|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Anten LW phát nghiệp dư. 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 HF Ở một số quốc gia (bao gồm cả Nga), ngoài các băng tần HF và VHF, đài nghiệp dư còn được phân bổ một phần nhỏ trong băng tần LW (135,7 ... 137,8 kHz). Sau các thử nghiệm trong phạm vi này do nhóm RU6LWZ thực hiện (tạp chí đã nói về họ trong số tháng XNUMX năm nay), sự quan tâm đến kDV của những người nghiệp dư đài phát thanh Nga đã tăng lên rõ rệt. Nhiều người muốn bắt đầu thử nghiệm trên dải này, nhưng sự phát triển của nó phần lớn bị cản trở do thiếu thông tin rộng rãi về kỹ thuật cần thiết cho việc này. Bài viết được đề xuất có lẽ được dành cho khía cạnh chính của công nghệ DW - ăng ten truyền. Hiện tại, nhiệm vụ chính cần được giải quyết để phát triển rộng rãi Viễn Đông của các đài phát thanh nghiệp dư Nga là tăng số lượng các đài Viễn Đông nghiệp dư truyền phát. Thật vậy, trước khi nhận được tín hiệu, điều cần thiết là chúng phải tồn tại. Nếu trên HF, tín hiệu của các trạm nghiệp dư rất mạnh ngay cả ở khoảng cách lớn đến máy phát, thì để bắt đầu thử nghiệm trên LW, điều rất mong muốn là nguồn tín hiệu phải tương đối gần. Vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng đối với những người nghiệp dư phát thanh ở khu vực châu Á của đất nước rộng lớn của chúng tôi. Nó dễ dàng hơn một chút đối với những người nghiệp dư vô tuyến sống ở khu vực châu Âu của Nga. Ở Tây Âu, có khá nhiều đài nghiệp dư truyền trên sóng dài, tín hiệu có thể được nhận ở khoảng cách lên tới một hoặc hai nghìn km khi làm việc với điện báo thông thường và lên tới vài nghìn km khi sử dụng QRSS (chậm điện báo với xử lý tín hiệu trên máy tính). Vấn đề chính cần được giải quyết bởi bất kỳ người nghiệp dư vô tuyến nào bắt đầu làm việc trong phạm vi LW là việc xây dựng ăng-ten phát. Ai cũng biết rằng trên KB thì ăng-ten ảnh hưởng rất lớn đến sự thành công trong công việc, nhưng trên LW thì có lẽ ảnh hưởng này còn lớn hơn. Máy phát cho tần số 136 kHz tương đối dễ sản xuất. Nó không khác nhiều so với máy phát KB. Nhưng ăng-ten là một vấn đề hoàn toàn khác! Các đặc tính của ăng-ten về cơ bản phụ thuộc vào tỷ lệ giữa bước sóng và kích thước của ăng-ten và bước sóng tương ứng với dải 136 kHz nghiệp dư là khoảng 2,2 km, gấp hơn mười lần bước sóng tối đa mà các đài nghiệp dư sử dụng trước đây. Anten LW khác biệt đáng kể so với anten thường được sử dụng trên HF. Không thể sao chép trực tiếp ăng-ten KB trên LW, vì sẽ thu được các ăng-ten có kích thước hoàn toàn không thể tiếp cận được đối với những người nghiệp dư vô tuyến. Ngoài ra, trên LW thường không thể cung cấp một thiết kế vô tuyến nghiệp dư cụ thể của ăng ten phát. Nó phần lớn được xác định bởi các điều kiện địa phương và theo quy định, đài nghiệp dư phải tự thiết kế ăng-ten. Mặc dù điều này không khó, vì LW không có nhiều loại ăng-ten được quan sát thấy trên KB, tuy nhiên, thiết kế của ăng-ten LW đòi hỏi một số hiểu biết về các tham số của nó, chúng ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động của ăng-ten, chúng phụ thuộc vào cái gì và cách cải thiện hoạt động của toàn bộ tổ hợp truyền dẫn, bao gồm máy phát và ăng-ten. Tất cả những điều này đã thôi thúc tác giả viết bài báo này, trong đó thảo luận về các nguyên tắc cơ bản của việc tạo ra ăng-ten phát LW nghiệp dư. Tất nhiên, hầu hết các tài liệu được trình bày trong bài báo có thể được tìm thấy trong các tài liệu chuyên nghiệp, nhưng vẫn chưa có một bài thuyết trình nào dành riêng cho những người nghiệp dư về đài phát thanh. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì băng tần LW gần đây đã có sẵn cho những người nghiệp dư trên đài phát thanh. Tác giả đã cố gắng tránh một lý thuyết phức tạp, chỉ giới hạn bản thân trong phần trình bày định tính và các công thức đơn giản nhất, tuy nhiên vẫn cần thiết cho một thiết kế ăng-ten có ý nghĩa. Trong trường hợp này, người ta chú ý đến sự khác biệt cơ bản trong thiết kế của ăng-ten HF và LW. Việc này thành công như thế nào xin độc giả đánh giá. Một tính năng đặc trưng của ăng-ten LW là kích thước của chúng, nhỏ hơn nhiều so với một phần tư bước sóng. Điều này đúng ngay cả đối với các trạm LW chuyên nghiệp và thậm chí còn đúng hơn đối với các trạm nghiệp dư. Thật vậy, chân sóng phần tư cho dải 136 kHz, quen thuộc với KB, phải có chiều cao hơn 500 m, giống như chiều cao của tháp truyền hình Ostankino! Điểm quan trọng thứ hai phải được tính đến khi thiết kế và sản xuất ăng-ten phát LW là sự phân cực của sóng do ăng-ten phát ra phải hoàn toàn theo phương thẳng đứng. Điều này là do các đặc tính của trái đất: ở tần số thấp như vậy, nó gần với một dây dẫn lý tưởng và chiều cao của bất kỳ ăng-ten LW thực nào nhỏ hơn nhiều so với bước sóng. Sẽ không thể phát ra một điện trường nằm ngang một cách hiệu quả vì lý do đơn giản là trái đất sẽ "ngắn" trường này lại. Nói một cách chính xác hơn, lý do là, như đã biết từ điện động lực học, vectơ điện trường trên bề mặt của một vật dẫn lý tưởng luôn vuông góc với bề mặt đó. Tất nhiên, trái đất vẫn không phải là một dây dẫn hoàn hảo và chiều cao của ăng-ten, mặc dù nhỏ, nhưng không phải bằng không. Do đó, vấn đề sử dụng ăng ten phát nằm thấp (so với bước sóng) có phân cực ngang (ví dụ: lưỡng cực ngang) trên LW là vô cùng thú vị và cần có các thử nghiệm. Nhưng không thể giới thiệu những ăng-ten phát như vậy cho một người nghiệp dư vô tuyến mới bắt đầu làm việc ở Viễn Đông. Các thí nghiệm liên quan đòi hỏi kinh nghiệm vững chắc và cần phải so sánh ăng-ten thử nghiệm với thứ đã biết. Do kích thước của bất kỳ ăng-ten LW thực nào nhỏ hơn nhiều so với một phần tư bước sóng, nên ăng-ten phát LW có thể được chia thành hai loại lớn - điện và từ. Ăng-ten từ tính là các khung kín, thường có hình chữ nhật nhất thiết phải nằm trong mặt phẳng thẳng đứng (phân cực dọc!) Và có kích thước ít nhất hàng chục mét. Một số đài phát thanh nghiệp dư ở Tây Âu và Hoa Kỳ đã thử nghiệm với các ăng-ten phát như vậy và đã có thể phát ra năng lượng không kém nhiều so với các ăng-ten điện có kích thước tương đương. Tuy nhiên, đây vẫn là một lớp thử nghiệm của ăng-ten truyền. Loại ăng-ten phát chính trên LW là bộ tản nhiệt thẳng đứng được rút ngắn rất nhiều so với mặt đất. Cái sau có nghĩa là cực thứ hai để kết nối máy phát điện được nối đất. Nhiều ăng-ten như vậy có một khối lượng dây được sắp xếp theo chiều ngang. Nhưng chúng tôi nhấn mạnh rằng chỉ có phần thẳng đứng của ăng-ten là bộ tản nhiệt và tất cả các dây dẫn nằm ngang chỉ phục vụ để tạo ra dòng điện phân bổ đều và lớn nhất có thể trong dây dọc. Một số loại anten phát LW được thể hiện bằng sơ đồ trong Hình. một.
Trên hình. 1a cho thấy ăng-ten ở dạng dây thẳng đứng không có tải điện dung; trong bộ lễ phục. 1b - một ăng-ten thẳng đứng có tải điện dung ở dạng "chiếc ô", có thể là một phần của các thanh đỡ cột; trong bộ lễ phục. 1, c - ăng ten chữ T ba tia; trong bộ lễ phục. 1,d - Ăng-ten G đơn chùm có tải điện dung nghiêng; trong bộ lễ phục. 1,e - ăng-ten chữ T đơn chùm có tải điện dung nghiêng; trong bộ lễ phục. 1, e - ăng-ten chữ T đơn chùm có phần "dọc" nghiêng, trong hình. 1,g - anten "chùm tia xiên". Các cấu hình ăng-ten có thể không bị giới hạn ở những cấu hình được hiển thị trong Hình. 1. Ví dụ: có thể sử dụng ăng-ten G nhiều tia. Số lượng dây dẫn tạo thành "chiếc ô" (Hình 1b) không nhất thiết phải bằng bốn. Phần thẳng đứng cũng có thể bao gồm một số dây song song hoặc dây hình quạt, v.v. Rõ ràng là trong nhiều trường hợp, ăng-ten HF có thể được sử dụng làm ăng-ten LW bằng cách thay đổi cách cấp nguồn cho nó. Ví dụ: một lưỡng cực KB sẽ hoạt động tốt như một ăng-ten chữ T nếu bạn kết nối cả hai dây cấp nguồn với nhau và cấp nguồn cho chúng đối với mặt đất. Lưu ý rằng không có ăng-ten nào trong số này được cấp nguồn bằng cáp đồng trục. Tất cả chúng đều là "ăng-ten có bộ nạp mở một dây", mặc dù trên thực tế, "bộ nạp" này thực sự là một bộ tản nhiệt. Một người nghiệp dư vô tuyến, người đã nhiều lần gặp sự cố liên quan đến nhiễu sóng truyền hình khi làm việc trên KB, có thể rất nghi ngờ về nguồn cung cấp năng lượng như vậy cho ăng-ten phát. Đặc biệt là khi anh ta được khuyến nghị sử dụng ống nước làm nền tảng. Tác giả vội vàng trấn an anh ta: nhiễu TV thường ít xảy ra hơn trên LW so với khi làm việc trên HF. Hãy lấy một ví dụ từ thực tế. Dây từ ăng-ten chạy đến máy phát có công suất khoảng 50 watt ở độ cao vài cm so với nắp trên của TV. Trên đó đặt một bóng đèn neon phát sáng rực rỡ khi nhấn phím. Và đồng thời, sự can thiệp vào việc thu sóng truyền hình hoàn toàn không được quan sát thấy! Có thể không phải lúc nào tình hình cũng thuận lợi như vậy, nhưng rõ ràng, TV không nhạy cảm với trường điện từ có tần số thấp như vậy. Do chiều cao của ăng-ten LW luôn nhỏ hơn nhiều so với một phần tư bước sóng, nên phần phản kháng của trở kháng đầu vào của bộ tản nhiệt điện thẳng đứng luôn có đặc tính điện dung và rất lớn so với phần hoạt động của trở kháng đầu vào. Để dòng điện trong ăng-ten đạt đến một giá trị đáng kể, phần điện dung của điện trở đầu vào của ăng-ten phải được bù bằng một điện cảm, điện kháng của nó bằng giá trị tuyệt đối với điện kháng của điện dung của ăng-ten. Do đó, việc sử dụng cuộn dây mở rộng trên DW là hoàn toàn bắt buộc (cuộn dây không được hiển thị trong Hình 1). Cuộn dây mở rộng được kết nối nối tiếp với ăng-ten. Để có thể ước tính độ tự cảm cần thiết của cuộn dây mở rộng, cần phải biết điện dung của ăng-ten, đây là một thông số rất quan trọng của ăng-ten phát LW. Điện dung của ăng-ten càng lớn thì độ tự cảm của cuộn dây mở rộng càng thấp. Theo đó, điện dung của ăng-ten càng lớn thì càng ít tổn thất công suất máy phát vô ích do điện trở ohmic (hoạt động) của cuộn dây mở rộng. Và tổn thất điện năng trong cuộn dây mở rộng là rất đáng kể khi làm việc trên DW. Ngoài ra, với điện dung của ăng-ten lớn hơn, điện áp trên nó giảm xuống, điện áp trên LW, ngay cả với máy phát công suất tương đối thấp, cũng đạt tới hàng đơn vị, hoặc thậm chí hàng chục kilovolt. Việc giảm điện áp ở anten giúp đơn giản hóa vấn đề cách ly. Có những lý do khác mà chúng ta sẽ thảo luận sau khi thảo luận về cái gọi là "tổn thất môi trường", vì lý do đó người ta nên cố gắng làm cho điện dung của ăng-ten càng lớn càng tốt. Chính sự gia tăng tổng điện dung của ăng-ten (cùng với việc có được sự phân bố dòng điện đồng đều hơn ở phần thẳng đứng) là lý do tại sao trong các ăng-ten phát LW, chúng cố gắng làm cho phần nằm ngang lớn nhất có thể và thường là từ một số song song. dây (ăng-ten đa tia hình chữ L và chữ T). Điện dung của ăng-ten DV với độ chính xác chấp nhận được đối với thực hành vô tuyến nghiệp dư có thể được ước tính bằng một quy tắc đơn giản: mỗi mét dây ăng-ten (cả ở phần dọc và ngang) cho điện dung của ăng-ten khoảng 6 pF. Nếu một số dây song song với nhau, thì với khoảng cách nhỏ giữa chúng, tổng điện dung giảm. Do đó, trong quá trình sản xuất ăng-ten hình chữ L hoặc T có phần nằm ngang nhiều tia, nếu có thể, nên duy trì khoảng cách giữa các dây ít nhất là 2 ... 3 m. khoảng cách nhỏ hơn dẫn đến giảm điện dung trên mỗi mét dây. Điện kháng của điện dung ăng ten có thể được tìm theo công thức nổi tiếng Xc = 1/(2πfС). Vì điện kháng của cuộn dây mở rộng phải giống nhau về giá trị tuyệt đối, nên có thể tìm thấy độ tự cảm từ mối quan hệ của điện kháng và độ tự cảm XL = 2πfL. Đối với các mục đích thực tế, các công thức thu được bằng cách thay thế giá trị tần số f = 136 kHz và chuyển đổi các đơn vị đo thuận tiện hơn: picofarads và độ tự cảm - tính bằng microhenries. Khá thô đối với các tính toán gần đúng rằng ở tần số 136 kHz, điện kháng của điện dung 1000 pF là 1000 ôm và tăng tỷ lệ thuận với sự giảm điện dung so với 1000 pF. Theo đó, đối với độ tự cảm, mỗi microhenry cho khoảng 1 ohm. Những con số này rất dễ nhớ. Độ chính xác cao của các phép tính thường không cần thiết, vì các giá trị được tính toán vẫn sẽ phải được tinh chỉnh bằng thực nghiệm. Ảnh hưởng của các vật thể xung quanh ăng-ten về mặt lý thuyết là cực kỳ khó tính đến! Để tưởng tượng thứ tự các tham số của ăng-ten trong môi trường vô tuyến nghiệp dư điển hình, hãy ước tính một ví dụ như vậy. Giả sử có một ăng ten hình chữ L hoặc chữ T với phần nằm ngang một tia dài 80 m, nằm ở độ cao 20 m, chiều dài của phần thẳng đứng sẽ là 20 m, tổng chiều dài của dây sẽ là 100 m. Điện dung của ăng-ten như vậy sẽ vào khoảng 600 pF, tức là phần phản ứng của điện trở đầu vào xấp xỉ 2000 ohms. Để bù cho điện kháng của điện dung ăng-ten, cần có một cuộn dây mở rộng có độ tự cảm lớn hơn 2000 μH một chút. Có thể nảy sinh câu hỏi, tại sao không tìm độ tự cảm của cuộn dây mở rộng, biết điện dung của ăng ten và sử dụng công thức cho một mạch dao động thông thường? Tất nhiên, nó có thể và như vậy. Nhưng việc tính toán thông qua điện kháng cho phép ước tính, ví dụ, điện áp trên ăng-ten ở một dòng điện nhất định và điện trở tổn thất của cuộn dây kéo dài với hệ số chất lượng đã biết.Vì vậy, trong ví dụ trên, rõ ràng là điện áp trên ăng-ten sẽ vào khoảng 2000 V cho mỗi ampe dòng điện trong ăng-ten. Vì phần hoạt động của trở kháng đầu vào của ăng-ten nhỏ hơn nhiều so với phần phản kháng, điện áp trên ăng-ten tính bằng vôn xấp xỉ bằng cường độ dòng điện của ăng-ten tính bằng ampe nhân với điện kháng của ăng-ten tính bằng ôm. Điện trở tổn thất của cuộn dây, điện kháng và hệ số chất lượng của nó có liên quan với nhau theo một công thức đơn giản: Rcat = XL/Q. Với hệ số chất lượng Q = 200, khả năng chống mất mát sẽ là 2000/200 = 10 ohms. Tham số cực kỳ quan trọng thứ hai của ăng-ten LW là chiều cao hiệu quả của nó. Không tính đến sự phụ thuộc của chiều cao hiệu dụng vào các chi tiết của thiết kế ăng-ten, chúng tôi lưu ý hai trường hợp hạn chế. Chiều cao hiệu dụng của một dây thẳng đứng không có tải điện dung ở đầu bằng một nửa chiều cao hình học của nó. Đối với ăng ten hình chữ L hoặc T có điện dung của phần nằm ngang lớn hơn nhiều so với điện dung của phần thẳng đứng, chiều cao hiệu dụng tiệm cận với độ cao của phần treo ăng ten nằm ngang trên mặt đất. Chúng tôi lưu ý ngay rằng chúng tôi phải cố gắng làm cho chiều cao hiệu quả của ăng-ten càng lớn càng tốt, ít nhất là 10 ... 15 mét và tốt nhất là 30 ... 50. Nhưng, có lẽ, 50 m là mức tối đa có thể đạt được trong điều kiện nghiệp dư thông thường. Khoảng đây sẽ là chiều cao hiệu quả của ăng-ten hình chữ L hoặc T với phần nằm ngang lớn được treo giữa hai tòa nhà 16 tầng. Tại sao chiều cao anten hiệu dụng lại quan trọng như vậy? Vấn đề là khi kích thước của ăng-ten nhỏ hơn nhiều so với bước sóng, cường độ trường mà phóng viên nhận được tỷ lệ thuận với tích (chúng tôi ký hiệu là A) của dòng điện trong ăng-ten và chiều cao hiệu dụng của ăng-ten , đo bằng mét. Độ cao hiệu dụng của ăng-ten càng cao, tín hiệu của bạn càng mạnh. Công suất bức xạ của trạm phát Rizl (đừng nhầm với công suất đầu ra của máy phát!) có liên quan đến sản phẩm này theo một mối quan hệ đơn giản (đối với tần số 136 kHz): Rizl = 0.00033A2. Hãy xem một ví dụ để hiểu các giá trị kết quả. Gọi độ cao hiệu dụng của anten là 20 m, cường độ dòng điện trong anten có công suất đầu ra của máy phát là 100 W thường nằm trong khoảng 1 ... 3A. Giả sử nó là 2 A. Sau đó, A \u40d 0,5 mét và công suất bức xạ sẽ là XNUMX W. Có thể thấy từ ví dụ rằng hiệu suất của ăng-ten phát LW nghiệp dư là rất thấp, bởi vì chỉ 0,5% công suất do máy phát cung cấp được phát ra. Và nó vẫn rất tốt! Thường thì hiệu suất nhỏ hơn 0,1%. Và chỉ khi sử dụng ăng-ten "khổng lồ" (theo tiêu chuẩn vô tuyến nghiệp dư), hiệu suất mới có thể đạt tới vài chục phần trăm. Một ví dụ là ăng-ten của DXpedition sóng dài đầu tiên của Nga do nhóm RU6LWZ thực hiện, khi một cột buồm cao hơn 100 m được sử dụng. Hiệu suất thấp của ăng-ten LW phát nghiệp dư dẫn đến thực tế là công suất bức xạ thường được đo bằng phần mười hoặc thậm chí phần trăm của watt, hiếm khi đạt tới vài watt. Tuy nhiên, ngay cả với công suất bức xạ ít ỏi như vậy, những người nghiệp dư, sử dụng các loại công việc đặc biệt (chủ yếu là QRSS - điện báo chậm), tiến hành liên lạc ở khoảng cách hàng nghìn, thậm chí 10 ... 15 nghìn km! Đồng thời, điện báo thông thường quản lý thông tin liên lạc trong vài trăm, và đôi khi, với đường truyền tốt, ăng-ten thu đặc biệt và mức độ nhiễu thấp, từ một đến hai nghìn km. Chúng tôi thấy rằng tình huống truyền ăng-ten LW hoàn toàn khác với những gì chúng ta đã quen với HF. Nếu trên HF, hiệu suất thường gần 100% (có lẽ ngoại trừ dải 160 mét, và sau đó không phải lúc nào cũng vậy), thì trên LW, nó rất nhỏ. Nếu chúng ta đang cố gắng tập trung bức xạ theo một hướng trên HF và hoạt động với khái niệm độ lợi, thì trên LW, bức xạ thực tế luôn là hình tròn và không cần phải nói về bất kỳ sự khuếch đại nào. Nếu chúng ta cố gắng để có được các góc bức xạ nhẹ nhàng trên HF, thì góc bức xạ luôn gần như giống nhau trên LW. Nếu trên HF, ăng-ten thường được cấp nguồn qua cáp đồng trục và chúng tôi cố gắng đạt được SWR tốt, thì trên LW, ăng-ten luôn được cấp nguồn trực tiếp và khái niệm SWR mất đi ý nghĩa. Điều duy nhất bạn phải "chiến đấu" khi làm việc trên LW là công suất bức xạ, hoặc tương tự, số "mét tối đa trong ăng-ten. Bây giờ chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn chiều cao hiệu quả của ăng-ten phụ thuộc vào kích thước hình học và chi tiết thiết kế của các loại ăng-ten phổ biến nhất như thế nào. Như đã chỉ ra, chiều cao hiệu dụng của một dây thẳng đứng đơn giản có tải điện dung ở trên cùng (Hình 1a) chỉ đơn giản bằng một nửa chiều cao hình học của ăng ten. Tương tự, chiều cao hiệu dụng của ăng-ten "chùm tia xiên" (Hình 1, g) bằng một nửa chiều cao của điểm trên cùng của ăng-ten. Nếu ăng-ten có tải điện dung nằm ngang (ví dụ: Hình 1, c), thì chiều cao hiệu dụng hd của ăng-ten đó được xác định bằng tỷ lệ điện dung của các phần Sv dọc và các phần Cr nằm ngang, cũng như kích thước hình học. chiều cao treo h của phần nằm ngang. Nó có thể được tìm thấy theo công thức hd \u1d h (0,5-1 / (Cg / Sv + XNUMX)) Điện dung của các phần ngang và dọc của ăng-ten có thể, như đối với toàn bộ ăng-ten, được xác định theo quy tắc "6 pF trên một mét dây". Từ công thức có thể thấy rằng nếu Cg lớn hơn nhiều so với Cv, thì chiều cao hiệu dụng hd tiến gần đến chiều cao hình học p. Cần xem xét đặc biệt đối với các trường hợp phần "thẳng đứng" nghiêng (Hình 1, f) và phần nghiêng tải điện dung (Hình 1,6, d, e). Nếu "phần dọc" nghiêng và tải điện dung gần như nằm ngang (Hình 1, f), thì hầu như không có gì thay đổi, chỉ có C tăng nhẹ do dây dài hơn và công thức vẫn giữ nguyên. Nếu phần thẳng đứng của ăng-ten chữ T được kết nối khá chính xác ở giữa tải điện dung nghiêng (Hình 1, e), thì công thức cũng hoạt động, chỉ khi h bạn cần lấy độ cao so với mặt đất của điểm kết nối của phần dọc với ngang. Trong ăng-ten này, các thành phần thẳng đứng của điện trường, được tạo ra bởi 1 nhánh của tải điện dung, được bù lẫn nhau. . 1,6), việc bù như vậy không xảy ra. Do đó, công thức trở nên hơi khác: hd \u0,5d 1h ( 2 + a - a1 / (Cr / Sv + 1)), trong đó a \uXNUMXd hXNUMX / h là tỷ lệ chiều cao của đầu trên và đầu dưới của tải điện dung. Chúng tôi nhấn mạnh rằng đối với các trường hợp được hiển thị trong Hình. 1b và hình. 1, d, việc hạ thấp đầu dưới của tải điện dung xuống đất là điều không mong muốn. Điều này sẽ giảm độ cao hiệu quả xuống 0,5h. Nếu không thể nâng các điểm này (ví dụ: chỉ có một cột), tốt hơn là tiếp tục các dây tạo nên tải điện dung xuống đất bằng dây cách điện (bạn cũng có thể sử dụng dây, bẻ gãy nó ở hai hoặc ba nơi có chất cách điện). Nếu các điểm cố định ăng-ten được xác định theo "tình hình địa phương" và người nghiệp dư vô tuyến không muốn tính toán, thì bạn có thể sử dụng quy tắc đơn giản này: bạn phải cố gắng đảm bảo rằng số lượng dây tối đa được đặt càng cao càng tốt (và, như sẽ rõ ràng sau đây, tránh xa cây cối, tường, v.v.). Chà, và chiều cao hiện tại - chuyện gì sẽ xảy ra! Đã xử lý yếu tố đầu tiên của "tham số chính" - tích của chiều cao hiệu dụng và dòng điện trong ăng-ten, chúng ta sẽ xem xét yếu tố thứ hai phụ thuộc vào điều gì - dòng điện trong ăng-ten và cách làm cho nó lớn hơn. Tất nhiên cường độ dòng điện phụ thuộc vào công suất của máy phát. Nhưng không chỉ. Nó cũng phụ thuộc vào phần tích cực của điện trở đầu vào R, do đó, là tổng của điện trở tổn thất Rp và điện trở bức xạ Rrad, như thể hiện trong mạch tương đương trong Hình. 2.
Điện trở bức xạ (tính bằng ohms) ở tần số 136 kHz được xác định theo công thức Rred \u0,00033d 2hdXNUMX và đối với ăng ten vô tuyến nghiệp dư thường không quá vài phần mười ohm. Trong phần lớn các trường hợp, khả năng chống mất mát lớn hơn nhiều so với khả năng chống bức xạ. Trên thực tế, đó là lý do tại sao thu được hiệu suất thấp, bằng Rizl / (Rizl + Rp). Trong những điều kiện này, dòng điện trong ăng-ten phụ thuộc chủ yếu vào điện trở suy hao và điện trở bức xạ hầu như không ảnh hưởng đến dòng điện. Chính trong tỷ lệ khả năng chống mất mát và khả năng chống bức xạ này, lý do cho sự khác biệt cơ bản giữa ăng ten DW và HF nằm ở đâu. Trên KB, trong đó cường độ dòng điện trong ăng ten được xác định chủ yếu bởi điện trở bức xạ, bản thân cường độ dòng điện này không quan trọng. Ăng-ten có thể được "cung cấp bởi dòng điện" hoặc "được cung cấp bởi điện áp", cường độ dòng điện sẽ khác nhau, nhưng công suất bức xạ sẽ giống nhau. Ở Viễn Đông, tình hình về cơ bản là khác. Dòng điện trong ăng-ten được xác định bởi điện trở suy hao và công suất bức xạ tỷ lệ với bình phương dòng điện. Do đó, cần phải cố gắng làm cho cường độ hiện tại càng lớn càng tốt, do đó cần phải làm cho khả năng chống tổn thất càng nhỏ càng tốt Nếu đã biết điện trở suy hao trong anten Rp thì với công suất đầu ra của máy phát P đã biết, có thể dễ dàng tìm được cường độ dòng điện I trong anten: I = v(P/Rp). Điện trở mất là tổng của điện trở ôm của dây ăng ten, phần hoạt động của điện trở của cuộn dây mở rộng, điện trở nối đất và cái gọi là điện trở mất môi trường. Loại thứ hai có liên quan đến tổn thất năng lượng do dòng điện gây ra trong các vật thể xung quanh (nhà cửa, cây cối, v.v.). Điện trở của dây đồng của ăng-ten có đường kính ít nhất là 2 mm thường rất nhỏ và có thể bỏ qua. Một ngoại lệ có thể xảy ra khi phần nằm ngang của ăng-ten (tải điện dung) rất dài (hàng trăm mét) và được làm dưới dạng một sợi dây mỏng. Các thành phần còn lại của khả năng chống mất mát lớn hơn nhiều. Khả năng chống mất mát của cuộn dây mở rộng đã rất đáng kể, đặc biệt là ở các yếu tố chất lượng thấp. Hệ số chất lượng là tỷ lệ giữa điện trở phản ứng (cảm ứng) của cuộn dây ở một tần số nhất định với điện trở tổn thất. Loại thứ hai được tạo thành từ tổn thất trong mạch từ, khung và dây. Ăng-ten phát LW không sử dụng cuộn dây có mạch từ, có liên quan đến dòng điện cao, tại đó khó tránh khỏi tình trạng bão hòa của nó. Tổn thất điện môi trong khung thường nhỏ, tuy nhiên, khuyến nghị là hợp lệ: vật liệu đi vào khung càng ít thì càng tốt. Tất nhiên, nên sử dụng chất điện môi chất lượng cao Nhưng dòng điện RF chạy chủ yếu trên bề mặt của dây (hiệu ứng da) và do đó điện trở lớn hơn nhiều so với dòng điện một chiều hoặc ở tần số âm thanh. Trong nhiều cuốn sách, bạn có thể tìm thấy công thức tính điện trở cụ thể (tính bằng Ohm / m) của dây đồng, có tính đến hiệu ứng da: Rsp \u0,084d (XNUMX / d) vf trong đó d là đường kính dây tính bằng mm; f là tần số tính bằng MHz. Có vẻ như bạn có thể tính điện trở suất của dây cuộn bằng công thức này, nhân với chiều dài của dây và lấy điện trở tổn thất trong cuộn dây. Thật không may, ngoài hiệu ứng da, còn có hiệu ứng lân cận, dẫn đến điện trở của dây trong cuộn dây lớn hơn đáng kể so với điện trở của dây thẳng. Do ảnh hưởng của các vòng dây lên nhau nên dòng điện chạy không đều trên toàn bộ bề mặt của dây dẫn mà chủ yếu dọc theo phần bề mặt quay vào bên trong cuộn dây. Do đó, bề mặt ít hiệu quả hơn - sức đề kháng nhiều hơn. Theo kết quả của một nghiên cứu do tác giả thực hiện, do hiệu ứng lân cận, điện trở của dây của cuộn dây một lớp tăng 1 + 4,9 (d / a) 2 lần, trong đó d là đường kính của dây ; a - bước quanh co. Nếu bước của cuộn dây được làm nhỏ (cuộn dây lần lượt), độ tự cảm của cuộn dây sẽ tăng thêm một vòng, cần ít vòng hơn và chiều dài của dây cũng sẽ giảm. Nhưng ảnh hưởng của sự gần gũi sẽ tăng lên đáng kể. Nếu bạn thực hiện một bước cuộn dây lớn, sự gia tăng điện trở do hiệu ứng lân cận sẽ ít hơn, nhưng bạn sẽ phải quấn nhiều vòng hơn và chiều dài của dây sẽ dài hơn. Nó chỉ ra rằng có một điểm tối ưu, được quan sát thấy khi bước cuộn dây xấp xỉ gấp đôi đường kính của dây. Nói cách khác, khoảng cách giữa các vòng phải xấp xỉ bằng đường kính của dây. Có điện trở tổn thất trong một cuộn dây phụ thuộc vào đường kính của dây? Đáng ngạc nhiên, hầu như không có. Với đường kính dây lớn hơn, chiều dài của cuộn dây sẽ tăng lên và nếu bạn tạo cuộn dây nhiều lớp, thì hiệu ứng lân cận sẽ tăng lên. Theo đó, sẽ phải thực hiện nhiều lượt hơn. Nếu tất cả những điều này được phân tích chi tiết về mặt toán học, thì sẽ thu được một kết quả rất bất ngờ: hệ số chất lượng của cuộn dây (và theo đó, điện trở tổn hao đối với một điện cảm nhất định) chủ yếu phụ thuộc vào đường kính của khung cuộn dây! Hơn nữa, yếu tố chất lượng tỷ lệ thuận với đường kính này. Và yếu tố chất lượng hầu như không phụ thuộc vào đường kính của dây. Để tránh hiểu lầm, chúng tôi lưu ý rằng điều này chỉ đúng trong trường hợp đường kính dây lớn hơn nhiều so với độ dày của lớp da. Ở tần số 136 kHz, điều này được thực hiện đối với dây đồng có đường kính từ 0,5 mm trở lên (trường hợp này thường xảy ra). Vì vậy, để có được tổn thất thấp, cần phải tạo ra một cuộn dây có đường kính lớn. Tỷ lệ đường kính của khung và chiều dài của cuộn dây vẫn có một số tầm quan trọng. Người ta đã xác định rằng hệ số chất lượng của cuộn dây là tối đa khi đường kính khung lớn hơn 2...2,5 lần chiều dài của cuộn dây. Trong những điều kiện này, để ước tính rất sơ bộ (hay nói đúng hơn là thường không cần thiết) ở tần số 136 kHz với dây đồng đặc, tỷ lệ tối ưu của bước cuộn dây và đường kính dây, cũng như đường kính của khung và chiều dài cuộn dây, hệ số chất lượng của cuộn dây một lớp có thể được giả định bằng đường kính của khung tính bằng milimét. Hãy quay lại ví dụ trên, trong đó điện kháng của cuộn dây phải là khoảng 2000 ohms, điện trở hoạt động phải là 10 ohms và hệ số chất lượng phải là 200. Đường kính khung nên lấy khoảng 200 mm. Đường kính khung thậm chí còn lớn hơn sẽ phải được chọn để có được điện trở tổn thất thấp hơn trong cuộn dây. Chúng tôi thấy rằng cuộn dây mở rộng của ăng ten phát LW phải được làm bằng kích thước rất lớn. Do đó, cuộn dây thường không được tích hợp sẵn trong máy phát mà được đặt riêng. Đúng, có một khả năng là giảm đáng kể kích thước của cuộn dây với cùng tổn thất hoặc giảm tổn thất với cùng kích thước. Cần phải quấn cuộn dây không phải bằng dây đồng đặc mà bằng dây litz đặc biệt dành cho máy phát. Nó bao gồm một số lượng lớn (vài trăm) dây dẫn bằng đồng rất mỏng, cách điện. Trên dây dẫn thường có một dải lụa. Khi sử dụng cấp phép, phải đặc biệt chú ý để đảm bảo rằng mỗi dây (!!!) được hàn tại các điểm kết nối cuộn dây. Thật không may, tác giả không biết về bất kỳ lý thuyết nào cho phép người ta tính toán hệ số chất lượng của cuộn dây cấp phép; theo kinh nghiệm, người ta biết rằng với cùng kích thước, hệ số chất lượng của cuộn dây cấp phép cao gấp đôi so với khi được quấn bằng một sợi dây đồng chắc chắn. Điện trở suy hao của cuộn dây mở rộng là một thành phần quan trọng trong khả năng chống suy hao tổng thể của ăng ten. Nhưng nếu bạn tạo một cuộn dây có đường kính đủ lớn nhưng vẫn chấp nhận được (200 ... 400 mm), thì điện trở đất và điện trở tổn thất của môi trường sẽ đóng góp chính vào tổng tổn thất. Chúng thường khó tách rời và tổng điện trở này thường được gọi là điện trở tiếp đất. Chúng tôi lưu ý ngay rằng điện trở đất RF hoàn toàn không trùng với điện trở đất ở tần số thấp. Vì vậy, nếu có một "kỹ thuật điện" nối đất với điện trở đã biết, thì tất nhiên, nó có thể và nên được sử dụng, nhưng điện trở của nó ở tần số 136 kHz sẽ lớn hơn nhiều so với ở tần số công nghiệp 50 Hz. Thật không may, những người nghiệp dư vô tuyến thường không thể tính toán tổn thất mặt đất. Các công thức được sử dụng bởi các chuyên gia không thể áp dụng cho các ăng-ten vô tuyến nghiệp dư nhỏ như vậy so với bước sóng. Và không giống như những người chuyên nghiệp, ăng-ten nghiệp dư thường được đặt giữa các ngôi nhà, cây cối và các vật thể khác, điều này ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất trong ăng-ten. Radio nghiệp dư thường không làm tiếp đất đặc biệt mà sử dụng ống dẫn nước, v.v. Điều này cũng gây khó khăn cho việc tính toán. Do đó, chúng tôi sẽ phải giới hạn bản thân để chỉ ra rằng thông thường điện trở tổn thất khi nối đất, cùng với điện trở tổn thất của môi trường, là khoảng 30-100 Ohms, cũng như các khuyến nghị để giảm mức độ của những tổn thất này. Như đã đề cập, cần phải tối đa hóa dòng điện trong ăng-ten. Khả năng chống mất mát càng thấp thì càng cao. Để giảm điện trở mất nối đất trong thực hành vô tuyến nghiệp dư, cần phải kết nối mọi thứ có thể từ kim loại chôn trong lòng đất và nằm trên bề mặt trái đất. Nó có thể là đường ống nước, các cấu trúc kim loại khác nhau, v.v. Chỉ cần không sử dụng đường ống dẫn khí đốt! Điều này là không thể chấp nhận được vì lý do an toàn cháy nổ! Trong thực tế chuyên nghiệp, để giảm tổn thất trên mặt đất, việc nối đất được thực hiện dưới dạng cái gọi là "mạ mặt đất" dưới ăng ten. Đây là một hệ thống dây được chôn ở độ sâu nông hoặc nằm trên bề mặt trái đất. Vùng mạ, nếu có thể, phải bao phủ toàn bộ bề mặt dưới phần nằm ngang của ăng ten, vượt ra ngoài hình chiếu của ăng ten trên mặt đất một khoảng bằng chiều cao của ăng ten. Nếu không có phần nằm ngang (tải điện dung), thì bán kính mạ phải bằng chiều cao của ăng ten. Hoàn toàn không cần thiết phải thực hiện quá trình kim loại hóa ở dạng hình tròn thông thường, bán kính đơn giản có nghĩa là kích thước đặc trưng. Bạn có thể làm cho bán kính mạ lớn hơn, nhưng nhân đôi nó không còn ý nghĩa gì nữa. Một lần nữa, trong thực tế chuyên nghiệp, khoảng cách giữa các dây riêng lẻ của hệ thống "mạ mặt đất" được chọn theo thứ tự 1 mét và đôi khi sử dụng cả các tấm kim loại rắn. Điều này khó có thể xảy ra trong thực tế phát thanh nghiệp dư. Do đó, ngay cả khi một số giao diện của hệ thống nối đất như vậy được tạo ra, khoảng cách giữa các dây rất có thể sẽ lớn hơn. Bao nhiêu tùy thuộc vào khả năng của một đài nghiệp dư cụ thể. Đương nhiên, với sự kim loại hóa "hiếm" hơn của trái đất, tổn thất trên trái đất tăng lên. Lớp mạ nối đất có thể làm tăng đáng kể hiệu suất của ăng ten phát LW bằng cách giảm đáng kể tổn thất. Nhưng nếu đài nghiệp dư không có cơ hội kim loại hóa mặt đất dưới ăng-ten (điều này thường xảy ra nhất), đừng tuyệt vọng! Hầu hết những người nghiệp dư của đài phát thanh Tây Âu đều làm việc thành công bằng cách sử dụng nguồn nước hiện có làm nền tảng. Đó là lý do tại sao điện trở nối đất của đài nghiệp dư lại lớn đến vậy, lớn hơn nhiều so với điện trở nối đất của ăng-ten LW chuyên nghiệp, trong đó điện trở suy hao trong đất thường ở mức 1 Ohm, ngay cả đối với các ăng-ten tương đối nhỏ. trạm LW công suất thấp. Và tại ăng-ten của các trạm phát sóng LW, khi hàng chục, thậm chí hàng trăm tấn (!!!) kim loại được chôn trong lòng đất, thậm chí ít hơn - một phần mười, và đôi khi là một phần trăm của một ohm. Theo đó, hiệu quả trong trường hợp này trở nên rất gần với 100 phần trăm. Nhưng những người nghiệp dư vô tuyến thường không phải dựa vào điều này, trừ khi đôi khi họ quản lý để sử dụng ăng-ten LW chuyên nghiệp. Nhưng không chỉ chất lượng của hệ thống nối đất quyết định tổn thất trong ăng-ten. Nếu dây dẫn ăng-ten đi qua gần nhà, cây cối, v.v., sẽ có thêm tổn thất năng lượng RF làm nóng các vật thể xung quanh này. Trên thực tế, đây là sự mất mát của môi trường. Điều cần thiết là các dây ăng-ten có điện thế RF cao phải được đặt ở khoảng cách ít nhất 1 ... 3 m so với các vật thể xung quanh. Và nếu một dây như vậy dài và chạy song song với "đối tượng giao thoa", khoảng cách phải được chọn nhiều hơn. Tình hình được minh họa trong Hình. 3.
Tổn thất trong trường hợp của hình. 3a nhỏ hơn đáng kể so với trường hợp của Hình. 3b. Dây thẳng đứng trong trường hợp sau sẽ tạo ra dòng điện RF đáng kể trong tường của ngôi nhà, dẫn đến tổn thất công suất máy phát vô ích, tiêu tốn nó vào việc sưởi ấm tường. Một tình huống như vậy phải được tránh. Nhưng nếu không thể mang dây dọc của ăng-ten từ tường thì sao? Trong trường hợp này, điều hợp lý là sửa đổi ăng-ten như trong Hình. 3 trong. Và mặc dù dòng điện trong dây dọc sẽ gần giống như trong trường hợp của Hình. 3a, nhưng điện thế RF so với mặt đất trên nó sẽ nhỏ (nó chỉ lớn sau cuộn dây mở rộng). Theo đó, sức ảnh hưởng của tường nhà cũng sẽ giảm đi. Tuy nhiên, cuộn dây sẽ phải có độ tự cảm lớn hơn một chút, vì điện dung của ăng ten mà cuộn dây được kết nối sẽ chỉ là điện dung của dây nằm ngang. Trong trường hợp này, thật bất tiện khi điều chỉnh cuộn dây cao. Giải pháp rất đơn giản - đặt phần lớn điện cảm "ở trên" và bật một biến thiên kế nhỏ gần máy phát, chỉ để tinh chỉnh ăng-ten để cộng hưởng. Trong trường hợp này, điện áp trên dây đi qua tường sẽ tăng lên một chút, nhưng nó sẽ không đáng kể như trong trường hợp của Hình. 3b. Một tình huống tương tự được thể hiện trong Hình. 3d khi máy phát được đặt ở tầng trên cùng của tòa nhà nhiều tầng. Có vẻ như ăng-ten không có phần thẳng đứng, nhưng thực tế là như vậy. Chỉ là dây nối đất, ví dụ như đường ống nước, đóng vai trò của nó. Chúng nằm gần các bức tường, nhưng vì thực tế không có điện thế RF trên chúng, cũng như trên phần thẳng đứng của ăng-ten trong Hình. 3c, ảnh hưởng của các bức tường yếu. Vì vậy, ăng-ten sẽ hoạt động khá tốt. Các ví dụ được xem xét cho thấy rằng tổn thất môi trường đặc biệt lớn xảy ra trong trường hợp khi các bộ phận của ăng ten mang điện thế cao ở gần các vật thể xung quanh. Tất nhiên, giảm điện áp trên toàn bộ ăng-ten, cũng như giảm điện áp trên một phần của ăng-ten, sẽ làm giảm tổn thất môi trường. Điều này giải thích nhận xét trước đó rằng việc tăng tổng điện dung của ăng ten sẽ làm tăng hiệu suất của ăng ten. Thật vậy, sự gia tăng điện dung của ăng-ten dẫn đến giảm điện áp trên nó và do đó, làm giảm tổn thất môi trường. Với cùng một công suất máy phát ở phần thẳng đứng của ăng ten, sẽ có thể thu được cường độ dòng điện lớn và do đó, tín hiệu phát ra sẽ tăng lên. Tất nhiên, những con số trên và những nhận xét đối với họ không kể hết những tình huống có thể xảy ra trong quá trình triển khai thực tế của ăng-ten. Nhưng tác giả hy vọng rằng chúng minh họa một cách tiếp cận chung để thiết kế ăng-ten LW với tổn thất môi trường tối thiểu trong các điều kiện nhất định. Chà, trong mỗi trường hợp, đài nghiệp dư sẽ phải tự mình suy nghĩ, thử nghiệm và đưa ra quyết định. Tóm lại, chỉ cần một vài lời về việc kết nối ăng-ten với máy phát. Từ những điều đã nói ở trên, rõ ràng là trở kháng đầu vào của ăng-ten sau khi điều chỉnh để cộng hưởng với cuộn dây trong hầu hết các trường hợp sẽ không bằng 50 hoặc 75 ohms. Nhưng không cần điều này, không có cáp đồng trục. Bạn chỉ cần cung cấp khả năng điều chỉnh trở kháng đầu ra trong máy phát. Cách dễ nhất để thực hiện việc này là sử dụng mạch kéo đẩy máy biến áp ở tầng đầu ra của máy phát. Trong trường hợp này, cuộn dây thứ cấp của máy biến áp phải được làm bằng vòi và lắp đặt công tắc. Có vẻ như phạm vi trở kháng đầu ra 5, 7, 10, 15, 20, 30, 50, 70, 100, 150, 200 ohms là khá đủ cho bất kỳ ăng-ten vô tuyến nghiệp dư nào, kể cả "rất tệ" và "rất tốt". " cái. Một công tắc 11 vị trí tiêu chuẩn sẽ làm được. Để tinh chỉnh ăng-ten để cộng hưởng, rất mong muốn có một biến thiên kế từ máy phát LW hoặc MW. Tác giả sử dụng một biến thiên kế từ đơn vị sóng trung bình của đài phát thanh RSB-5, có độ tự cảm tối đa theo thứ tự 700 μH. Tất nhiên, điều đó là không đủ, và một cuộn dây có độ tự cảm không đổi khá lớn được mắc nối tiếp với máy đo độ biến thiên và máy đo độ biến thiên chỉ dùng để điều chỉnh. Trong phiên bản được mô tả của kết nối giữa ăng-ten và máy phát, việc điều chỉnh được giảm xuống để chọn vị trí của công tắc cung cấp dòng điện tối đa trong ăng-ten và để điều chỉnh độ tự cảm của cuộn dây mở rộng. Sau mỗi lần chuyển đổi trở kháng đầu ra của máy phát, cần điều chỉnh điện cảm (biến trở) để thu được cộng hưởng, đạt được dòng điện cực đại trong anten. Có các phiên bản khác của mạch đầu ra máy phát và các phương pháp điều chỉnh khác, nhưng cuộc thảo luận về chúng sẽ đưa chúng ta đi quá xa chủ đề chính của bài báo. Do đó, kết thúc bài thuyết trình, tôi chúc người đọc thử nghiệm thành công và hẹn gặp lại ở những bước sóng dài! Tác giả: Alexander Yurkov (RA9MB)
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
▪ Máy quét-chuỗi khóa địa chỉ các trang web trên Internet ▪ Bộ định tuyến Wi-Fi di động Huawei 5G ▪ Màn hình bút Wacom Cintiq 22 ▪ Robot chó Ghost Robotics bảo vệ biên giới
▪ phần của trang web Thí nghiệm hóa học. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết của Decimus Junius Juvenal. câu cách ngôn nổi tiếng ▪ bài viết Horseradish thông thường. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài viết Tương tự của thiết bị Vitafon. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này