Категория: Антенны

Схема такой антенны показана на рисунке 1. Антенна состоит из штыря длиной LA и минимум четырех противовесов длиной LP. Для эффективной работы вертикальной антенны, штырь которой не настроен в резонанс с излучаемым ей сигналом, необходимо чтобы электрическая длина штыря была не менее 1/8 длины волны.

Следовательно для того чтобы антенна работала в любительских диапазонах 6-80 метров, достаточно, чтобы длина её вертикальной части была равна 5 метров. Как указывается во многих радиолюбительских источниках, для работы такой вертикальной многодиапазонной антенны необязательно использовать резонансные противовесы, которые, безусловно, улучшают работу антенны, но в то же время значительно усложняют её конструкцию.

Вполне достаточно четырех противовесов длиной равной высоте штыря. Антенна запитывается через открытую линию волновым сопротивлением 300-600 Ом любой разумной длины через какое-либо известное согласующее устройство.

До сих пор среди радиолюбителей нет единого мнения, какой длины штырь необходимо использовать для создания такой антенны. Есть два мнения о длине штыря. Первое, что штырь должен иметь резонансы на верхних любительских диапазонах, на которых используется антенна, и другое, что не обязательно чтобы штырь имел резонансы на диапазонах работы антенны.

Поскольку штырьевая антенна питается через открытую линию, и антенно-фидерная система требует согласования с низкоомным выходным сопротивлением трансивера посредством согласующего устройства, то теоретически нет разницы используется резонансная штырьевая антенна либо резонанс штыря лежит вне любительского диапазона и, следовательно, будет требоваться компенсация реактивностей антенны посредством согласующего устройства.

На практике может даже оказаться, что эффективнее будет работать не резонансная антенна, питаемая по двухпроводной линии, вследствие усреднения её параметров при работе на нескольких диапазонах. Антенна резонансной длины обязательно будет иметь на каком-либо любительском диапазоне входное сопротивление несколько кОм, т.е. будет узел напряжения на её входе, что может усложнить согласование штыря с линией передачи и далее с согласующем устройством на резонансном диапазоне. Поскольку все же число сторонников резонансных и не резонансных штырьевых многодиапазонных антенн почти одинаково, разберем оба варианта.

Классической не резонансной конструкцией многодиапазонного вертикального штыря необходимо признать антенну WB6AAM. Эта антенна и её противовесы имеют длину равную 6,1 метра. В таблице 1 приведены значения коэффициента усиления этой антенны относительно четвертьволнового несимметричного вибратора работающего на сравниваемом диапазоне.

Таблица 1
Как видно из этой таблицы, параметры этой антенны весьма хороши на диапазонах 6-20 метров, удовлетворительны при работе в диапазонах 30-50 метров, и антенна может быть использована для вспомогательной работы на диапазоне 80 метров.

Антенна, работающая в резонансном режиме на диапазонах 10 и 20 метров с высотой вертикальной части и длиной противовесов по 508 см. Эта антенна работает менее эффективно чем антенна WB6AAM из-за того, что её высота немного меньше. Антенна с длиной вертикальной части 10 метров и тремя противовесами.

Эта антенна вследствие относительно большой длины вертикальной части может обеспечить работу не только на диапазонах 10-80 метров, как указано в её описании, но и на диапазоне 160 метров. Усиление её будет примерно в полтора раза больше чем вертикальной антенны WB6AAM (см. табл. 1), и конечно при наличии достаточного места для размещения антенны, и материалов, лучше использовать антенну с длиной вертикальной части 10 метров.

Двухпроводная линия передачи для питания антенн этого типа может быть самодельной, можно использовать стандартный ленточный кабель, например типа КАТВ. При мощности подводимой к антенне не превышающей 100 Вт можно использовать в качестве линии передачи телефонный провод ТРП, более известный среди радиолюбителей как лапша. К сожалению ТРП при эксплуатации под действием атмосферных условий обычно через несколько лет выходит из строя из-за разрушения изоляции.

Именно из-за дефицита открытых линий передачи, радиолюбители предпринимают попытки запитать такую антенну через коаксиальный кабель с использованием различных согласующих устройств, расположенных непосредственно на штыре антенны. Наиболее удачное такое согласование было предложено UA1DZ.

Частота = 1,82 МГц

Среднеквадратичное базовое напряжение = 4501 В при -89,81 град.

Пиковое напряжение = 6364,4 В
Ток = 6,558 А при 0,0 град.
Импеданс = 2,325 — Дж 686,3 Ом
Мощность = 100 Вт
КСВ (система 50 Ом) > 100 (система 200 Ом) > 100

Среднеквадратичное базовое напряжение = 849,9 В при -87,91 град.

Пиковое напряжение = 1201,75 В
Ток = 3,221 А при 0,0 град.
Импеданс = 9,641 — J 263,7 Ом
Мощность = 100 Вт
КСВ (система 50 Ом) > 100 (система 200 Ом) = 56,848

Среднеквадратичное базовое напряжение = 2069 В при -89,5 град.

Пиковое базовое напряжение V = 2926 В (без шляпы напряжение 6400 В)

Ток = 5,486 А при 0,0 град.
Импеданс = 3,322 — Дж 377,1 Ом
Мощность = 100 Вт
КСВ (система 50 Ом) > 100 (система 200 Ом) > 100

Среднеквадратичное базовое напряжение = 45,46 В при -28,49 град.

Базовое пиковое значение V = 64,3 В

Ток = 2,503 А при 0,0 град.
Импеданс = 15,97 — Дж 8,664 Ом
Мощность = 100 Вт
КСВ (система 50 Ом) = 3,236 (система 200 Ом) = 12,551

Среднеквадратичное базовое напряжение = 804,6 В при -88,63 град.

Пиковое базовое напряжение V = 1138 В (без шляпного напряжения было 6400В)

Ток = 5,214 А при 0,0 град.
Импеданс = 3,678 — Дж 154,3 Ом
Мощность = 100 Вт
КСВ (система 50 Ом) > 100 (система 200 Ом) = 86,729

Среднеквадратичное базовое напряжение = 414,8 В при 83,99 град.

Пиковая база V = 586,53 В

Ток = 2,303 А при 0,0 град.
Полное сопротивление = 18,86 + Дж 179,2 Ом
Мощность = 100 Вт
КСВ (система 50 Ом) = 37,035 (система 200 Ом) = 19,155

Тип. -8 дБмкВ/м / 10 МГц Средний детектор Полоса пропускания 9 кГц

Более подробная информация представлена ​​на диаграммах далее в этом руководстве.

Пример 2
Уровень мощности на приемнике	-50 дБм
плюс коэффициент антенны (тип. )	117 дБ
Уровень напряженности электрического поля	67 дБмкВ/м

Показания напряжения приемника непосредственно в вольтах (мВ, мкВ). Напряжение умножается на 3,16, чтобы получить напряженность электрического поля в В/м.

VAMP 9243 оптимизирован для обеспечения минимального внутреннего шума. Шум является пределом измерения слабых сигналов. Внутренний шум характерен для всех практических усилителей, но эта проблема очень сильно влияет на монопольный усилитель.

Причина в том, что намеренно отсутствует согласование между стержнем и усилителем, потому что чрезвычайно высокий импеданс необходим, чтобы коэффициент антенны (коэффициент преобразования) не зависел от частоты, что очень важно для удобства измерения.

В области emi существуют стандартизированные детекторы и полосы пропускания, которые связаны с частотными диапазонами.

Индикация шума растет с увеличением полосы пропускания. Индикацию шума можно уменьшить, выбрав меньшую полосу пропускания. С другой стороны, следует учитывать, что ширина полосы никогда не должна быть меньше ширины полосы измеряемого сигнала. В противном случае измерение будет слишком маленьким.

При измерении чистого синусоидального сигнала (микропроцессорный кварцевый генератор) проблем не возникнет, но модулированные сигналы (AM, FM) могут иметь значительную полосу пропускания.

Еще больше пропускной способности потребляют электродвигатели, системы зажигания и современные полупроводниковые схемы.

Поэтому пределы для импульсных сигналов всегда следует измерять со стандартной полосой пропускания (обычно 9 кГц / -6 дБ).

Та же стратегия используется для выбора детектора. Наименьшее значение шума получается при использовании детектора средних значений, а самое высокое — при использовании пикового детектора. Детектор CISPR-Quasipeak занимает промежуточное положение.

Поскольку синусоидальные сигналы дают одинаковые показания для всех трех детекторов, их можно измерять с помощью детектора средних значений с низким уровнем шума. Пределы спектра импульсов измеряются с помощью Peak- или CISPR-Quasipeak в соответствии со стандартами. Очевидно, что эти «уловки» важны только в том случае, если пределы очень близки к минимальному уровню шума.

Приведенные выше соображения справедливы только для комбинации несимметричной антенны и высококачественного полуприемника с высокой чувствительностью (Schwarzbeck FCKL 1528). Приемник, который не показывает более высокие показания шума при подключении к VAMP 9243, не может использовать динамический диапазон.

Низкокачественные низкочувствительные приемники или анализаторы спектра без селективных предусилителей (преселекторы с усилением с малым искажением) будут полностью определять шумовые характеристики. Даже выдающиеся характеристики шума и усиления VAMP 9243 не может улучшить это. Основной внутренний шум VAMP 9243 настолько низок, что его можно определить только в идеально экранированных помещениях. В противном случае паразитные сигналы будут ошибочно интерпретированы как основной шум.

Рекомендуется использовать звук приемника (громкоговоритель) для определения типа сигнала.

Если чувствительность приемника или анализатора спектра недостаточна для обнаружения внутреннего шума VAMP 9243, чувствительный предусилитель на входе приемника улучшит ситуацию, когда необходимы измерения низкой напряженности поля. Следует отметить, что могут возникнуть проблемы с перегрузкой (интермодуляцией) при высокой напряженности поля.

Насыщение и перегрузка возникают при высоких уровнях входного сигнала. Один сильный одиночный синусоидальный сигнал или расширенный спектр импульсов могут быть причиной перегрузки. Практически все комбинации встречаются в бытовом измерении. При наличии только одного синусоидального сигнала на входе приемника высокое значение очень четко указывает на возможную перегрузку. Это сложнее с широкополосным спектром импульсов, потому что чаще всего нет экстремально высоких показаний на определенной частоте. Перегрузка может привести как к слишком высокому, так и к слишком низкому показанию. С одной стороны, сжатие синусоидального сигнала приведет к более низким показаниям, с другой стороны, будут генерироваться гармоники, которые приведут к более высоким показаниям на более высоких частотах.

Для измерения высокой напряженности поля мы рекомендуем опциональный подключаемый аттенюатор на 20 дБ. Он вставляется непосредственно в основание стержня и снижает уровень напряжения перед входом усилителя. Из-за того, что усилитель как единственная активная часть отвечает за потенциальную интермодуляцию, затухание должно быть сосредоточено впереди. Затухание за усилителем также уменьшит усиление, но без каких-либо улучшений для обработки больших сигналов. Широкополосные схемы, как правило, более уязвимы для проблем с обработкой больших сигналов. Это справедливо как для стержневого усилителя, так и для эми-приемника.

Низкокачественные приемники или анализаторы спектра без преселекторов могут быть перегружены широкополосным спектром.

Внутренний шум регистрировался эми-приемником FCKL 1528. Полоса пропускания 200 Гц в диапазоне частот 9 кГц — 150 кГц и 9 кГц от 150 кГц — 30 МГц. Это причина разницы уровней на частоте 150 кГц. Чрезвычайно низкий уровень шума VAMP 9243 был усилен на 20 дБ с помощью усилителя BBV 9740. Коэффициенты преобразования составляют -10 дБ. По оси Y диаграммы показан «уровень напряженности поля» в дБмкВ, вызванный VAMP 9.243.

The Антенна содержит 8 NiMH-ячеек по 1,2 В/1100 мАч каждая, что дает напряжение 9,6 Вольт (ном. ). Батареи встроены в отдельную экранированную коробку внутри шкафа. Любая случайная связь или другие эффекты извне исключаются. Типичное потребление тока <20 мА обеспечивает типичное время работы 50 часов при оптимальных условиях. В этих обстоятельствах индикация резерва может быть очень безопасной, предоставляя достаточно времени для завершения измерения.

Аккумуляторы такого типа имеют очень низкое сопротивление. После короткого тока они нагреются за секунды. Выгорание изоляционного материала между ячейками приводит к постоянному внутреннему короткому замыканию с еще большим нагревом. Аккумулятор защищен предохранителем. Но как только возникнет короткое замыкание между ячейками, предохранитель не сможет предотвратить серьезное повреждение антенны.

По этой причине никогда не открывайте антенну и не заряжайте ее с помощью неподходящего зарядного устройства.

Избегайте коротких замыканий на зарядный разъем. Дополнительное зарядное устройство ACS 410 (Ansmann) — хороший выбор благодаря интеллектуальной зарядке. Корпус может нагреваться во время зарядки. Это нормально.

Зарядный разъем
Внутренний проводник: плюс
Внешний проводник: минус (земля)

1 М антенна стержня


Высота 0,6 x 0,6 М.

В отличие от дипольных антенн, вертикальные активные стержневые антенны демонстрируют сильное влияние высоты на индикацию напряженности поля в однородных полях. Причиной высотной зависимости является распределение тока по вертикальной части антенны, состоящей из самой штанги и подсоединенного коаксиального кабеля. Характеристики распределения тока по стержню аналогичны теории линии передачи. На частотах ниже прибл. 10 МГц длина стержня 1 м всегда мала по сравнению с длиной волны (λ ≥ 30 м), поэтому максимум тока находится у земли, максимум напряжения – на вершине стержня. Поскольку активные стержневые антенны имеют очень высокое входное сопротивление, напряжение измеряется на высоте, которая на 1 м ниже вершины стержня.

Измерения показали изменение показаний напряженности поля на 16 дБ на частоте 153 кГц в случаях, когда высота плоскости земли стержневой антенны была увеличена с 0 м до высоты 6 м. Та же зависимость от высоты, что и в условиях свободного пространства, может быть обнаружена с полями, генерируемыми большими полосковыми линиями. Лишь незначительное отклонение, вызванное емкостной связью, заметно в тех случаях, когда кончик стержня подходит очень близко к верхнему проводнику полосковой линии.

На рисунке показана активная стержневая антенна, установленная на разной высоте, и соответствующее распределение тока и напряжения для частот ниже 10 МГц (λ >> Длина стержня). Расположение высокоомного датчика напряжения указано двумя стрелками.

Индикация напряженности поля зависит не только от длины самого стержня, но и от высоты захвата напряжения над землей. В литературе иногда используется выражение «эффективная высота» в сочетании со стержневыми антеннами. В случае приподнятых антенн эффективная высота представляет собой комбинацию длины стержня и высоты наземной плоскости.

Заземляющий экран в большинстве случаев подключается к стене экранированного помещения (например, CISPR 25, MIL STD 461), что соответствует высоте заземляющего экрана 0 м.

Калибровка несимметричной антенны VAMP 9243 может быть выполнена различными методами:

1. Собственная и шунтирующая емкость стержня моделируется цепью резисторов и конденсаторов (фиктивный стержень).
2. Измеренная напряженность поля сравнивается с измерениями напряженности поля, полученными с помощью калиброванных дипольных антенн. Для этого применения подходят особенно активные биконические антенны, такие как EFS 9218 или EFS 9219, из-за их небольших размеров.
3. Измерение напряженности магнитного поля и преобразование в фиктивную напряженность электрического поля (применимо только для условий дальнего поля без помех)

Для использования методов 2. и 3. VAMP 9243 должен быть откалиброван на высоте GH = 1,5 м. Центральные точки сравниваемых антенн должны находиться на той же высоте (обозначены буквой H на рисунке), что и плоскость заземления (GH) стержневой антенны. (GH = H)

Вызвано внутренним усилителем VAMP 9243 имеет предел максимальной напряженности поля. При достижении этого предела может возникнуть искажение сигнала (интермодуляция). Этот предел обычно начинается с 1 В/м для одного одиночного синусоидального сигнала. В отличие от схем с высоким усилением без обратной связи и сильной отрицательной обратной связью, VAMP 9243 является «мягким ограничителем».

При наличии только одного сильного сигнала для измерения имеется запас в 10 дБ, прежде чем произойдет насыщение. Когда одновременно присутствует больше сигналов, они должны «делить» усилитель, что приводит к снижению производительности для каждого из сигналов. Даже на слабый сигнал может повлиять сильный сигнал на далекой частоте.

Сначала разрядите свое тело, коснувшись металлического основания. Ослабьте тягу, повернув ее на несколько оборотов против часовой стрелки. Вставьте контакт заземления аттенюатора в разъем заземления рядом со стержнем. Поворачивайте аттенюатор до тех пор, пока металлическая полоска не войдет под стержень.

alexxlab