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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Place Quantenne. Options de configuration et de conception. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes HF Cet article traite des questions pratiques liées à la mise en place et à la conception d'une antenne carrée. réglage Dès la première étape de mise en place, il est nécessaire de symétrie et de coordination du doseur et du vibrateur « carré ». Pour les antennes à deux éléments avec une distance entre les éléments de 0.2 L, lorsqu'elles sont alimentées par un câble coaxial de 75 ohms, la plus populaire est l'utilisation d'un transformateur haute fréquence sur un anneau de ferrite. Des schémas et des conceptions de tels transformateurs ont été publiés à plusieurs reprises dans la littérature. Il convient seulement de rappeler que les transformateurs doivent avoir un écart suffisant entre les spires du fil (2-3 mm), isolés du noyau et être protégés de l'humidité. Pour les antennes à trois et quatre éléments avec une impédance d'entrée inférieure à 50 ohms (c'est-à-dire lorsque la résistance du chargeur dépasse l'impédance d'entrée), l'équilibrage et l'adaptation à l'aide d'une ligne d'accord - un dispositif d'adaptation gamma est le plus efficace. Les données initiales approximatives de ces appareils sont données dans le tableau. 1. Le diamètre du fil de ligne peut être identique à celui du cadre de l'émetteur (1,5-2,5 mm), la distance entre les fils du cadre et la ligne est comprise entre 5 et 10 cm.
Pour chaque gamme, il est souhaitable d'avoir un câble d'alimentation séparé avec son propre dispositif d'adaptation, car les diverses combinaisons, rendant difficile la mise en place, ne permettent pas d'obtenir une bonne adéquation sur toutes les gammes. Pour régler les antennes, un radioamateur doit disposer des instruments suivants : un compteur SWR, un générateur, un dipôle demi-onde, un récepteur ondes courtes avec un indicateur linéaire de la force du signal reçu, un atténuateur avec une atténuation totale allant jusqu'à 50 dB et commutation par pas de 3 dB. Le réglage de l'antenne doit commencer par déterminer la fréquence de fonctionnement du système dans son ensemble. Pour ce faire, connectez un compteur à l'espace dans l'alimentation et mesurez le ROS sur toute la plage tous les 50 kHz. Sur la base des données de mesure, un graphique est construit et la fréquence de réglage est déterminée sur la base de la valeur minimale. En modifiant la longueur du vibrateur, le SWR minimum est déplacé vers une fréquence donnée. Pour les antennes équipées de dispositifs d'adaptation gamma, la fréquence peut être modifiée dans une plage de ±30 kHz en modifiant la longueur de la ligne d'adaptation et la capacité du condensateur. Le réglage sur une fréquence donnée peut se faire à une petite hauteur (1-2 m) du sol (toit), en effectuant une correction de fréquence (moins 75 kHz pour 14 MHz et proportionnellement pour les autres gammes). Après cela, en élevant l'antenne à sa hauteur de travail, vous devez à nouveau vérifier le SWR pour chaque bande. Lorsqu'il est correctement configuré, le SWR doit être autour de l'unité à la fréquence centrale donnée de chaque bande. Aux bords de la plage, cela augmentera, et plus l'antenne aura d'éléments, plus il y en aura : deux éléments "carrés" dans la gamme 14 MHz - jusqu'à 1,2-1,3, trois éléments - jusqu'à 1,5-1,6, quatre -élément - jusqu'à 1,8 ,2-XNUMX. En effet, à mesure que le nombre d’éléments augmente, le système devient plus étroit. Par conséquent, en passant, les caractéristiques optimales obtenues à la fréquence de fonctionnement se détérioreront en cas de désaccord sur toute la plage. Cette dernière circonstance est plus importante qu'une augmentation du ROS, qui ne conduit qu'à une augmentation des pertes de puissance dans le départ, qui ont de faibles valeurs. Après avoir réglé l'antenne sur une fréquence donnée, vous pouvez passer à la deuxième étape - régler les éléments passifs, c'est-à-dire obtenir un diagramme de rayonnement. Il convient de noter que la qualité du système d'antenne dépend de ce travail. Par conséquent, le radioamateur ne doit pas s'arrêter aux premiers résultats satisfaisants et amener le réglage à la plus haute performance. Cette étape commence par le réglage du réflecteur pour supprimer au maximum le rayonnement en retour. Pour ce faire, à une distance d'au moins 2L à une hauteur égale à la hauteur du centre de l'antenne, installer un vibrateur demi-onde horizontal (à polarisation horizontale « carrée »), auquel un générateur accordé sur la fréquence de fonctionnement est connecté. Un récepteur est connecté au vibrateur « carré ». Après avoir pointé le « carré » avec le réflecteur vers le générateur, déplacez le cavalier de la boucle court-circuitée du réflecteur, obtenant ainsi la valeur de signal la plus basse dans le récepteur. Lors du réglage d'antennes à deux éléments, vérifiez le changement de SWR sur la plage. De même, réglez l'antenne sur d'autres gammes, après quoi le réglage du réflecteur et le changement de SWR sont vérifiés, à partir de la première gamme. Une telle série de réglages successifs doit être effectuée jusqu'à ce que les changements de paramètres lors de chaque réglage dépassent la précision de la mesure. En conclusion, le diagramme de rayonnement est pris et le rapport de rayonnement avant/arrière aux fréquences de fonctionnement de chaque plage est déterminé. Enfin, il est préférable de supprimer le schéma en utilisant les signaux des stations radio situées dans deux zones : proche (jusqu'à 10-15 km) et lointaine (800-2000 km). Les antennes à trois et quatre éléments sont configurées de la même manière. Le ou les réalisateurs sont réglés en fonction du signal maximum sur l'indicateur de sortie du récepteur, en tournant le « carré » vers le générateur. Il convient de garder à l'esprit que le réglage du ou des réalisateurs n'est pas aussi dramatique que le réglage du réflecteur et nécessite donc plus de temps et d'attention. Pour gagner du temps, il est utile d'utiliser un dispositif permettant de déplacer à distance les cavaliers des boucles court-circuitées, proposé par V. Begunov (UW3HY). voir "Radio", 1975. n° 7, p. onze. Les ondes courtes inexpérimentées, qui accordent des antennes directionnelles pour la première fois, doivent être mises en garde contre la caractérisation par des estimations de signal par d'autres radioamateurs. Le fait est que dans une telle évaluation, il est difficile de prendre en compte l'influence d'un certain nombre de facteurs objectifs et subjectifs qui peuvent finalement conduire à des conclusions erronées. S'il est décidé de mener une expérience, il faut s'assurer que : le passage de l'onde radio ne diffère en aucun phénomène anormal et aux deux points à la même heure de la journée (hors crépuscule) ; la polarisation des antennes est la même ; le correspondant a la capacité de mesurer le signal sur la section linéaire de son récepteur et l'indicateur de sortie, et la technique de mesure ne diffère pas de celle généralement acceptée ; des résultats reproductibles sont obtenus. Pour éliminer au moins certaines des causes subjectives, il est préférable de vérifier en parallèle les caractéristiques de l'antenne en mode réception. Une technique similaire peut toujours être utilisée pour régler l'antenne la plus simple - un « carré » à deux éléments. Avec ce réglage, des données statistiques sont collectées sur la mesure du rapport de rayonnement avant/arrière en mode réception de diverses stations fonctionnant à proximité de la fréquence de fonctionnement, à différentes longueurs de la boucle réflectrice court-circuitée, et sa longueur optimale est déterminée. Cette méthode a été testée à la station radio UA3CT et a donné de bons résultats. Cependant, pour obtenir des résultats fiables, il a fallu effectuer un grand nombre de mesures à des distances des correspondants de 800 à 2000 km. Chaque point a été reporté sur le graphique après moyenne. Les mesures ont été effectuées tous les 10 cm de la longueur du réflecteur. panache et proche de la valeur maximale du rapport de rayonnement avant/arrière - après 3 à 5 cm. Pour les antennes à plus de deux éléments, cette méthode ne convient pas, car il est impossible de capter les changements de signal de stations aléatoires lors du réglage du directeur. Variantes de "carrés" Voici quelques schémas d'antennes pratiques avec de courts commentaires, fournissant une solution aux problèmes de conception pour les radioamateurs eux-mêmes, en fonction de leurs capacités. Étant donné que le « carré » à deux éléments est très répandu et qu'il existe de nombreuses publications à son sujet (tant en URSS qu'à l'étranger), nous considérons qu'il est inapproprié de présenter des options d'antenne déjà connues. Nous nous limiterons à considérer une antenne à deux éléments à 14 MHz avec alimentation active du réflecteur, qui a été créée pour la première fois par les auteurs, testée en 1968 à la station radio UA3CT et a suscité l'intérêt de nombreux radioamateurs. Le principe de fonctionnement de cette antenne est que le courant d'alimentation du réflecteur est déphasé par rapport au courant d'alimentation du vibrateur d'un angle auquel nan est obtenu. le plus grand rayonnement d'énergie se fait vers la direction principale et le moins dans la direction opposée. L'antenne est représentée schématiquement sur la figure. La distance entre les éléments est de 0,2L. Le réflecteur et le vibrateur sont reliés par un morceau de câble coaxial dont la longueur et l'inclusion en antiphase dans le cadre assurent le déphasage requis. (Le calcul de la ligne de déphasage pour une antenne avec alimentation active du réflecteur est décrit dans l'article « Antenne à réflecteur actif » dans la revue « Radio ». 1968, n° 9. p. 17). L'alimentation est connectée au câble coaxial en un point strictement calculé.
Pour faire correspondre les impédances d'entrée des cadres, des dispositifs d'adaptation gamma installés dans leurs coins inférieurs ont été utilisés. Ces appareils ont une apparence quelque peu inhabituelle. Des deux côtés, deux boucles court-circuitées de 12-15 cm de large sont connectées aux cadres.Un fil est connecté au milieu du cavalier de l'une des boucles de réflecteur, qui, en passant par les entretoises isolantes parallèlement aux fils du boucle, à travers le condensateur C1 relie le cavalier à la ligne coaxiale résidentielle centrale. Exactement de la même manière, mais en déphasage, un vibreur est connecté. L'antenne est réglée sur la fréquence de fonctionnement en sélectionnant la longueur des boucles de vibration, le ROS minimum est obtenu à l'aide de deux dispositifs d'adaptation gamma et la suppression maximale du rayonnement de retour est obtenue en sélectionnant la longueur des boucles de réflecteur et la longueur du ligne coaxiale. Il convient de noter que le réglage d'une telle antenne nécessite de grandes compétences, de la patience et du temps. Après réglage de l'antenne, les caractéristiques suivantes ont été obtenues : gain -12 dB, rapport de rayonnement avant/arrière -30 dB, rapport de rayonnement avant/latéral - plus de 30 dB, suppression du lobe arrière - 20 dB en dessous du principal, SWR au fréquence de fonctionnement (14150 kHz) - 1,02. Parmi les carrés à trois éléments, le design le plus réussi a été créé par le radioamateur soviétique A.F. Kamalyagin (UA4IF). L'antenne est conçue pour fonctionner sur les bandes 14 et 21 MHz. Les données de conception de l'antenne sont données dans le tableau. 2. Son impédance d'entrée est d'environ 50 Ohms sur chaque plage, vous pouvez donc utiliser un câble de 50 Ohms comme alimentation, en le connectant directement au cadre ou (mieux) via un transformateur balun. Vous pouvez également utiliser un câble de 75 ohms, mais avec un appareil d'adaptation gamma. Il y a un chargeur séparé pour chaque gamme.
L'antenne a les caractéristiques de conception suivantes : gain par rapport à un radiateur isotrope - 11,5 dB à 14 MHz et 12 dB à 21 MHz ; rapport d'émission avant/arrière - environ 30 dB sur les deux bandes ; rapport d'émission avant/latéral - plus de 35 dB sur les deux bandes ; Le SWR aux fréquences de fonctionnement est d'environ 1. La prochaine antenne, qui, à notre avis, mérite attention, est un « carré » à trois éléments pour trois bandes, construit par le radioamateur américain WA7NFH. Ses données sont également données dans le tableau. 2. L'impédance d'entrée d'une telle antenne sur toutes les bandes est inférieure à 50 Ohms, il est donc conseillé d'utiliser un dispositif d'adaptation gamma. L'auteur a utilisé un transformateur spécial sur un anneau de ferrite, qui assure l'adaptation de toutes les gammes (SWR = 1) avec un câble coaxial de 50 ohms. L'antenne présente d'assez bonnes caractéristiques sur les bandes 21 et 28 MHz, des caractéristiques satisfaisantes sur la bande 14 MHz et des dimensions très compactes (la longueur de parcours n'est que de 4,88 m). Les paramètres de l'antenne WA7NFH, déterminés par calcul, respectivement à 14, 21 et 28 MHz, sont les suivants : gain par rapport à un radiateur isotrope - 10, 11,5 et 12 dB, rapport de rayonnement avant/arrière - 27, 30 et 28 dB. La dernière antenne carrée à trois éléments qui, selon nous, devrait être présentée (à titre d'exemple négatif) est la carrée à trois éléments de 14 et 21 MHz construite par Canadian Ham VE7DG (voir tableau 2). L'auteur de l'antenne a inversé la place des réflecteurs et des directeurs, de sorte que sur la gamme 14 MHz, le rapport de rayonnement avant/arrière n'est que de 15 dB. à 21 MHz-25 dB. Parmi les systèmes d'antennes de type carré à quatre éléments, le plus populaire est l'antenne WOAIW avec la même distance entre les éléments (3,05 m), conçue pour fonctionner à 14, 21 et 28 MHz (voir tableau 3). Son impédance d'entrée sur les gammes 14 et 21 MHz est d'environ 50, sur la gamme 28 MHz elle est d'environ 40 Ohms. L'auteur suggère de connecter directement un câble de 50 ohms à 14 et 21 MHz, et à 28 MHz via un morceau de câble coaxial de 175 ohms de 75 cm de long.
L'antenne présente des caractéristiques optimales à 21, bonnes à 28 et satisfaisantes à 14 MHz. Cependant, ces caractéristiques « satisfaisantes » sont comparables aux caractéristiques optimales d’un « carré » à trois éléments. Ceci, ainsi qu'une conception symétrique très simple, sont évidemment les raisons de la grande popularité de l'antenne W0AIW parmi les radioamateurs. Une autre particularité potentielle de cette antenne est à noter : elle peut accueillir un « carré » à deux éléments à 7 MHz avec une distance entre éléments de 0,2L. La liste des options pour les "carrés" pourrait être poursuivie (des conceptions d'antennes à cinq et six éléments ont été développées), mais il nous semble que ce n'est pas nécessaire, car les principales conclusions et recommandations auxquelles les auteurs sont parvenus résultat d'expériences et de calculs sont assez bien illustrés. littérature
Publication : cxem.net
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