Antenne renard de petite taille 144 MHz. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes VHF

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Même avant la publication, en cours de discussion parmi les radio-athlètes, un article d'un spécialiste de la technologie des antennes, candidat en sciences techniques K.P. Kharchenko, a suscité la controverse. Maître des sports de classe internationale, multiple vainqueur de compétitions de différentes envergures (y compris des championnats d'Europe), résident de Gorky A.I. Grechikhin a qualifié l'idée sous-jacente au design proposé de "très intéressante et originale". Il a également noté la simplicité de l'appareil.

Athlète non moins expérimenté, candidat en sciences physiques et mathématiques, le moscovite VN Verkhoturov estime que la création d'une antenne offrant au minimum la possibilité de radiogoniométrie "pourrait intéresser sérieusement les athlètes".

Il nous semble également que cette antenne de petite taille peut avoir un grand avantage sur un "canal d'onde" plutôt volumineux - après tout, souvent un "chasseur" à la recherche d'un "renard" doit littéralement patauger dans des fourrés denses.

Cependant, les deux athlètes (le maître des sports de Sverdlovsk A.S. Partin les rejoint) ont critiqué le design. Ainsi, ils ont exprimé des doutes quant à l'opportunité de placer l'antenne sur la tête de l'athlète - ce n'est pas très pratique, en précisant la direction pendant le mouvement, de faire tourner la tête tout le temps (mais il est possible, apparemment, de développer une technique de recherche différente ?) . De plus, selon les règles du concours, disent-ils, non seulement la polarisation verticale, pour laquelle l'antenne est conçue, mais aussi la polarisation horizontale est possible (enfin, c'est assez simple - il suffit de placer les vibrateurs horizontalement). En bref, presque toutes les déclarations critiques ont été contre-argumentées. Et, plus important encore, si vous le souhaitez, la conception de l'antenne peut être modifiée en l'adaptant pour être portée dans les mains.

Des préoccupations plus sérieuses sont liées à l'impact inévitable sur les paramètres du système (en particulier sur la symétrie) de l'évolution de la capacité par rapport au sol, avec une faible hauteur effective de l'antenne, avec sa sensibilité aux signaux réfléchis. .Seule une opération pratique peut dissiper ces craintes.

Les éditeurs partagent l'opinion d'A. I. Grecikhin selon laquelle cette antenne est "une proposition intéressante qui peut être appliquée au développement". Nous espérons que l'article publié sera utile aux athlètes radioamateurs.

Les chasseurs de renards doivent avoir à leur disposition un équipement leur permettant de choisir la direction vers le "renard". Ce problème est résolu par des antennes en conjonction avec le dispositif de réception. Il existe deux façons de construire de telles antennes. Dans le premier cas, l'antenne doit avoir un motif unidirectionnel prononcé et la direction donnée est sélectionnée en fonction du signal reçu maximum en comparant les signaux des directions voisines et en choisissant celle souhaitée. Dans le second cas, il y a un minimum profond dans le diagramme d'antenne. Ici aussi, la direction souhaitée est déterminée par comparaison et sélection, mais déjà par le minimum de signal.

Si nous analysons les deux options, alors la seconde semble théoriquement plus préférable, ne serait-ce que parce que dans le premier cas, pour obtenir un diagramme de rayonnement étroit, il faut, en règle générale, une "grande" antenne proportionnelle à la longueur d'onde. De plus, il est plus difficile de déterminer la direction vers le "renard" lorsqu'on s'en approche par le signal maximum que par le minimum.

Cet article propose une variante de construction d'une petite antenne avec un minimum prononcé dans le diagramme de rayonnement. Une solution constructive du dispositif de réception est également proposée, qui permet à l'athlète de libérer ses mains, ce qui augmentera évidemment sa maniabilité.

Afin de comprendre le principe de fonctionnement de l'antenne, passons à la Fig. 1, a (dans le texte). Il montre un segment d'une longue ligne homogène, qui comprend deux générateurs identiques conditionnels G1 et G2 d'oscillations à haute fréquence. O est le milieu de la ligne, U est la courbe de distribution de tension le long de la ligne. Si les générateurs sont en phase, alors le maximum (le ventre de tension) tombe au milieu de la ligne. Si la phase des oscillations du générateur G2 est en retard par rapport à la phase des oscillations du générateur G1, alors la courbe de distribution de tension dans la ligne se décalera d'un certain angle j, comme le montre la figure 1b. Si, au contraire, la phase des oscillations du générateur G2 est en avance sur la phase des oscillations du générateur G1, alors la courbe de distribution se déplacera dans la direction opposée, comme illustré sur la figure 1c. Si nous acceptons de déterminer la tension dans la ligne en allumant l'appareil aux points 3-4, alors nous pouvons voir que |U3|> &|U1|, et U2=0.

Riz. 1. Le principe de construction d'une antenne.

En tant que générateurs conditionnels considérés, deux antennes identiques, par exemple des dipôles (Fig. 1, d), peuvent agir. Dans ce cas, les phases d'oscillations de la ligne dépendront de la direction d'arrivée des ondes radio. Sur la Fig. 1d, les flèches indiquent trois directions : I - les ondes radio arrivent simultanément sur les deux antennes ; II - sur le trajet de propagation des ondes radio, l'antenne 1 se tient d'abord, et derrière elle l'antenne 2; III - au contraire, l'antenne 2 est devant, et 1 est derrière. En mesurant le même instrument dans la ligne demi-onde de la tension dans la section espacée de l'antenne 1 à une distance j en degrés électriques, on obtient respectivement tous les cas envisagés ci-dessus.

Ainsi, sans connaître à l'avance la direction d'arrivée des ondes radio, vous pouvez la trouver en faisant tourner le système de deux antennes jusqu'à ce que l'appareil aux points 3-4 affiche une tension minimale dans la ligne. Dans ce cas, évidemment, la direction de propagation des ondes radio coïncide avec la direction II. Le diagramme de rayonnement d'un tel dispositif d'alimentation d'antenne sera de type cardioïde. En supposant que le signal "renard" se distingue au niveau de bruit du récepteur, lorsque l'antenne est tournée vers lui à un certain angle par rapport à la direction zéro, il est possible de trouver cette zone morte, dans laquelle l'une des directions est probablement celle souhaitée. Au fur et à mesure que vous vous rapprochez de l'émetteur (avec un niveau de rayonnement croissant), la zone morte diminuera et la direction souhaitée sera déterminée avec plus de précision.

Il est possible de mettre en œuvre le procédé décrit de construction d'une antenne et d'un récepteur, en utilisant comme exemple la variante constructive illustrée à la Fig. 2. Voici une vue générale de l'appareil, réalisée sous la forme d'un casque.

Fig.2. Vue générale de l'appareil récepteur "renard"

Il est basé sur un arceau métallique 1 et des arcs - transversaux 11 et longitudinaux 12. Un boîtier métallique 2 pour le récepteur est également installé dans la zone où les arcs se croisent. Si les dimensions des batteries ne peuvent pas être placées à l'intérieur du boîtier du récepteur, elles sont fixées sur l'arc longitudinal 12 (deux batteries - 3). La charge du récepteur est constituée de téléphones 8, encadrés de coussinets souples et insonorisés, auxquels des sangles 9 sont cousues pour fixer le casque sous le menton. Des téléphones à travers des entretoises sont fixés aux extrémités de l'arc transversal 11. Sur les parties frontale et occipitale du cerceau 1, sont placés et fixés rigidement deux isolateurs d'antenne 4. Des isolateurs d'antenne fixent des antennes 5 de type broche. Aux extrémités des antennes, il y a des douilles de réglage 13. Les bornes d'alimentation des deux antennes sont connectées par la ligne 7 (ligne l sur la Fig. 1, d), la ligne 6 relie l'entrée du récepteur à la ligne 7 via un té 10 (points 3 et 4 sur la figure 1, d). Le récepteur doit avoir une impédance d'entrée élevée (pour ne pas shunter la ligne). Un segment plus long de la ligne 7 sous une forme pliée (zigzag) est posé sur le cerceau 1.

Lors de la fabrication de la structure, il convient de rechercher une symétrie maximale autour de l'axe vertical passant par le centre de la frette. Le non-respect de cette exigence entraînera une distorsion de la symétrie dans le diagramme de rayonnement et des erreurs dans la détermination de la direction.

Riz. 3. Éléments du casque

Sur la fig. La figure 3 montre les dimensions des éléments qui constituent la base du casque. La taille S n'est importante que dans la mesure où elle détermine la distance en fractions de longueur d'onde de la ligne 7 entre l'antenne frontale et le point d'activation de la ligne 6. La taille géométrique du segment de ligne 7 est déterminée par

l₁=S/2e

où e est le facteur de vitesse. Pour un câble coaxial avec remplissage en polyéthylène, e = 1,51-1,52, donc, pour notre option l₁=70 millimètres. La longueur totale de la ligne est la moitié de la longueur d'onde moyenne, compte tenu du raccourcissement de l'onde dans le câble. Avec lav=2,07m l=680 mm.

Si vous ajoutez à la longueur totale l le long de la même longueur de 80 mm de chaque côté, cela augmentera l₁ jusqu'à 150 mm pour un positionnement plus pratique du té 10 à l'intersection des arcs.

Si le dispositif d'alimentation d'antenne pouvait être réalisé sans erreurs et électriquement strictement symétrique, la production serait terminée.

Cependant, cela ne peut pas être fait immédiatement, et aux points où la ligne b est connectée à la ligne 7, les tensions de signal des antennes ne sont pas égales en amplitude, ou le déphasage entre elles n'est pas égal à 180 °, lorsque la radio les ondes viennent de la direction "zéro". Cela et un autre ne permettent pas de recevoir la tension résultante égale à zéro. Ceci est illustré dans la fig. 4. Ici les vecteurs 1 et. 2 représentent respectivement les tensions issues des première et deuxième antennes, l'angle a est le déphasage. La tension résultante est un vecteur rouge. Sur la fig. 4, et les tensions 1 et 2 sont égales en amplitude, mais pas strictement déphasées, sur la fig. 4, b, les tensions sont en opposition de phase, mais leurs amplitudes ne sont pas égales entre elles, sur la fig. 4, les tensions ne sont pas déphasées et ne sont pas égales en amplitude. À toutes ces positions, la tension résultante est différente de zéro, et uniquement sur la Fig. 4, d il répond à nos exigences.

Fig.4. Diagramme vectoriel d'un dispositif d'alimentation d'antenne

Il n'est pas si simple de réaliser ces deux conditions dans un dispositif d'alimentation d'antenne réel, car lorsque, par exemple, la longueur de l'antenne change, la phase et l'amplitude du signal qui en provient changent simultanément. Au moins un ajustement supplémentaire est nécessaire, fournissant un changement uniquement dans la phase (ou uniquement dans l'amplitude). Seule la phase peut être modifiée en élargissant les axes des vibrateurs les uns par rapport aux autres (en modifiant la taille S) ou en modifiant le point de connexion de la ligne 6 à la ligne 7. La manière dont le point de connexion peut être structurellement modifié est illustrée à la fig. . 5 et 6.

Fig.5. Terminaison des extrémités du câble principal

La longueur totale du fil (sur la tresse) est de 840 mm. Les extrémités Dl, identiques des deux côtés, sont nécessaires à l'encastrement dans les isolateurs. Ici 1 est le conducteur central du câble, 2 est la partie saillante de son isolant en polyéthylène, 3 est une équerre recouvrant la tresse et soudée à celle-ci (elle sert de contact et de retenue de tresse). Ces supports doivent être soudés à l'arceau du casque. À une distance de 150 mm de l'extrémité du support 3 adjacente à l'antenne frontale, il convient de réaliser une coupe exposant le conducteur 1 sur environ 50 mm. La gaine du câble dans la section doit également être scellée dans les supports 3 et soudée à la plaque de cuivre (laiton) 4. Cette section servira plus tard de segment de ligne pour la compensation de phase.

Fig.6. Méthode de réglage de la phase du signal reçu

Sur la fig. 6 montre un tracé; casque qui héberge ce nœud. Ici 12 est un segment de l'arc transversal, 7 est un segment du cerceau. La frette et l'arc transversal sont solidaires l'un de l'autre et sont en contact électrique. La plaque 4 est fixée au cerceau avec des rivets 9 de sorte qu'il y ait un espace entre elle et le cerceau. Le câble 5 est posé le long du cerceau. La tresse de l'extrémité du câble de la ligne 6 est recouverte par le support 11 fixé sur la platine 10, le câble 6 est posé sur l'arc transversal 12 et la deuxième extrémité est reliée au récepteur. La plaque 10 est insérée serrée dans la fente formée par les pièces 4 et 7, les conducteurs centraux 1 et 8 sont connectés. La partie saillante de l'isolant en polyéthylène 13 protège le conducteur 8 d'un court-circuit avec la plaque 4. En déplaçant la plaque 10 le long de la fente, et avec elle le conducteur 8, il est possible de changer le point de commutation de la ligne 6, sélectionnant ainsi la phase souhaitée.

L'ajustement s'effectue en plusieurs étapes, par la méthode des approximations successives. En modifiant la longueur du vibrateur de l'une des antennes, ils essaient de choisir une position d'allumage des lignes telle que le signal à l'entrée du récepteur soit nul (ou ait un minimum net). Dans ce cas, le casque doit être correctement orienté vers l'émetteur. Les conducteurs de ligne ne doivent pas être touchés au moment de la mesure, afin d'éviter toute violation de la symétrie électrique du système. Une fois le résultat obtenu, vous devez corriger les dimensions et les positions obtenues. Les parties ouvertes des lignes (section) doivent être fermées avec un couvercle (il peut être diélectrique) et tous les segments de câble doivent être fixés avec du ruban isolant au cerceau et à l'arc.

Le cerceau et les arcs du casque peuvent être fabriqués à partir de ruban de cuivre ou de laiton, de vibrateurs d'antenne - à partir de ruban ou de fil flexible, d'isolateurs - à partir de n'importe quel diélectrique haute fréquence, presque tous les types de câbles coaxiaux peuvent être utilisés pour connecter les lignes. Conception fractionnée pratique de l'isolateur. La moitié intérieure de l'isolant est posée sur la partie saillante 2 (Fig. 5) du câble après que le support 3 a été soudé au cerceau. La partie extérieure de l'isolant est appliquée sur la partie intérieure après que le vibreur d'antenne a été soudé au conducteur central de la ligne. Il est possible de fixer les parties de l'isolateur les unes aux autres à l'aide de boulons.

Toutes les parties métalliques du casque doivent être en contact électrique les unes avec les autres, les tresses des lignes d'alimentation doivent être électriquement fermées aux parties du casque auxquelles elles sont contiguës ; la tresse de la ligne 6 (Fig. 2) doit être dessoudée sur le boîtier du récepteur. Pour maintenir la symétrie électrique de l'appareil, il est souhaitable de poser des segments de câble "inactifs" qui imitent exactement les lignes 7 et 6 (Fig. 2), mais sur les côtés opposés du casque.

Il est possible d'accorder le système d'antenne-alimentation uniquement à l'extérieur, à une distance de l'émetteur d'au moins 10-15 m, dans la section linéaire des caractéristiques du récepteur. Dans la zone de mesure, il ne doit pas y avoir de bâtiments et d'objets à partir desquels le signal de l'émetteur pourrait être réfléchi et arriver aux antennes depuis d'autres directions. La présence de ces reflets va dégrader la qualité de l'accordage voire le rendre impossible.

Fig.7. Diagramme d'antenne à différentes distances du "renard"

Pour les récepteurs dotés d'un dispositif à seuil (limité par un niveau de signal donné), le diagramme de rayonnement extrait du niveau du signal de sortie aura le caractère illustré à la Fig. 7, a - 7, successivement, à mesure qu'ils s'approchent du "renard".

Auteur: K. Kharchenko ; Publication : N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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