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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivos de balanceamento de antena. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / antenas de alta frequência Muitas antenas HF e VHF, em particular as de televisão, pertencem à classe das antenas simétricas. Quando tais antenas são alimentadas através de um alimentador coaxial, sua operação depende em grande parte do desempenho dos baluns de transição. No entanto, muitas vezes os radioamadores, ao fazer uma antena, não fazem tais dispositivos ou os projetam incorretamente, com base em recomendações errôneas encontradas em alguns livros populares sobre dispositivos de antena. Este artigo descreve métodos de balanceamento de antenas e as propriedades de alguns dispositivos de balanceamento, bem como recomendações para sua implementação. Conexão direta de um alimentador coaxial a uma antena simétrica (por exemplo, para um dipolo) quebra a simetria das correntes nele e leva ao aparecimento de uma corrente na superfície externa da tela do alimentador, ou seja, causa o aparecimento de um efeito antena-alimentador. Na fig. 1a mostra tal conexão de um dipolo com um alimentador. Neste caso, a tensão de saída do alimentador é aplicada não apenas nos terminais de entrada 1-2 do vibrador simétrico, mas também em um terminal 2 e no invólucro de blindagem 3 do alimentador.
A tensão entre os terminais do vibrador provoca correntes simétricas nele, fechando de uma metade do vibrador para a outra, como mostra a fig. 1, mas com setas sólidas. A tensão entre a metade direita do vibrador e a bainha do cabo induz uma corrente adicional, indicada por setas tracejadas. O aparecimento desta corrente leva à emissão (recepção) de energia eletromagnética pelo alimentador, que quebra a simetria das correntes na antena e, consequentemente, distorce os padrões de radiação. Na fig. 1, b mostra o circuito equivalente de uma antena simétrica com um alimentador coaxial conectado diretamente, onde a antena é mostrada como resistência de carga Rn dos terminais de saída do gerador ou consumidor (transmissor ou receptor). Como pode ser visto no diagrama, um desses terminais será conectado não apenas à resistência de carga Rn, mas também ao terra através do capacitor C, cujas placas são o vibrador da antena e a blindagem do alimentador. Assim, a simetria da antena é quebrada. Portanto, para conectar um alimentador coaxial a uma antena simétrica, são utilizados dispositivos adaptadores especiais, também chamados de baluns, devido aos quais é alcançada a simetria elétrica de cada metade da antena em relação à blindagem do alimentador. Tipo de dispositivo de transição "copo de travamento" mostrado na fig. 2a.
Neste dispositivo, os terminais de entrada 1-2 do vibrador da antena são conectados diretamente aos condutores interno e externo do cabo coaxial, que é colocado dentro do copo metálico B ao longo de seu eixo de forma que as paredes do copo e a bainha de blindagem B do cabo formam uma linha coaxial com uma impedância característica r (as fórmulas para calcular a impedância de onda de linhas coaxiais e de dois fios são fornecidas na revista "Radio" N 11 de 1962). A impedância de entrada desta linha entre os pontos 2 e 3 é:
Para l=l/4 o valor de Z2,3 é grande, a corrente do ponto 2 ao ponto 3 não fluirá, e as correntes nos dois lados da antena serão iguais. Se o comprimento l do vidro B for diferente de l/4, então Z2,3 não será grande e, como pode ser visto no circuito equivalente da Fig. 2b, a simetria será quebrada: no ponto 2, parte da corrente se ramificará para o terra e as tensões entre o terra e os pontos 1-2 não serão mais iguais e desfasadas. Portanto, a banda de frequência de operação de tal dispositivo de balanceamento é pequena. Normalmente não excede 10% do valor da frequência fundamental para a qual o dispositivo foi projetado.
A banda de frequência de um dispositivo de equilíbrio com um vidro pode ser aumentada por introdução do segundo segmento da linha coaxial com a mesma resistência de onda que o vidro (Fig. 3a). Neste caso, como pode ser visto no circuito equivalente (Fig. 3,b), as resistências dos pontos 1 e 2 em relação ao terra serão iguais, independentemente do seu valor, ou seja, Z1,2=Z2,3 . Devido a isso, a potência da antena será simétrica em uma ampla faixa de frequência. A diferença entre os dispositivos mostrados na Fig. 3 e na Fig. 4 é que nestes dois últimos elementos (B e B') são colocados lado a lado, formando uma linha de dois fios fechada na extremidade. A resistência de entrada deste balun é
onde r' - impedância de onda de uma linha de dois fios. Dispositivo de balanceamento fig.4 de design simples, opera em uma ampla faixa de frequência e é mais frequentemente usado na prática amadora. Um dos condutores deste dispositivo de balanceamento é o invólucro de blindagem do alimentador coaxial (elemento B), pois o segundo (elemento B') pode ser retirado um pedaço de cabo do qual é feito o alimentador ou um tubo de igual diâmetro . A principal vantagem deste dispositivo sobre o anterior (Fig. 3) é a metade do comprimento.
Nas Fig.2,3 e 4: A - o núcleo interno do cabo coaxial, B e B'-trança externa do cabo, B e B'- bojos de metal. Esquema de dispositivo de balanceamento tipo "cotovelo em U" mostrado na Fig.5, a. Aqui o fio central do alimentador coaxial principal é conectado ao terminal 1 da metade esquerda do vibrador. A partir do mesmo ponto, a tensão é aplicada ao terminal 2 da metade direita do vibrador através de um pedaço de cabo de comprimento l/ 2, onde l - comprimento de onda no cabo (incluindo encurtamento). Fase de tensão durante a passagem de uma seção de cabo com um comprimento l/2 é deslocado em 180°, de modo que a tensão antifase necessária é aplicada aos terminais do vibrador. As bainhas de blindagem dos cabos são interligadas.
Autor: K. Kharchenko; Publicação: cxem.net
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