Antennes de petite taille des stations portables de communication SV. Partie 2. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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

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5. Antennes fouet résonnantes prolongées par inductance

Dans les radios CB portables et mobiles, des antennes d'une longueur de 30 à 100 cm pour les radios portables et jusqu'à 1,5 mètre pour les radios mobiles sont utilisées. Après avoir calculé la résistance d'entrée des parties actives de telles broches courtes pour une fréquence de 27 MHz, nous obtenons des valeurs de 0,5 Ohm pour 30 cm à 10 Ohm pour 1,5 M. Bien sûr, il est déraisonnable de connecter des broches aussi courtes à l'étage de sortie de l'émetteur sans coordination appropriée. Premièrement, l'efficacité d'une telle broche en tant qu'antenne est faible, et deuxièmement, faire correspondre la faible résistance de la broche avec l'étage de sortie de l'émetteur est très difficile. La solution la plus rationnelle pour résoudre ce problème était que la broche faisait partie d'un système complexe, qui est une antenne raccourcie. Ci-après, l'efficacité de la broche dans un tel système est considérée.

L'antenne fouet classique est un vibrateur quart d'onde et un système de mise à la terre en dessous. Dans le cas le plus simple, le système de mise à la terre est un système de balances quart d'onde. Naturellement, il est difficile d'utiliser un tel système pour une station portable. Par conséquent, ils essaient de raccourcir l'antenne et les contrepoids. Le plus simple dans ce cas est d'inclure une bobine d'extension dans l'antenne. Mais même ici, la question est de savoir à quel point de l'antenne inclure une bobine d'extension pour un effet maximal. Le corps de la station joue le rôle du système de contrepoids.

Vous devez immédiatement faire attention à la manière la plus inefficace d'allonger une antenne courte - l'inclusion d'une bobine d'extension dans sa base (Fig. 9). Le courant maximum traversant l'antenne est à sa base. De la théorie des antennes, on sait que pour obtenir le rayonnement maximal de l'antenne et, par conséquent, son efficacité maximale, il faut assurer le courant maximal dans l'élément rayonnant de l'antenne et la tension maximale à son élément rayonnant. fin. Ici, le courant maximal circule à travers la bobine, de sorte que l'interaction maximale avec le milieu se produit à travers la bobine.

L'avantage d'une antenne avec une bobine d'extension à la base est que, en raison de la grande capacité de la broche, ces antennes ont une bande passante relativement large, leur permettant de fonctionner dans l'ensemble des bandes MW ou amateur.

Un autre type d'antenne est une antenne prolongée par une bobine en son milieu (Fig. 10). Ici, une intensité de courant importante est déjà atteinte à la base de l'antenne, la partie supérieure de la broche joue le rôle d'une charge capacitive. En raison de l'augmentation de la capacité du terminal, la bande passante de l'antenne augmente jusqu'à une valeur qui lui permet de fonctionner dans toute la gamme MW, et son efficacité augmente également de manière significative.

La broche de la bobine est l'élément rayonnant principal, elle doit être la plus épaisse possible, d'autant plus qu'elle contient également la bobine d'extension. La broche après la bobine est déjà une charge capacitive. Il peut être rendu plus fin. Le fait de placer une charge capacitive même faible à l'extrémité d'une telle antenne augmente l'efficacité de son fonctionnement, mais réduit la résistance mécanique.

Vous devez également faire attention au fait qu'en principe, avec la mauvaise "masse" qui se produit dans les stations de radio portables, tous les types d'antennes courtes fonctionnent également mal et il n'y a pas de différence significative dans leur utilisation. Mais déjà connecter un contrepoids quart d'onde montre une différence dans l'efficacité des différents types d'antennes. L'effet est également observé dans les autoradios mobiles, où la carrosserie de la voiture est un sol efficace.

La résistance d'une antenne verticale quart d'onde idéale - une pointe sur une surface conductrice idéale - est de 36 ohms. La résistance d'une antenne MW raccourcie idéale, en fonction du degré de son raccourcissement, est de 10 ... 20 ohms. Étant donné que la véritable "masse" de telles antennes est loin d'être idéale, dans le cas général, de telles antennes peuvent être appariées à la fois avec le câble d'alimentation coaxial de l'antenne dans une station de voiture mobile (un câble de 50 ohms est généralement utilisé ici) , et avec l'étage de sortie d'une station radio portable, une mauvaise "masse" qui fait monter la résistance d'une antenne courte à 50...100 Ohms.

6.Conceptions pratiques d'antennes fouet prolongées par inductance

Fondamentalement, toutes les antennes raccourcies des stations de radio portables ont la forme illustrée à la Fig. 11. Une bobine d'une inductance d'environ 2 μH et une broche d'une longueur d'environ 120 cm constituent un système d'antenne fonctionnant dans la bande des 27 MHz. Et seules l'efficacité de l'antenne et sa bande passante dépendent de la conception différente de la bobine et de la broche. L'antenne illustrée à la fig. 7 est donné dans de nombreuses autres sources antérieures [7, 8,9, 10, XNUMX].

Lors du test des antennes de [7, 8], une bobine d'extension identique de 2 μH a été utilisée pour elles et les résultats suivants ont été obtenus.

Impédance d'entrée avec un contrepoids quart d'onde - 35 Ohm, avec un boîtier de station radio - 80 Ohm. Bande passante à mi-puissance (-3 dB) - 600 kHz avec un contrepoids, 750 kHz avec un corps de station radio. L'influence humaine exercée sur cette antenne est faible et sa réactivité est faible. Le décalage de fréquence lorsqu'un contrepoids quart d'onde était connecté atteignait 700 kHz.

Lors du test de l'antenne de [9], où la longueur de la broche était de 80 cm, la bobine d'extension était de 18 tours de fil PEL 0,55, enroulé sur un cadre d'un diamètre de 4 mm, tour à tour, les résultats suivants ont été obtenus.

Impédance d'entrée avec un contrepoids quart d'onde - 60 Ohm, avec un boîtier de contrepoids de station radio - 1100m.

La bande passante avec un contrepoids quart d'onde est de 800 kHz, avec le corps de la station - 900 kHz. Le décalage de la fréquence de résonance lorsque le contrepoids est connecté est de presque 1 MHz.

Lors du test de l'antenne de [10] avec une longueur de broche de 0,8 ... 1,2 m, la bobine d'extension était de 25 tours de fil PEL 0,35 enroulé sur un cadre d'un diamètre de 5 mm tour à tour, des résultats similaires à l'antenne de [ 9].

Les antennes courtes - jusqu'à 50 cm de long sont particulièrement intéressantes.De plus, ces antennes ne sont pas si nettement inférieures dans la portée de communication aux antennes longues - environ 1 m de long.

L'antenne de [11] est une broche de 45 cm de long avec une bobine d'extension contenant 60 spires de fil PEL 0,5 sur un cadre de 5 mm de diamètre, bobiné rond à rond. Lors du test d'une telle antenne, les résultats suivants ont été obtenus.

Avec un contrepoids quart d'onde, l'impédance d'entrée est de 75 ohms, la bande passante est de 700 kHz. Avec le corps de la station en contrepoids, l'impédance d'entrée est de 120 ohms, la bande passante est de 900 kHz. Le décalage de fréquence de résonance lorsqu'une balance quart d'onde était connectée était de 1,2 MHz. L'influence humaine sur l'antenne est plus élevée que dans les longues antennes.

L'augmentation de l'impédance d'entrée et l'expansion de la bande passante d'une antenne courte (45 cm) par rapport à une longue (1 m) indiquent que la bobine d'extension d'une antenne courte est de mauvaise qualité. Mais une augmentation du facteur de qualité de la bobine d'extension a peu d'effet sur l'efficacité d'antennes aussi courtes. La connexion d'un contrepoids décale la fréquence de résonance de l'antenne vers le haut. Pour un fonctionnement efficace de la station radio lors de la connexion d'un contrepoids, dans ce cas, il est nécessaire de prévoir le réglage en ligne de l'inductance de la bobine d'extension.

Il est souhaitable dans les émetteurs-récepteurs lors de la commutation de la broche d'antenne d'utiliser différentes inductances d'extension pour le récepteur et l'émetteur. Cela vous permet d'adapter de manière optimale la broche pour la réception et la transmission. Naturellement, si la résistance de l'entrée du récepteur et de la sortie de l'émetteur diffère de manière insignifiante, une bobine d'extension peut être supprimée, car dans ce cas, le décalage de la fréquence de résonance du système lors de la commutation RX / TX est faible. Mais ici, il est déjà nécessaire de décider à partir des conditions pratiques ce qui est le plus facile - commuter les bobines d'extension ou amener les entrées de l'émetteur et du récepteur à la même valeur. Dans les équipements "propriétaires", ils s'efforcent d'obtenir ce dernier, bien qu'il existe des options avec le réglage de l'entrée du récepteur lors de la commutation de l'antenne. Dans les équipements faits maison dans la bande 27 MHz, la question de l'adaptation des antennes dans les modes de réception et d'émission n'est souvent pas prise en compte, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité des radios portables.

Dans [12], une antenne avec une longueur d'épaule de 110 mm et une bobine d'extension au centre, ayant 130 spires de fil PEL 0,15, enroulées spire à spire sur un cadre de 6 mm de diamètre, est décrite. Lorsqu'elle a été testée, cette antenne a montré les résultats suivants. Avec un contrepoids quart d'onde, l'impédance d'entrée était de 90 ohms, la bande passante était de 400 kHz, avec le contrepoids de la station radio, l'impédance d'entrée était de 140 ohms, la bande passante était de 600 kHz. Le décalage de la bande passante lors de la connexion d'un contrepoids quart d'onde était de 900 kHz. L'ajout d'une charge capacitive illustrée à la fig. 13, a permis de réduire le décalage de fréquence lors de la connexion de contrepoids à 600 kHz. La bande passante a augmenté de 50 kHz dans les deux cas. L'impédance d'entrée a diminué - avec un contrepoids, elle est devenue 75 ohms, avec le corps de la station - 90 ohms. L'intensité du champ a augmenté de 1,3 fois. Tout cela témoigne des avantages de la charge capacitive pour ces types d'antennes. Il convient de noter que la charge capacitive illustrée à la Fig. 12, mais malheureusement, il est plus difficile à mettre en œuvre en pratique que la charge de la Fig. 13.

Une comparaison des valeurs de champ générées par une antenne avec une inductance centrale et une inductance d'extension à la base a montré qu'en pratique, une antenne avec une inductance centrale, égale en hauteur à une antenne avec une inductance à la base, crée une intensité de champ d'environ 1,4 ... 1,6 fois grande. En ajoutant une charge capacitive, les avantages d'une telle antenne sont encore améliorés. Les mesures ont été réalisées avec des balances quart d'onde. Lors de l'utilisation du corps radio comme contrepoids, l'avantage de l'antenne avec une inductance centrale était plus faible, l'intensité du champ n'était que 1,2 fois supérieure à celle générée par l'antenne avec une inductance à la base. Cela suggère que pour les stations portables, il n'y a pas beaucoup de différence dans le type d'antenne fouet utilisé, mais pour les stations mobiles, il est préférable d'utiliser une antenne avec une inductance de charge centrale. Dans tous les cas, il est souhaitable d'utiliser une charge capacitive, même sous la forme d'une boule d'un diamètre de 5...20 mm. Une charge capacitive a également un effet lorsqu'elle est utilisée avec une antenne avec une inductance d'extension à la base.

En pratique, pour les stations portables, des antennes en fil de cuivre épais d'un diamètre de 2 ... 2,5 mm peuvent être utilisées. Une antenne de plus petit diamètre est moins résistante mécaniquement et a un rendement moindre. Pour la fabrication d'antennes pour les stations de véhicules mobiles, vous pouvez utiliser des "waders" courts ou des antennes appropriées des stations de radio de l'armée de la longueur et, surtout, de la résistance appropriées.

7. Antennes fouet non résonnantes

Les antennes fouet non résonnantes sont les plus inefficaces de toutes les antennes fouet courtes disponibles. Ils perdent en intensité de champ de 2 à 3 fois pour fouetter des antennes de même longueur avec une inductance d'extension ; ces antennes sont beaucoup plus insensibles à l'influence humaine. Mais ils sont toujours utilisés, cependant, principalement dans seulement deux types d'émetteurs.

L'utilisation de telles antennes non résonnantes n'est justifiée que dans les jouets simples, dont la portée de communication n'est pas supérieure à 50 ... 100 m.Pour une communication plus efficace, il est nécessaire d'utiliser uniquement une antenne résonnante, bien que le découplage des cascades pour les circuits les plus simples doivent être placés devant. Comme le montre l'expérience, les stations de radio simples occidentales, qui consomment plus d'énergie que les colibris domestiques, mais fonctionnent sur des antennes non résonnantes, offrent une portée de communication beaucoup plus courte.

Le troisième cas d'utilisation d'antennes courtes non résonnantes est la construction incorrecte de l'étage de sortie de l'émetteur avec ses circuits d'adaptation d'antenne. En conséquence, lorsqu'une antenne résonnante normale y est connectée, qu'elle soit de taille normale ou raccourcie, elle s'auto-excite. Bien que de tels émetteurs aient souvent une boucle P en sortie, son fonctionnement est inefficace.

8. Antennes à boucle magnétique des stations de radio portables MW

Je n'ai vu d'antennes à boucle magnétique dans aucune des radios CB portables. Mais cela ne signifie pas que leur utilisation dans ce type de stations de radio n'est pas pratique. J'ai fabriqué des antennes à boucle magnétique pour la bande 27 MHz avec les dimensions indiquées sur la fig. Quatorze.

L'antenne a montré les résultats suivants. Impédance d'entrée - 75 ohms, avec une très faible réactance. Bande passante - 600 kHz. L'antenne était constituée d'un fil de cuivre isolé de deux millimètres de type PEL, le condensateur d'accord à air était monté sur une base en fibre de verre. L'antenne s'est avérée très insensible à l'influence d'une personne et de contrepoids.

Étant donné qu'une telle antenne rayonne principalement la composante magnétique de l'onde électromagnétique, elle ne peut pas être strictement comparée en termes d'indicateur tel que le niveau d'intensité de champ avec une antenne fouet, car cette dernière rayonne principalement la composante électrique de l'onde électromagnétique, et les mesures de la broche doivent être effectuées en fonction de la composante électrique de l'EMW et des cadres - en fonction de la composante magnétique de l'EMW.

Les deux antennes représentées sur la Fig. 14 ont été connectés aux stations radio Kolibri-M et la portée de communication a été testée en comparaison avec l'antenne hélicoïdale standard. Il s'est avéré que, toutes choses étant égales par ailleurs, la portée de communication lors de l'utilisation d'antennes magnétiques était au moins 1,5 fois supérieure dans les zones ouvertes et 2 à 3 fois supérieure dans les conditions urbaines. Dans ce cas, la directivité de l'antenne magnétique a eu un effet significatif.

Auteur : I. Grigorov (RK3ZK, UA3-113) ; Publication : cxem.net

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