parâmetros da antena (mesmo levando em consideração o custo do conjunto redutor de mastro) é dada por muito menos esforço e custo.

Assim, a modernização do sistema de antenas é a forma mais ideal de aumentar a eficiência de todo o sistema de rádio, o que permite não só melhorar significativamente a qualidade da comunicação por rádio, mas também minimizar os custos de material. Além disso, melhorar os parâmetros da antena permite eliminar todas as desvantagens descritas acima, associadas ao uso de um poderoso amplificador linear de sinal de alta frequência.

Em nossa opinião, é possível designar 5 categorias condicionais de equipar estações amadoras, onde a transição para cada subseqüente, mantendo as conquistas anteriores, permite que você sinta um verdadeiro salto qualitativo nos resultados do trabalho.

primeiro a inicial é determinada pelo seguinte conjunto: - 100 watts e um fio longo ou antena chicote multibanda.

O segundo: Use um amplificador com uma potência de saída de cerca de 1 kW.

Третья: Instale uma antena direcional rotativa.

Quarto: aumentar a potência de saída até 3-4 kW. E o último

Quinto: Instale pilhas de antenas. Nesta fase, você pode relaxar e até a aposentadoria (ou durante ela!) Trabalhar descuidadamente no ar. Seu sucesso é garantido!

A decisão final sobre como melhorar a eficiência de sua planta é sempre sua.

Informações importantes: no território da Rússia, nas licenças da primeira (mais alta!) Categoria para KB (excluindo 160 m), é permitida uma potência de saída de 200 watts!

Recomendamos que o dinheiro destinado à segunda e quarta categorias seja direcionado diretamente para a quinta (Oi!).

No final do artigo, fornecemos uma tabela útil. Depois de estudá-lo cuidadosamente, pode-se tirar conclusões interessantes, como: quantas vezes (aproximadamente) seu correspondente aumentou a potência de saída de seu RA quando seu S-meter mostrou uma diferença de 4 pontos (4 pontos é 24 dB ou 250 vezes no poder .. .), embora ele garanta que tem um ZhGU-50. Ou quantas vezes seu sinal será "amplificado" quando você conectar uma antena com ganho de 5 dBd ao invés de um "fio longo" (5 dB = 3.1 vezes em potência).

Autores: A. Dubinin (RZ3GE), A. Kalashnikov (RW3AMC); Publicação: krasnodar.online.ru/hamradio

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