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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Comment alimenter une antenne cadre raccourcie. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes VHF Récemment, l'intérêt pour les antennes en boucle a augmenté. Si auparavant de telles antennes étaient utilisées relativement rarement, elles sont maintenant utilisées comme antennes pour les systèmes de communication mobile, les systèmes d'alarme antivol, etc. Le principal avantage de telles antennes est l'influence nettement moindre de l'environnement sur les paramètres de l'antenne cadre, ce qui dans certains cas est décisif lors du choix d'une antenne. Cependant, il est très difficile d'utiliser de telles antennes avec des dimensions en rapport avec la longueur d'onde L dans la bande KB. Par conséquent, il est particulièrement intéressant d'utiliser des antennes cadre avec un périmètre S inférieur à la longueur d'onde L. De telles antennes peuvent également être utilisées comme antennes supplémentaires, conciliées avec leur directivité unidirectionnelle, et installées dans des fenêtres, des loggias, des balcons, ainsi que dans le cadre d'antennes directionnelles complexes dans les bandes HF basse fréquence. L'élément principal de telles antennes est un cadre dont le périmètre S est inférieur à la longueur d'onde. Pour le placement sur les fenêtres, les balcons, la forme de cadre la plus pratique est rectangulaire. Considérons une telle trame de périmètre S égal à la longueur d'onde L, située dans le plan vertical [I]. Lorsqu'une telle antenne est alimentée du côté des éléments verticaux, ces deux éléments sont excités en phase et des ventres de courant et des nœuds de tension sont situés sur eux. Les éléments horizontaux avec des ventres de tension, à leur tour, sont excités en déphasage. Les éléments verticaux peuvent être représentés comme deux vibrateurs parallèles aux extrémités recourbées, placés à une distance de L/4 et excités dans la même phase. Du fait de l'addition des champs de ces vibrateurs, excités en phase, l'intensité maximale du champ dans le plan horizontal se situe dans les directions de l'axe du cadre, situé perpendiculairement au plan de l'antenne cadre. Une telle image de la distribution des courants et des tensions le long de la boucle, considérée pour le cas de S = L, est conservée même avec une légère diminution de S par rapport à L. Avec une nouvelle diminution de la taille de l'antenne cadre, le courant la distribution le long du périmètre de la boucle change, et avec une réduction significative de la taille par rapport à L ( S/L<0,25), au lieu des nœuds et ventres de courant, une distribution de courant uniforme apparaît (le courant ne change presque pas le long de la boucle) . Dans ce cas, le courant circule dans une direction à chaque instant, par conséquent, il est en phase, et donc le rayonnement de tous les éléments situés à l'opposé du cadre est ajouté dans l'espace en antiphase, menant, contrairement à un cadre pleine grandeur , à une intensité minimale dans la direction de l'axe de la monture. Ainsi, du point de vue de ses propriétés rayonnantes, une telle carcasse s'avère similaire à une inductance ordinaire, que l'on ne peut faire rayonner qu'en augmentant significativement son facteur de qualité Q et en augmentant le courant. Cependant, l'efficacité d'une telle antenne rayonnante sera très faible en raison de la faible résistance au rayonnement R-rayonnement, et, par conséquent, la puissance rayonnée par l'antenne Rizl est également faible [2]. Par conséquent, il est plus approprié d'utiliser des antennes avec un facteur de vitesse de 0,25<K<1 (K=S/L), qui, malgré la baisse d'efficacité par rapport à un cadre de taille réelle, rayonnent bien et ont un rayonnement maximal en la direction de l'axe du cadre. Une façon de réduire la fréquence de résonance d'une antenne cadre consiste à inclure une capacité aux points de l'antenne qui ont la tension antiphase maximale [4]. Dans ce cas, une réduction significative de la fréquence de résonance est possible. Dans le même temps, une telle diminution de la fréquence de la boucle, qui permet de l'utiliser à des fréquences plus basses, entraîne une diminution du rapport S sur L, et, par conséquent, une diminution significative de la résistance au rayonnement Rizl , déterminé [197] par le rapport Kizl=4(S/L)1,3 . Dans ce cas, il n'est pas possible de brancher directement le câble sur le cadre pour l'alimenter, comme c'est souvent le cas lors de l'utilisation de cadres pleine grandeur. Pour faire correspondre le cadre avec le câble à un petit Kizl, une correspondance en Y ou en O est utilisée [1]. Le schéma d'une antenne cadre avec une capacité de raccourcissement et une adaptation en y est illustré à la Fig. XNUMX.
Dans la variante considérée d'excitation des éléments verticaux, les points aux points médians des éléments horizontaux A et B ont une tension antiphase minimale. Cela signifie également que la résistance entre ces points est très importante (de l'ordre de plusieurs kilo-ohms). L'antenne peut être alimentée en incluant un circuit résonnant à ces points, qui a également une grande résistance à la fréquence de résonance. Dans ce cas, l'adaptation de l'antenne avec la ligne d'alimentation s'effectue en sélectionnant le rapport de transformation lors de la connexion du câble à une partie des spires du circuit résonnant. En plus de l'autotransformateur, la connexion par transformateur du câble et du circuit est possible à l'aide d'une bobine de couplage. Outre la possibilité d'excitation et d'adaptation, l'inclusion du circuit aux points A et B permet également de réduire la fréquence de résonance naturelle de l'antenne cadre en raison de la capacité qui fait partie du circuit résonnant parallèle. Dans ce cas, la valeur de la capacité du circuit résonnant dans l'antenne accordée s'avère un peu plus grande que dans le cas d'un seul circuit accordé sur la même fréquence. Un circuit d'antenne avec un circuit résonant est illustré à la Fig. 2.
Pour tester l'efficacité de l'appariement et du raccourcissement des antennes, deux antennes cadres rectangulaires de périmètres S=5,6 m et S=12,8 m ont été réalisées à l'aide d'un circuit résonant.Les deux antennes ont été constituées de fil de cuivre de 2 mm de diamètre et installées dans la fenêtre ouverture et sur le balcon Immeuble de neuf étages. Les antennes ont été accordées et adaptées au câble de 50 ohms de deux manières : avec un condensateur de raccourcissement avec une correspondance en Y et à l'aide d'un circuit résonnant. Les fréquences de résonance calculées de ces trames sont de 53 et 23 MHz, et les expérimentales sont de 38 et 21,2 MHz, respectivement. Le décalage de la fréquence de résonance par rapport à la valeur calculée s'explique par la capacité importante entre les éléments de la charpente et les éléments métalliques : robinetterie, évacuations, garde-corps de balcon, etc. La détermination expérimentale de la fréquence de résonance des boucles a été réalisée par un générateur G4-18 et un indicateur de champ (pour un fonctionnement à des fréquences supérieures à 35 MHz, une diode est allumée en parallèle avec la sortie du générateur de 0,1 ... 1 V , et l'antenne est accordée en utilisant la 2e harmonique de la fréquence du signal). Le circuit résonnant de la 1ère antenne est constitué d'une inductance de diamètre 35 mm, contenant 5 spires de fil de d=2 mm (longueur d'enroulement -20 mm), et d'un condensateur variable 12...495 pF. La connexion du transformateur a été réalisée par une bobine de couplage constituée de 1 tour et à une fréquence de 14 MHz - à partir de 2 tours situés à la surface de la bobine du circuit résonnant. L'inductance de la bobine de couplage est compensée par la capacité C2. Le circuit résonant inclus dans la seconde antenne était constitué d'une inductance de diamètre 35 mm, contenant 29 spires de fil d = 65 mm (longueur d'enroulement - 3 mm) et d'un condensateur. La bobine de communication avait XNUMX spires de fil d = XNUMX mm. Les fréquences de résonance des antennes, les dimensions et les paramètres des éléments d'adaptation sont donnés dans le tableau.
Il a été constaté que lors de l'utilisation à la fois des systèmes de réglage et d'adaptation, une valeur SWR relativement faible est obtenue (approximativement la même pour différentes méthodes d'adaptation), mais le processus d'adaptation et de réglage est très différent. Lors de l'utilisation d'une capacité de raccourcissement et d'une correspondance en y, ce processus semble plutôt compliqué et se compose de plusieurs étapes : régler le cadre à la fréquence de résonance requise, puis modifier séquentiellement la longueur de la boucle, la distance à laquelle elle se trouve et la capacité, compensant l'inductance de boucle, accompagnée d'un réglage de la fréquence de résonance et d'un contrôle SWR. Un tel processus de coordination et d'ajustement pose des difficultés importantes, surtout en l'absence d'expérience suffisante. L'adaptation avec un circuit résonant est beaucoup plus simple : l'antenne est accordée en modifiant la capacité du circuit résonant, puis en modifiant le rapport de transformation, la valeur SWR minimale est définie (il est parfois nécessaire d'activer la capacité C2, qui compense pour l'inductance L2.) SWR inférieur, l'efficacité de l'antenne en tant que système rayonnant est déterminée principalement par l'efficacité. Si la plupart des antennes pleine grandeur ont ce paramètre, qui détermine Rizl Rizl
est proche de 1, alors pour des antennes raccourcies avec une résistance au rayonnement Rred comparable à Rpot, le rendement s'avère significativement réduit. Par conséquent, il faut toujours se rappeler que les antennes fortement raccourcies, au lieu du rayonnement, convertissent l'énergie d'entrée en énergie thermique. Quelle que soit la méthode d'adaptation et de réglage, les antennes raccourcies s'avèrent être à bande étroite et nécessitent un ajustement lorsque la fréquence change. Et si pour une antenne avec correspondance en y et une capacité de raccourcissement, le processus de réglage nécessite de répéter presque toutes les étapes ci-dessus avec un changement de fréquence, alors pour une antenne avec un circuit résonant, le processus de réglage est réduit à un petit changement de la capacité du circuit résonant. Cela rend ces antennes très pratiques, en particulier lorsqu'un élément d'accord est disponible. littérature 1. Rothammel K. Antennes. - M. : Energie, 1969
Auteurs : M. Anisimov (UA3POC), M. Anisimov (UA3PML), Tula ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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