ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Trên các anten thu và phát kích thước nhỏ. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Ăng ten. Học thuyết Gần đây, trên báo đài nghiệp dư đã xuất hiện nhiều công bố về anten thu và phát cỡ nhỏ. Chúng được sử dụng rộng rãi (đặc biệt là trong các thiết bị cầm tay và trên các vật thể di động) để thu các đài phát thanh và truyền hình, liên lạc vô tuyến, tìm hướng, v.v. Đó là lý do tại sao phải phân tích so sánh các ăng ten như vậy, thảo luận về ưu và nhược điểm của chúng, cũng như một cuộc trò chuyện về một số "truyền thuyết" liên quan đến ăng-ten nhỏ tích điện. Chẳng hạn, có phải lúc nào ăng ten thu từ trường cũng tốt hơn ăng ten điện dưới tác động của giao thoa gần [1] không? Hãy cố gắng tìm ra điều này. Hãy bắt đầu với các định nghĩa. Ăng-ten nhỏ điện (ESA) là ăng-ten có kích thước nhỏ hơn nhiều so với bước sóng l hoặc, theo định nghĩa của S. Shchelkunov và G. Friis [2], khi kích thước tối đa của ăng-ten, được đo từ các thiết bị đầu cuối đầu vào, không vượt quá l / 8. Một anten mạch vòng nhỏ được gọi là anten từ (MA), Trong vùng gần (ở khoảng cách nhỏ hơn l), phát MA, thành phần từ H của trường điện từ chiếm ưu thế ở mọi nơi (tỉ số của thành phần điện E với từ tính - E / H - ít hơn nhiều so với ở vùng xa). MA nhận tương ứng nhạy cảm hơn với từ trường xoay chiều hơn là từ trường, tức là nó có tính chọn lọc thành phần [3]. Ngược lại, một ăng ten điện (EA) - một chân ngắn ở trên bề mặt dẫn điện hoặc một lưỡng cực có chiều dài nhỏ hơn nhiều l - sẽ nhạy cảm hơn với thành phần E. Nếu chu vi của khung có thể so sánh với bước sóng hoạt động, thì nó không có thuộc tính MA. Vì vậy, ví dụ, một khung có chu vi 11 m không có độ chọn lọc thành phần đáng kể trong dải KB, chẳng hạn, trong dải tần 10-20 MHz. Tương tự, một lưỡng cực có kích thước tương đương với l không phải là một ăng ten điện theo nghĩa được chỉ ra. Sự hiện diện của lõi sắt từ trong MA là không cần thiết, nhưng nếu có, ăng ten được gọi là ferit. Bây giờ về chính 1. Ăng ten từ trường khi thu sóng trong điều kiện giao thoa không phải lúc nào cũng tốt hơn ăng ten điện. MA có thể cung cấp khả năng chống nhiễu tốt nhất trong số các EMA đơn giản do tính chọn lọc thành phần nếu các nguồn gây nhiễu tạo ra trường điện từ với thành phần E chiếm ưu thế trong vùng gần của thiết bị nhận [3]. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng được thực hiện. Ví dụ, việc chuyển mạch trong các mạng điện dẫn đến sự xuất hiện của các sóng điện từ bị hãm với một phổ rộng trong các phần của các mạng này. Nếu ăng-ten của máy thu được đặt gần các dây dẫn của mạng như vậy, thì trong trường gần, nó được coi là nhiễu xung. Biên độ của các thành phần dòng điện và điện áp của nhiễu trong một dải tiếp nhận hẹp nhất định thường được phân bố không đồng đều dọc theo dây dẫn: có các vùng của cực dương dòng điện (cực đại) và cực đại điện áp (Hình 1).
Trường điện từ trong vùng gần cũng không đồng nhất dọc theo đường thẳng. Gần các cực dương của dòng điện, thành phần từ tính chiếm ưu thế, và gần các cực dương của hiệu điện thế, thành phần điện. Ở vùng 1 (Hình 1), MA sẽ cho khả năng chống ồn tốt nhất và ở vùng 2 - EA. Thực nghiệm đã chỉ ra [4] rằng cường độ của sóng dừng và sự phân bố của điện áp và dòng điện phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau, bao gồm cả số lượng và bản chất của tải được kết nối với mạng. Trung bình, với cùng một xác suất, máy thu có thể ở gần cực dương của dòng điện hoặc điện áp. Do đó, không phải lúc nào và ở mọi nơi ăng ten từ trường ít bị nhiễu "công nghiệp", như đã được báo cáo. Hơn nữa, điều này không thể được nói khi nói về ăng-ten vòng nói chung. Tại sao nó thực sự luôn là một cải tiến đáng kể khi chuyển từ một dây ngắn (pin) sang một khung được che chắn đối xứng tốt, chẳng hạn như được mô tả trong [1]? (Và thực tế này hỗ trợ tích cực cho sự ảo tưởng đang được đề cập đến). Thực tế là thông thường, một sợi dây ngắn làm ăng ten không phải là phần tử bức xạ (thu) duy nhất của hệ thống ăng ten; các dây dẫn của nguồn điện, tiếp đất và các cấu trúc kim loại khác được kết nối với vỏ máy phát (máy thu) cũng tham gia vào bức xạ (tiếp nhận). Nhiều người đã quen với tình huống đèn neon phát sáng khi chạm vào thân máy phát, ống sưởi ... Nếu sử dụng "hệ thống ăng-ten" như vậy tại nơi thu sóng, thì tất cả các phần tử được liệt kê sẽ cảm nhận được tất cả các loại nhiễu và nhiễu trong một tòa nhà với nhiều mạch và đường dây chuyển mạch (điện, điện thoại, v.v.). Nhưng để tạo ra một lưỡng cực đối xứng ngắn thậm chí còn dễ hơn một khung chất lượng cao. Chỉ cần loại bỏ tính nhạy cảm của đường trung chuyển đối với trường điện từ và loại bỏ sự xâm nhập của tín hiệu vào máy thu bằng các đường phụ khác ngoài anten. Nếu quan niệm sai lầm được thảo luận ở trên là đánh giá quá cao tính chọn lọc của MA nhận, thì một quan niệm sai lầm khác, cũng rất phổ biến là các MA truyền được cho là kém hơn nhiều so với EA. Trong một số ấn phẩm, người ta nói rằng khi làm việc trên đường truyền, các khung nhỏ có hiệu quả kém hơn nhiều so với các anten điện có kích thước tương đương, do khả năng chống bức xạ thấp hơn nhiều. Thật vậy, đối với một lưỡng cực có chiều dài lSD= 20p2(l / l)2, trong khi khung tròn có chu vi lSP= 20p2(l / l)4. Với cùng l = 1 m và l = 80 m, RSP/RSD= 1/6400. Công suất bức xạ là: PS= Ia2RS, trong đó Ia là giá trị hiệu dụng của dòng điện anten tại các điểm kết nối. Từ biểu thức cuối cùng, chúng ta có thể mong đợi sự bằng nhau của các công suất được bức xạ bởi các ăng-ten của chúng tôi nếu dòng điện trong vòng lặp lớn hơn 80 lần so với dòng điện đầu vào của lưỡng cực. Nó có thật không? Nó chỉ ra khá. 2. Có tính đến tổn hao trong các mạch đấu nối, lưỡng cực nhỏ điện và mạch vòng xấp xỉ tương đương về hiệu suất khi làm việc trên đường truyền. Hiệu suất E của ăng ten, bằng tỷ số giữa công suất bức xạ và công suất lấy từ máy phát, không chỉ phụ thuộc vào điện trở suy hao của chính ăng ten (Ra), mà còn phụ thuộc vào điện trở suy hao trong phần tử kết hợp yêu cầu ( bù điện kháng) Rc: E \ uXNUMXd RS/ (RS+RA+ Rc), xem hình. 2.
Điện trở hoạt động (tính bằng ohms) của ăng-ten, có tính đến hiệu ứng da đối với khung có chu vi l, bằng trong đó d là đường kính ruột dẫn (mm), mg là độ từ thẩm tương đối của vật liệu ăng ten, s và sм - điện trở riêng của vật liệu ăng ten và đồng tương ứng của lưỡng cực có chiều dài l: RаД=RaP/ 3. Suy hao tích cực trong các phần tử phù hợp phụ thuộc vào các tham số và hệ số chất lượng của chúng: Rc = ¦Xa¦ / Qc, trong đó Xa là thành phần phản kháng của trở kháng đầu vào ăng ten, là điện dung đối với l và cảm ứng đối với khung và đối với EMA ¦XaP¦ <¦XaD¦ Phần tử phù hợp tạo ra cộng hưởng nối tiếp trong mạch ăng ten (Xa + Xc = 0). Hệ số chất lượng thực đối với lưỡng cực Qsd = 200 ... 400, đối với khung Qsr = 1000 ... 2000. Các phản ứng (tính bằng ohms) có thể được tính bằng các công thức: Chúng thu được, giống như những cái trước, trên cơ sở các quan hệ đã biết (ví dụ, xem [5–7]). Kết quả tính toán của ăng ten lưỡng cực và ăng ten vòng một vòng làm bằng đồng (d = 10 mm), với l = 80 m, Qsd = 200, Qcp = 1000, được trình bày trong bảng. Bảng 1. Dữ liệu tính toán cho một lưỡng cực có chiều dài l
Bảng 2. Dữ liệu tính toán cho khung có chu vi l
Bảng 3. Dữ liệu tính toán cho khung có đường kính l
Họ chỉ ra rằng về mặt hiệu quả, một vòng lặp nhỏ thậm chí còn tốt hơn một lưỡng cực có kích thước tương đương. Tất nhiên, mặc dù bản thân hiệu quả là rất nhỏ và giảm mạnh khi giảm kích thước tương đối. Các tính toán tương tự đối với nhôm cho thấy hiệu suất giảm không quá 12% đối với khung và 0,2% đối với la. Đối với l=160 m, với cùng các tham số khác, hiệu quả hóa ra kém hơn trung bình 20%. Các kết quả được trình bày phù hợp tốt với dữ liệu của [8] thu được đối với một chốt phía trên bề mặt dẫn điện hoàn hảo. Vì vậy, nếu hiệu quả của khung hình giảm nhanh do R giảmSP, sau đó hiệu suất của lưỡng cực giảm nhanh chóng do sự gia tăng tổn thất trong phần tử phù hợp. 3. Còn gì tốt hơn, một khung nhỏ hoặc một lưỡng cực nhỏ, nếu chúng xấp xỉ tương đương về hiệu suất? Ưu điểm quan trọng nhất của việc làm việc trong môi trường điện môi bị tổn hao (cơ thể người vận hành, vật liệu xây dựng, v.v.) là ảnh hưởng của môi trường lên tần số cộng hưởng (tách sóng) và hiệu quả (suy hao chèn) của vòng lặp yếu hơn nhiều so với ảnh hưởng đến lưỡng cực. Tác giả đã thử nghiệm máy phát với máy phát cùng công suất và ăng ten: đường kính khung 42 cm và chiều dài lưỡng cực 120 cm; bước sóng 82 m. Hiệu suất của cả hai ăng ten đặt trong không gian tự do (ước tính từ trường xa) hóa ra là xấp xỉ như nhau. Thân cây, cơ thể người vận hành và bàn tay bên cạnh lưỡng cực đã thay đổi cường độ trường hàng chục lần, và khung có thể được đặt trong ba lô trên lưng người vận hành, đeo trên cổ hoặc hoàn toàn bị chôn vùi trong tuyết, và điều này không dẫn đến sự suy giảm đáng kể các thông số hiện trường. Tất nhiên, tiếp xúc điện với một vật kim loại có thể ảnh hưởng lớn đến khung, nhưng có một cách khắc phục đơn giản cho điều này - cách ly. Các ưu điểm khác của khung nhỏ: chúng không yêu cầu đối trọng (chẳng hạn như một chốt ngắn), ít đòi hỏi chất lượng cách điện hơn, ít ảnh hưởng đến các mô của sinh vật sống khi truyền (tổn thất điện trường gần của một lưỡng cực nhỏ lớn hơn nhiều), mạnh hơn về mặt cơ học. Định hướng với phân cực dọc có thể hữu ích trong một số trường hợp, nhưng không hữu ích trong những trường hợp khác. Băng thông của anten từ trường hơi hẹp hơn so với băng thông của anten điện. Tuy nhiên, có thể thấy từ các bảng, thật sai lầm khi nghĩ rằng ăng-ten càng nhỏ thì băng thông càng hẹp. Sự gia tăng hệ số chất lượng Qef của mạch lưỡng cực được ngăn chặn bởi sự gia tăng tổn hao trong cuộn dây phù hợp và sự gia tăng hệ số chất lượng của mạch MA với sự giảm kích thước được ngăn chặn bằng sự giảm độ tự cảm của chính nó. Khó khăn trong quá trình sản xuất và vận hành MA là đảm bảo tổn thất hoạt động tối thiểu trong các kết nối. Dòng điện vòng lớn hơn dòng điện lưỡng cực hàng chục lần, do đó tổn thất năng lượng trên các tiếp điểm xấu lớn hơn hàng trăm, hàng nghìn lần. Trong thực tế, điều này có nghĩa là sự không phù hợp của các kết nối ren (chỉ hàn hoặc hàn) và sự cần thiết của các phần tử điều chỉnh không tiếp xúc. Do đó, ưu điểm của anten từ càng lớn, đặc biệt là khi hoạt động trong môi trường không có sắt từ. 4. Khung nhỏ nhiều lượt có lợi thế hơn so với khung một lượt có cùng đường kính? Đây cũng là một trong những câu hỏi, câu trả lời không hoàn toàn rõ ràng. Từ Bảng. 2 và 3, có thể thấy rằng đối với khung quay một lượt RE1 <S1/ 2RA1. Vì điện trở bức xạ và điện trở suy hao trong phần tử phù hợp tỷ lệ với bình phương số vòng (N2) và điện trở suy hao nội tại tỷ lệ với số vòng (N) nên hiệu suất của khung biến N là ước tính gần đúng bằng công thức:N=RS1N / (1 + N) RA1. Tính toán chính xác tại l / l = 0,0125 (theo Bảng 2) cho thấy tại N = 2 hiệu suất với cùng đường kính (l là chu vi của cuộn dây) tăng 29%, tại N = 4 - tăng 54%, tại N \ u10ngày 75 - 2%. Do đó, hiệu suất của một vòng quay N nhỏ sẽ cao hơn một chút so với một vòng một vòng, nhưng không quá XNUMX lần. Kết luận, chúng tôi nhấn mạnh rằng tất cả các kết luận về hiệu suất được thực hiện đối với ăng-ten phát đều có giá trị đối với các ăng-ten này và ở chế độ thu. Thật sai lầm khi cho rằng chỉ có chiều cao hiệu quả mới quyết định được hiệu quả. Hiệu quả của một vòng lặp nhỏ khi tiếp nhận không kém hơn hiệu quả của một lưỡng cực có cùng kích thước, mặc dù thực tế là chiều cao hiệu dụng của lưỡng cực lớn hơn mười lần. Ngoài ra, hiệu suất của khung quay N tại quầy tiếp nhận sẽ không lớn hơn N lần so với hiệu suất của khung quay một lần, mặc dù thực tế là chiều cao hiệu dụng tỷ lệ với N. Mọi người đã từng chế tạo và thử nghiệm của những người tìm hướng thể thao đã bị thuyết phục về những gì đã được nói nhiều lần. Văn chương 1. Andrianov V. Ăng ten vòng băng rộng - Đài phát thanh, 1991, số 1, tr. 54-56.
Xuất bản: N. Bolshakov, rf.atnn.ru Xem các bài viết khác razdela Ăng ten. Học thuyết. Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này. Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất: Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con
06.05.2024 Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024
Tin tức thú vị khác: ▪ Tất cả các công ty có giá trị nhất trên thế giới đều đến từ lĩnh vực CNTT ▪ Các bóng bán dẫn quay sẽ tăng tốc độ của máy tính lên một triệu lần Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới
Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí: ▪ phần của trang web Radio - dành cho người mới bắt đầu. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Ai có thể so sánh với Matilda của tôi? biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Ai đã thực hiện ca cấy ghép tim đầu tiên cho con người và khi nào? đáp án chi tiết ▪ bài Cây dứa dại leo. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng
Để lại bình luận của bạn về bài viết này: Tất cả các ngôn ngữ của trang này Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web www.diagram.com.ua |