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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Antenas simples de banda larga. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Antenas de televisão Ao receber programas de televisão, os radioamadores muitas vezes encontram condições difíceis quando os sinais vêm de direções diferentes, com polarização diferente, etc. O autor do artigo publicado abaixo resolveu este problema por meios bastante simples, usando conjuntos de vibradores de meia onda para o efeito e otimizando todos os tamanhos para um SWR mínimo no programa MMANA conhecido pelos leitores da revista. O surgimento de programas de computador acessíveis para cálculo de antenas permitiu um novo olhar sobre o seu desenvolvimento e aliou a experimentação à otimização de software. Além disso, como se viu, mesmo a mais simples das antenas de televisão sintonizadas pode ser melhorada e otimizada - um vibrador de meia onda, com o qual, à primeira vista, parece não haver nada a ver. Estamos falando em adicionar um ou mais vibradores a ele. As opções de melhoria são discutidas abaixo. Seu desenvolvimento, produção e ajuste foram acompanhados da otimização de parâmetros utilizando o programa MMANA conhecido dos leitores da revista. A principal tarefa era esta: conseguir uma expansão da largura de banda de um vibrador de meia onda com facilidade de fabricação e um mínimo de custos de material. A família de antenas desenvolvidas inclui designs de dois canais para diferentes canais e designs de banda que cobrem vários canais. As antenas consistem em vibradores sintonizados localizados a uma certa distância um do outro. Apenas um deles (com folga entre as metades) está ativo, ou seja, está conectado ao alimentador. Uma representação esquemática de uma antena de dois canais é mostrada na Fig. 1. A faixa de canais de ondas métricas (MB) é dividida em subbandas LF (canais 1-5) e HF (canais 6-12). O canal LF é determinado pelo vibrador L1, e o canal HF é determinado pelo vibrador L2. A distância entre as metades do vibrador ativo é de cerca de 40 mm. As dimensões dos vibradores para vários canais MB são mostradas na tabela. 1.
Os vibradores são feitos de tubos com diâmetro de 15 mm feitos de ligas de cobre ou alumínio. Você também pode usar varetas ou tiras do mesmo material. A impedância de entrada da antena é determinada pelo comprimento dos vibradores, pela distância entre eles e pelo seu diâmetro. Assim, para obter uma resistência de entrada de 75 Ohms, com as dimensões indicadas acima, a distância entre os vibradores deve ser de 53 mm. Para recalcular aproximadamente os parâmetros da antena para uma impedância de entrada diferente ou ao alterar o diâmetro dos vibradores, você pode usar a fórmula
onde h é a distância entre os vibradores; K é a impedância de entrada da antena ou o diâmetro dos vibradores nas mesmas unidades de medida. A fórmula é válida para diâmetros de tubo de 7 a 20 mm e resistência de entrada de 25 a 300 Ohms. Por exemplo, se o diâmetro dos vibradores for de 10 mm, a distância entre eles
Se for necessária uma impedância de entrada de 100 ohms, a distância entre os vibradores
As dimensões podem ser refinadas otimizando para o SWR mínimo no programa MMANA. Deve-se notar que para antenas com vibrador de baixa frequência sintonizadas no segundo canal, o padrão de radiação será distorcido: torna-se trilobado. Isto se deve ao fato de algumas frequências da sub-banda HF serem próximas de múltiplos das frequências deste canal. No entanto, o segundo canal é usado principalmente como canal de saída em conversores de antenas coletivas UHF-MB. Então a perda é pequena. A propósito, com essa antena é fácil realizar experimentos em uma ampla faixa de frequência, fabricando vibradores telescópicos ou de meia onda substituíveis. Neste caso, o vibrador ativo deve ter pelo menos o dobro do comprimento do passivo. Para equilibrar antenas, você pode usar o chamado transformador TDL em linhas longas. Para fazer isso, você precisará de um anel de ferrite, de preferência de alta frequência, com diâmetro externo superior a 10 mm. A linha é composta por dois fios de cobre PEV-2 ou PETV. Eles são dobrados paralelamente e um tubo isolante macio é colocado firmemente sobre eles. O diâmetro dos fios é escolhido o maior possível, mas não superior a 1,7 mm, para que quatro a cinco voltas da linha caibam no anel. O transformador é conectado entre as metades do vibrador (os inícios dos fios da linha estão conectados a eles) e um cabo coaxial com impedância característica de 75 Ohms (é conectado às extremidades dos fios da linha). Você também pode usar baluns de antenas internas produzidas anteriormente. As antenas UHF também podem ter um design semelhante. Porém, como mostram cálculos e experimentos, em UHF é melhor usar uma antena de banda que cubra quase todos os canais de 21 a 60. Uma antena de banda difere de uma antena de dois canais porque consiste em três vibradores. Seu design é mostrado na Fig. 2, e os tamanhos possíveis são apresentados na tabela. 2. O diâmetro dos tubos para canais de 6 a 12 MB pode estar na faixa de 10 a 15 mm. Para um diâmetro de 15 mm na faixa de frequência de 172 a 228 MHz, o SWR não excede 1,3, e para um diâmetro de 10 mm na faixa de 170...230 MHz - não mais que 1,55. Para uma antena para canais 3-5 (75...100 MHz) MB com diâmetro de tubo de 20 mm, a ROE não é superior a 1,5. Com uma diminuição no diâmetro para 10 mm, o SWR pode aumentar para 2.
Em UHF, com diâmetro de tubo de 7 mm para o vibrador ativo e 4 mm para os demais vibradores, o ROE da antena para os canais 21-57 não excede 2. Nos canais de alta frequência 57-60, o ROE aumenta bastante bruscamente. Ao adicionar mais alguns elementos, você pode melhorar significativamente as propriedades direcionais das antenas consideradas. Como exemplo, na Fig. A Figura 3 mostra a antena para os canais 4 e 10. As dimensões estão listadas na tabela. 3. Diâmetro do tubo - 10 mm. O ganho da antena é de 5,7 dB, a relação frontal/traseira é de 9,8 dB na frequência central do canal 4. O mesmo para o canal 10 - 6,9 e 12,8 dB, respectivamente.
Para outros canais, uma antena deste projeto pode ser projetada usando o programa MMANA na seguinte ordem. 1. As dimensões do vibrador de baixa frequência (ativo) são determinadas pelo ROE mínimo. 2. O mesmo é feito em relação ao tamanho do vibrador HF e à distância do vibrador ativo. 3. A uma distância de cerca de 0,1 comprimento de onda LF atrás do vibrador ativo, um refletor com um comprimento ligeiramente maior que o comprimento do vibrador ativo é colocado, e o tamanho do refletor e a distância do vibrador LF são otimizados para o mínimo ROE e relação dianteira/traseira máxima. 4. A uma distância de cerca de 0,1 comprimento de onda HF, coloque o diretor na frente do vibrador HF e o refletor HF atrás do vibrador ativo. Seu comprimento inicial é o comprimento do vibrador HF. 5. Otimizar as dimensões do diretor, vibrador e refletor HF, bem como as distâncias entre eles em termos de ROE mínimo e relação frontal/traseira máxima. Consideremos uma das opções de antena receptora multicanal, cujos elementos são feitos de acordo com o método descrito acima. Um tubo de plástico com diâmetro de 40 mm foi utilizado como mastro. A antena consiste em três níveis. Isso se deve ao fato de que em Donetsk é possível receber sinais de vários canais de três direções: em um deles - o sexto canal, no outro - o quarto, décimo e canais UHF, no terceiro - o décimo segundo canal com polarização vertical. Vibradores ativos do sexto e décimo segundo canais para diferentes polarizações são combinados em uma estrutura, formando o primeiro nível (inferior). Sua localização no plano vertical e suas dimensões são mostradas na Fig. 4. A distância entre as metades do vibrador horizontal é de 20 mm. O vibrador vertical está localizado dentro do mastro. Os parâmetros da antena para o sexto canal podem ser melhorados adicionando um diretor de 700 mm de comprimento e um refletor de 850 mm de comprimento a uma distância do vibrador ativo de 270 e 900 mm, respectivamente. Parâmetros calculados na frequência de 178 MHz: SWR - 1,3; ganho - 7 dB; relação frontal/traseira - 15 dB. Na frequência de 226 MHz, o SWR é 1,1. A segunda camada é uma antena de dois canais sintonizada no quarto e décimo canais. No topo do mastro (terceiro nível) há uma antena UHF de banda larga com amplificador, que fica localizada dentro do mastro. É usado o amplificador SWA-9, no qual o transformador de entrada é alternado para o modo de dispositivo correspondente. Para isso, o terminal de entrada intermediário (dois condutores) do transformador é desconectado do fio comum. Os terminais de entrada monocromáticos (agora são quatro) do transformador são interligados e conectados às metades do vibrador da antena. A antena em questão está em operação há cerca de três anos, fornecendo imagem normal em dez canais (quatro em MB e o restante em UHF). O desenvolvimento, é claro, não pretende ser excepcionalmente novo, mas tal antena revelou-se suficiente para recepção em condições difíceis. Arquivos de antena descritos no artigo e calculados neste programa Autor: G.Alekhin, Donetsk, Ucrânia
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