Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / thu sóng vô tuyến

 Bình luận bài viết

Có lẽ do giá pin và pin sạc tăng lên, hoặc có lẽ vì lý do nào khác, nhưng gần đây sự quan tâm của người nghe đài đối với vấn đề cấp nguồn cho máy thu vô tuyến bằng “năng lượng tự do” của bức xạ từ các trạm phát sóng mạnh mẽ đã tăng lên rất nhiều. tăng. Trong một số tạp chí định kỳ, đã xuất hiện các báo cáo về các thiết bị phát hiện "nói lớn", cũng như về các máy thu hoạt động trên điện thoại và được cung cấp bởi trường của một đài phát thanh mạnh mẽ, nhận các chương trình từ các đài kém mạnh hơn khác. Vì lý do của hiện tượng này ở một mức độ nào đó vẫn còn là bí ẩn, và tài liệu đưa ra các giải pháp mạch điện đáng kinh ngạc nhất với sự trợ giúp mà người ta cho rằng có thể thu được những kết quả thậm chí còn đáng kinh ngạc hơn.

Mục đích của bài viết này là giúp những người vô tuyến nghiệp dư quan tâm đến vấn đề này hiểu nó từ góc độ khách quan và đánh giá thực sự khả năng của các thiết bị thu sóng vô tuyến được cung cấp năng lượng từ “năng lượng tự do” của các đài phát thanh mạnh mẽ. Các vấn đề về phát hiện và xây dựng tối ưu bản thân máy thu dự kiến ​​sẽ được xem xét ở một trong các bài viết sau.

Được biết, EMF gây ra bởi trường của đài phát vô tuyến điện trong ăng ten của máy thu vô tuyến có thể được xác định theo công thức: ε = E*h_д, trong đó E là cường độ trường của đài phát thanh tại điểm thu và h_д - chiều cao hiệu dụng của anten. Tuy nhiên, chúng ta không cần tối đa hóa EMF mà là công suất của tín hiệu thu được cung cấp cho máy dò, điện trở đầu vào mà Rin phụ thuộc vào mạch của nó, điện trở tải và ở một mức độ nào đó vào cường độ của EMF gây ra. trong anten. Vì công suất của tín hiệu đến máy dò P = U*I (trong đó U là điện áp cung cấp cho máy dò và I là dòng điện chạy qua nó) và điện trở đầu vào R_trong = U/I, thì công suất có thể được tối đa hóa bằng cách thay đổi trở kháng đầu vào của máy dò, chọn các sơ đồ khác nhau để khớp nó với ăng-ten, cũng như tăng điện áp trên máy dò, giảm dòng điện và ngược lại.

Mặt khác, người ta biết rằng nguồn (mạch ăng-ten) cung cấp công suất tối đa cho tải (máy dò) trong trường hợp điện trở hoạt động của nó bằng điện trở đầu vào của tải, tức là R_А = R_trong, và điện kháng được bù bằng cách thêm một điện kháng có dấu khác. Đây là những điều kiện thông thường để khớp nguồn với tải. Làm thế nào để đáp ứng chúng trong tình huống thực tế?

Các đài phát thanh mạnh nhất hoạt động ở dải sóng dài và trung bình. Đất ướt, nước ngọt và thậm chí nhiều hơn là nước biển, ở những tần số này có đặc tính của một dây dẫn trong đó dòng điện dẫn lớn hơn nhiều so với dòng điện dịch chuyển. Kết quả là các sóng có phân cực ngang bị suy yếu đáng kể ở bề mặt trái đất. Vì lý do này, để phát sóng vô tuyến, sóng có phân cực dọc được phát ra từ các cột thẳng đứng - ăng-ten có phần ngang ít nhiều phát triển và tiếp đất tốt.

Các vấn đề về thiết kế ăng-ten sóng dài và sóng trung đã được giải quyết từ những năm ba mươi và được trình bày chi tiết trong sách giáo khoa của những năm bốn mươi và năm mươi, điều này giải thích cho tính “cổ xưa” của tài liệu được đưa ra ở cuối bài viết.

Hình 1

Bản phác thảo của ăng-ten thẳng đứng có nối đất được thể hiện trong Hình 1, a. Bước sóng tự nhiên (cộng hưởng) do ăng-ten đó phát ra (hãy nhớ rằng nó được coi là sóng ở tần số mà điện trở tại đầu nối XT1 đang hoạt động và bằng điện trở của máy rung đơn cực một phần tư sóng, tức là ~37 Ôm) λ₀=4*tôi_Дvà chiều cao hiệu dụng h_д=2Tôi_А/π. Trong điều kiện nghiệp dư, hầu như không thể chế tạo ăng-ten thẳng đứng một phần tư sóng, vì nó quá cao, do đó, thường là ăng-ten hình chữ L (Hình 1, b) và hình chữ T (Hình 1, c). với tham số λ được sử dụng₀= KI_Д, nơi mà tôi_А = h + tôi_Г, và K là hệ số, giá trị của hệ số này có thể được xác định từ bảng:

Có thể đề xuất một ăng-ten hình ô có 3-4 chùm ngang được nối tại một điểm với phần thẳng đứng, tuy nhiên, do thiết kế phức tạp nên nó cực kỳ hiếm được sử dụng.

Chỉ phần dọc của ăng-ten tham gia thu sóng vô tuyến, trong khi phần ngang đóng vai trò tải điện dung, làm tăng bước sóng và chiều cao hiệu dụng của chính nó. Phần ngang càng phát triển thì mối quan hệ h_д = h và bản thân ăng-ten hoạt động hiệu quả hơn.

Trong hầu hết các trường hợp, ăng-ten nhận được tín hiệu có bước sóng lớn hơn bước sóng của chính ăng-ten λ >λ₀, và điện trở của nó rất phức tạp (Za) với hoạt tính (R_Σ) và thành phần phản ứng (X), được xác định theo công thức:

Z_А=R_А - jX;
R_Σ = 1600(giờ_д/λ)²;
X = W*ctg(πλ₀/λ),

trong đó W là trở kháng đặc tính của dây ăng-ten, bằng khoảng 450...560 Ohms.

Hình 2

Để bù cho điện dung của ăng-ten, một điện cảm (cuộn dây mở rộng) được đưa vào mạch của nó và mạch tương đương của ăng-ten có dạng như trong Hình 2. XNUMX. Bây giờ có thể tính toán công suất do ăng-ten truyền tới tải (máy dò) và hiện tại chúng ta sẽ không tính đến tổn thất trong mạch của nó. Nếu điện trở đầu vào của máy dò và thành phần hoạt động của điện trở ăng ten R bằng nhau_trong=R_Σ công suất tải tối đa và bằng

Р₀= (ε/2)²/R_Σ.

Thay thế các biểu thức cho ε và R vào công thức này_Σ, chúng tôi nhận được

P₀= E² h_д² λ² / (4*1600*h_д²) = E² λ² / 6400

Công thức mà chúng tôi rút ra xác định công suất tối đa có thể được tạo ra bởi trường của đài phát thanh trong một ăng-ten lý tưởng mà không bị suy hao. Điều thú vị cần lưu ý là công suất này không phụ thuộc vào kích thước và thiết kế của một ăng-ten cụ thể. Từ những điều trên, có thể rút ra kết luận sau.

- khả năng cấp nguồn cho máy thu bằng “năng lượng tự do” chỉ phụ thuộc vào cường độ trường của đài phát thanh tại địa điểm thu;
- việc thu sóng được thực hiện tốt nhất trên sóng dài và siêu dài;
- để thu sóng hiệu quả, cần phải phù hợp với điện trở hoạt động của máy dò và ăng-ten, cũng như bù cho điện trở của ăng-ten.

Ví dụ: hãy tính công suất cực đại có thể được tạo ra trong ăng-ten bằng trường của đài phát thanh DV hoạt động ở tần số 171 kHz (λ = 1753 m) với điện áp 20 mV/m, xảy ra ở nhiều khu vực. của khu vực Moscow và thậm chí xa hơn:

Р₀= E²*λ²/6400 =0,02² * 1753² /6400=0,19 W.

Công suất này khá đủ để hầu hết các máy thu di động hoạt động ở chế độ nói lớn, vì nó tương đương với Upit = 9 V ở dòng điện 20 mA.

Thật không may, tình hình thực tế lại không hề lý tưởng. Thực tế là trong mạch ăng-ten có điện trở suy hao R_п, bao gồm điện trở của dây ăng-ten, điện trở hoạt động của cuộn dây L phù hợp (Hình 2) và điện trở nối đất. Hiệu suất của anten như vậy được xác định bởi biểu thức

η = R_Σ/ (R_Σ+R_п).

và công suất nhận được từ nó được tính theo công thức:

P = P₀*η = E² λ²*η / 6400

Tính toán hiệu suất của ăng-ten là một nhiệm vụ hoàn toàn có thể giải quyết được. Điện trở tuyến tính của dây đồng có đường kính 1 mm đối với dòng điện một chiều là 22,5 Ohm/km và tăng khoảng 2 lần ở tần số 200 kHz [1]. Đối với dây có đường kính 2 mm, giá trị tương tự sẽ là 5,5 Ohm/km và gấp 3 lần. Như vậy, điện trở dây anten R_PA chiều dài 20...50 m có thể ước tính là 0,3...3 Ohm. Điện trở nối đất P_PZ hơn. M. B. Shuleikin từng đề xuất công thức thực nghiệm sau đây để xác định tổn thất nối đất [2]:

R_PZ = Aλ/λ₀,

trong đó hệ số A thay đổi từ 0,5...2 Ohm đối với nối đất tốt và đến 4...7 Ohm đối với nối đất kém. Điện trở cuộn dây phù hợp R_pc phụ thuộc vào hệ số chất lượng thiết kế Q và có thể được tính theo công thức:

R_pc =X/Q.

Sử dụng dữ liệu từ ví dụ trên, chúng tôi tính toán hiệu suất của ăng ten hình chữ L có chiều cao treo 10 m và chiều dài phần nằm ngang là 20 m, có h_д=10 m Dựa vào bảng ta xác định được hệ số K = 6 thì bước sóng riêng của anten sẽ bằng: λ.₀=6*(10+20) = 180 m, và λ/λ₀ = 10. Với dây có đường kính 1 mm, điện trở R_PA= 22,5*2*0,03 = 1,3 Ohm, có thể nối đất thỏa đáng với Rе = 3*10 = 30 Ohm. Với trở kháng sóng của dây ăng-ten W = 500 Ohm thì điện kháng của ăng-ten là X = 500*ctg(π/10) = 500/0,31 = 1600 Ohm. Sau khi đặt hệ số chất lượng thiết kế của cuộn dây phù hợp Q = 250, ta tìm được điện trở R của nó_pc = 1600/250 = 6,45 Ôm. Tổng trở kháng mất mát ăng-ten, bằng tổng của tất cả những điện trở tìm được, sẽ vào khoảng 38 Ohm, trong khi điện trở bức xạ

R_Σ = 1600(giờ_Д/λ)²=1600(10/1753)² = 0,05 Ôm,

có nghĩa là hiệu suất η = 0,05/38 = 0,14%!

Do đó, công suất tín hiệu được cung cấp cho tải bởi ăng-ten đang xem xét sẽ chỉ 0,19 * 0,0014 = 0,26 mW, tương đương với điện áp cung cấp 1 V ở dòng điện 0,26 mA. Điều này đủ để vận hành bộ thu cho điện thoại, nhưng không đủ để cấp nguồn cho bộ thu loa.

Lưu ý rằng nguyên nhân chính gây ra tổn thất anten là do nối đất. Để làm tốt, bạn cần phải đào xuyên lòng đất đến tầng chứa nước và đặt một vật kim loại ở độ sâu này, tất nhiên có thể là diện tích lớn hơn, sau đó chôn một cái hố. Cũng có thể khuyến nghị chế tạo một hệ thống dây đối trọng, phân kỳ hướng tâm khỏi điểm nối đất và chôn ở độ sâu nông. Nếu các thí nghiệm được thực hiện trên một mảnh vườn, thì đường ống của giếng nước hoặc nguồn cấp nước có thể được sử dụng làm nền tảng và hàng rào kim loại của mảnh đất cũng có thể đóng vai trò là đối trọng nếu bạn chăm sóc tốt sự tiếp xúc điện của nó. Từng phần.

Một câu hỏi quan trọng: làm thế nào để đảm bảo sự phối hợp cần thiết của ăng-ten với máy dò? Việc đưa vào các phần tử phản ứng bổ sung chỉ làm giảm hiệu quả do tổn thất bổ sung vốn có của chúng, vì vậy chỉ nên sử dụng các phần tử được hiển thị trong Hình 2. 3. Trong trường hợp này, mạch thu được khuyến nghị sẽ có dạng như trong Hình XNUMX. XNUMX.

Hình 3

Cuộn dây có độ tự cảm thay đổi L1, cùng với điện dung của ăng-ten, tạo thành một mạch dao động được điều chỉnh theo tần số của một đài phát thanh công suất lớn. Điện kháng của anten và cuộn dây bằng nhau và được bù. Điện trở tác dụng nối tiếp của mạch anten R_А = RΣ + R_пchuyển thành điện trở tương đương R_ồ = X²/R_А, được nối song song với cuộn dây. Nếu nó quá lớn để phù hợp với trở kháng đầu vào của máy dò thì cái sau được nối với vòi cuộn dây để thỏa mãn điều kiện n.²*R_ồ=R_trong, trong đó n là tỷ số giữa số vòng dây của cuộn dây từ cực nối đất đến vòi nước trên tổng số vòng dây. Mạch dò gồm diode VD1, tụ chặn C1 và tải không cần giải thích.

Trong ví dụ trên R_ồ= 1600²/38 = 67,4 kOhm. Nếu máy dò có điện trở đầu vào khoảng 2 kOhm, điều này đúng khi làm việc trên điện thoại có điện trở 4 kOhm, n = (2/67)^0,5 = 0,17, do đó, điểm rẽ phải được thực hiện từ khoảng 1/6 số vòng của toàn bộ cuộn dây.

Chống sét của ăng-ten luôn là một vấn đề quan trọng ở khu vực nông thôn. Tốt nhất là kết nối vĩnh viễn ăng-ten với mặt đất. Mạch thu như hình vẽ. 3 thỏa mãn điều kiện này. Tuy nhiên, ngay cả những cú sét đánh không đặc biệt gần cũng tạo ra một xung EMF trong các ăng-ten lớn, được đo bằng nhiều kilovolt, điều này hoàn toàn không an toàn. Một khe hở tia lửa điện chứa đầy khí hoặc thậm chí một bóng đèn neon HL1 đơn giản được kết nối giữa ăng-ten và mặt đất sẽ giúp bảo vệ diode của máy dò. Tuy nhiên, nếu có giông bão ở gần, ăng-ten phải được nối đất bằng công tắc đặc biệt SA1.

Thoạt nhìn, kết quả nghịch lý bao gồm sự độc lập của công suất lấy ra khỏi ăng-ten khỏi kích thước của nó trong trường hợp không bị tổn thất và khi phối hợp với tải, có thể dễ dàng giải thích. Người ta biết rằng một ăng-ten phát, nếu nó không bị suy hao và nếu nó phù hợp với nguồn tín hiệu, sẽ phát ra toàn bộ năng lượng cung cấp cho nó. Do đó, các ăng-ten khác nhau có cùng kiểu bức xạ trong các điều kiện trên sẽ tạo ra cường độ trường điện từ giống nhau ở cùng khoảng cách. Nó vẫn còn được thêm vào - bất kể kích thước của ăng-ten. Tất nhiên, ngay khi chúng ta nói về ăng-ten thực có tổn hao, nhận định này ngay lập tức mất đi giá trị thực tế khi kích thước của ăng-ten giảm, điện trở bức xạ của chúng trở nên cực kỳ nhỏ, thành phần phản kháng của điện trở tăng lên, điều này gây khó khăn cho việc điều chỉnh. ghép ăng-ten với nguồn tín hiệu, tổn hao tăng nên hiệu suất của ăng-ten giảm mạnh

Từ khả năng đảo ngược của ăng-ten, có thể suy ra rằng với cùng cường độ trường, phù hợp với tải và không bị suy hao, các ăng-ten thu có kích thước khác nhau sẽ cung cấp cùng một công suất cho tải. Tất nhiên, đối với việc thu ăng-ten, tổn thất và khó khăn trong việc kết hợp với tải, kết quả thu được chỉ là giá trị lý thuyết thuần túy.

Chúng ta hãy lưu ý một lần nữa rằng tất cả các tính toán được đưa ra trong bài viết chỉ có giá trị trong trường hợp kích thước của ăng-ten nhỏ hơn đáng kể so với bước sóng.

Văn chương

1. G. Sổ tay kỹ thuật vô tuyến G. Ginkin. -M. - L:GEI, 1946.
2. G. Belotserksvsky. Ăng ten. - M..Oborongiz, 1956.

Tác giả: V.Polyakov, Moscow

Xem các bài viết khác razdela thu sóng vô tuyến.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Bẫy không khí cho côn trùng 01.05.2024

Nông nghiệp là một trong những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế và kiểm soát dịch hại là một phần không thể thiếu trong quá trình này. Một nhóm các nhà khoa học từ Viện nghiên cứu khoai tây trung tâm-Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp Ấn Độ (ICAR-CPRI), Shimla, đã đưa ra một giải pháp sáng tạo cho vấn đề này - bẫy không khí côn trùng chạy bằng năng lượng gió. Thiết bị này giải quyết những thiếu sót của các phương pháp kiểm soát sinh vật gây hại truyền thống bằng cách cung cấp dữ liệu về số lượng côn trùng theo thời gian thực. Bẫy được cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng năng lượng gió, khiến nó trở thành một giải pháp thân thiện với môi trường và không cần điện. Thiết kế độc đáo của nó cho phép giám sát cả côn trùng có hại và có ích, cung cấp cái nhìn tổng quan đầy đủ về quần thể ở bất kỳ khu vực nông nghiệp nào. Kapil cho biết: “Bằng cách đánh giá các loài gây hại mục tiêu vào đúng thời điểm, chúng tôi có thể thực hiện các biện pháp cần thiết để kiểm soát cả sâu bệnh và dịch bệnh”. ... >>

Mối đe dọa của rác vũ trụ đối với từ trường Trái đất 01.05.2024

Chúng ta ngày càng thường xuyên nghe về sự gia tăng số lượng mảnh vụn không gian xung quanh hành tinh của chúng ta. Tuy nhiên, không chỉ các vệ tinh và tàu vũ trụ đang hoạt động góp phần gây ra vấn đề này mà còn có các mảnh vụn từ các sứ mệnh cũ. Số lượng vệ tinh ngày càng tăng do các công ty như SpaceX phóng không chỉ tạo ra cơ hội cho sự phát triển của Internet mà còn là mối đe dọa nghiêm trọng đối với an ninh không gian. Các chuyên gia hiện đang chuyển sự chú ý của họ sang những tác động tiềm ẩn đối với từ trường Trái đất. Tiến sĩ Jonathan McDowell thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian nhấn mạnh rằng các công ty đang nhanh chóng triển khai các chòm sao vệ tinh và số lượng vệ tinh có thể tăng lên 100 trong thập kỷ tới. Sự phát triển nhanh chóng của các đội vệ tinh vũ trụ này có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường plasma của Trái đất với các mảnh vụn nguy hiểm và là mối đe dọa đối với sự ổn định của từ quyển. Các mảnh vụn kim loại từ tên lửa đã qua sử dụng có thể phá vỡ tầng điện ly và từ quyển. Cả hai hệ thống này đều đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bầu không khí và duy trì ... >>

Sự đông đặc của các chất số lượng lớn 30.04.2024

Có khá nhiều điều bí ẩn trong thế giới khoa học, và một trong số đó là hành vi kỳ lạ của vật liệu khối. Chúng có thể hoạt động như chất rắn nhưng đột nhiên biến thành chất lỏng chảy. Hiện tượng này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu và cuối cùng chúng ta có thể đang tiến gần hơn đến việc giải đáp bí ẩn này. Hãy tưởng tượng cát trong một chiếc đồng hồ cát. Nó thường chảy tự do, nhưng trong một số trường hợp, các hạt của nó bắt đầu bị kẹt, chuyển từ chất lỏng sang chất rắn. Quá trình chuyển đổi này có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều lĩnh vực, từ sản xuất thuốc đến xây dựng. Các nhà nghiên cứu từ Hoa Kỳ đã cố gắng mô tả hiện tượng này và tiến gần hơn đến việc hiểu nó. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã tiến hành mô phỏng trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng dữ liệu từ các túi hạt polystyrene. Họ phát hiện ra rằng các rung động trong các bộ này có tần số cụ thể, nghĩa là chỉ một số loại rung động nhất định mới có thể truyền qua vật liệu. Đã nhận ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Chip (đồng hồ điện ba pha) ADE7752 09.01.2003 ADE7752, cho đến gần đây chỉ có sẵn dưới dạng mẫu thử nghiệm, hiện đang được sản xuất bởi Analog Devices và có sẵn để đặt hàng. Đây là một hệ thống đo lường điện năng có độ chính xác cao, chi phí thấp được thực hiện trên một con chip duy nhất. Con chip này cho phép bạn tạo ra đồng hồ đo điện ba pha gia dụng và công nghiệp chất lượng cao, rẻ tiền. Là phiên bản ba pha của chip ADE7755 nổi tiếng và phổ biến, nó cho phép bạn tạo thiết bị với số lượng tối thiểu các thành phần bổ sung bên ngoài. Ngoài ra, nó có các đầu ra chuyên biệt để kết nối với các đầu đọc cơ học điều khiển bằng điện từ chi phí thấp. Sự kết hợp của những khả năng này cho phép chúng tôi khuyến nghị sử dụng nó để phát triển thế hệ thiết bị đo điện năng mới, cũng như các hệ thống đo lường mức tiêu thụ năng lượng phân tán.

Tin tức thú vị khác:

▪ Rat hỗ trợ lẫn nhau

▪ Dịch chuyển lượng tử qua cáp quang đô thị

▪ Bo mạch thu nhỏ Tah để điều khiển các thiết bị điện tử qua Bluetooth

▪ Lợi ích của nhện nhà

▪ Thuốc phòng chống HIV

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 Nội dung gián điệp. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết của Publius (Publius) Sir. câu cách ngôn nổi tiếng

▪ Nguyên nhân nào dẫn đến sự thống nhất nước Đức trong thế kỷ XNUMX? Câu trả lời chi tiết

▪ bài viết của Prangos Lipsky. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ bài viết Chuông có điều khiển từ xa. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Lá bài ngược. bí mật tập trung

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024