Четверг, 20.09.2018, 00:12
САЙТ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ г.ПАВЛОГРАД
Приветствую Вас Гость | RSS
Меню сайта
Категории каталога
Мои статьи [4]
Антенны [22]
Статьи об антеннах и всём что с ними связано
Аппаратура [4]
Статьи о приёмо-передающей аппаратуре и приборах.
Соревнования , экспедиции. [2]
Статьи о соревнованиях и DX-экспедициях.
История радио. [2]
Статьи о исторических фактах связанных с радио.
Компьютеры [1]
софт,железо
Главная » Статьи » Антенны

Двойная базука : мифы и реальность.(Анатомия-2)
Не будем изначально вешать ярлыков. Будем рассуждать от обратного. Базука - это диполь. Хотя, как это не странно, и штыревая, и  все виды вибраторов,(петлевой в том числе) в физическом смысле  являются дипольными.)))))
Полуволновой симметричный диполь. Теория гласит - эквивалентная схема такой антенны - последовательный колебательный контур. Классика :
 
рис1
 
Полоса пропускания такой антенны довольно узкая, а реактивность при понижении частоты имеет знак "минус", при повышении "плюс".Это значит, что при понижении частоты в дело вступает реактивность емкостная, а при повышении индуктивная.
Но часть полотна этого диполя выполнена из четвертьволновых коаксиальных резонаторов. Эквивалентная схема их - параллельный колебательный контур. Опять таки классика : 
 
рис2
 
Здесь по полосе показатели примерно такие же, а вот с реактивностями - наоборот. При понижении частоты появляется индуктивная реактивность (плюс) а при повышении емкостная (минус). Теперь попытаемся всю антенну представить.
 Вот здесь важный момент : как включены эти резонаторы в полотно антенны - параллельно, или последовательно? 
Если подходить с точки зрения петлевого вибратора, то теория гласит : параллельно.
Если же рассматривать всю антенну  как диполь, и абстрагироваться, вынеся за пределы полотна четвертьволновые отрезки
то последовательно.Как это ни странно. Тут становится очевидным, что разница между вариантом, когда резонаторы интегрированы в полотно, и 
когда развеваются на ветру или скручены в бублик - есть.
 
рис3
 
Эквивалентная схема антенны, в виде совмещенных колебательных систем, будет выглядеть примерно так
 
рис4
 
Ширина полосы здесь уже существенно больше, так как при отстройке от средней частоты, реактивности  составных частей системы
будут иметь разные знаки, и компенсируют друг друга. Мы получаем полосу частот, на которых система имеет практически активное 
сопротивление.
Давно существует способ расширения полосы рабочих частот подобных антенн. Этим способом можно расширить полосу любой антенны,
которая ведет себя на своей резонансной частоте как последовательный контур. Он заключается в подключении параллельно точке питания антенны, параллельного колебательного контура. Смысл такой хитрости   в той самой компенсации реактивностей,о которой столько написано.
 На частотах ниже резонансной  антенна имеет низкое значение R и отрицательноё (ёмкостное) Сх, а контур  на на этих частотах ведет себя как индуктивность.  В результате суммарная реактивность снижается. Выше резонансной частоты   согласование близко к согласованию параллельной ёмкостью – антенна ведет себя как индуктивность, а контур - как ёмкость.
 
 
рис5
 
В нашем случае роль колебательного контура играют ДВА!!! куска коаксиального кабеля. Таким образом,  схема принимает вид 
 
рис6
 
Однако, если соединить оба кабеля и кабель передатчика параллельно, то получим разницу по индуктивности и емкости в ДВА!!!!  раза.
(рис5 и рис6) Что не может не повлиять на характеристики системы.
 
рис7  
 
Таким образом, просто исключая (дезинтегрируя) кабельные четвертьволновые резонаторы из полотна антенны, 
(без переключения параллельно или последовательно),мы получаем совершенно другие параметры.Теперь становится совершенно очевидным,
что для соблюдения идентичности компенсационных характеристик, подключение должно быть в соответствии с рис7. 
Теперь давайте посмотрим, будет ли корректно, если эта система будет иметь такой вид.  Параметры четверть волновых линий, включеных 
параллельно (из условий резонанса) при погонной емкости кабеля РК75 9-12  67 пф, и общей емкости около 1800пф на частоте 3,6 мГц будут такими:
 
С - 1800пф,  Сх - 25 Ом  L - 1,1МкГ,  Lх - 25 Ом
 
Теперь смотрим графики функций реактивных сопротивлений и проводимостей формулы  
 
ВL = 1/wL  и   ВC = -wC,
 
рис8
 
Здесь очень наглядно видно, что для того, чтобы создать условия для компенсации реактивностей, нужно чтобы величина емкости параллельного резонанса была достаточно большой, иначе график функции ВC = -wC, прижмется к оси абцисс,(розовая линия) и результирующей реактивности не хватит для  компенсации ХL антенны.Наоборот,если емкость будет достаточно велика (на практике Хс -  от 5 до 15 Ом), то график функции прижмется к оси ординат и величин результирующей будет достаточна для компенсации.(помаранчевая линия)))
Последовательное соединение кабельных отрезков можно вообще не рассматривать, т.к. оно увеличивает и без того слишком большую индуктивность, и уменьшает емкость резонанса согласующего устройства. Для удобства, в дальнейшем  будем называть кабельные отрезки согласующим устройством - СУ. Вся система имеет  вид полосового фильтра - чередуются последовательный и параллельный колебательные контуры, где последовательный контур это натенна, а параллельный - СУ. Как известно из теории, на ширину полосы такого фильтра влияют несколько параметров. Это и добротность колебательных контуров,  и правильный выбор реактивностей элементов. Система имеет вид Г- образного полосового фильтра. Пропустим процесс расчета, объявим лишь полученные резульраты.
 
рис9
 
Как видим, условия не выполняются. Это связано прежде всего с тем, что слишком мала реактивность емкости параллельного контура.
Хотя, справедливости ради, нужно сказать, что все  вычисления и рассуждения, приведенные здесь,
весьма и весьма приближенны, и годятся лишь для того, чтобы сориентироваться в ситуации.
 Как уже говорилось, полоса рабочих частот конкретной антенны  "базука" имеет вид
 
рис10
 
У "родителя" базуки lz2zk на сайте размещена такая картинка 
 
рис11
 
Совершенно не понятно, на каких частотах происходит расширение полосы в результате компенсации реактивностей.
Такая характеристика характерна для фильтров,(если речь идет о фильтрах) с неоптимально подобраными элементами.
Дело в том, что  в идеале характеристика системы должна иметь двугорбый вид, с минимумами КСВ по краям полосы пропускания.
 
рис12
 
От величины емкости конденсатора параллельного контура зависит расстояние между этими минимумами  на графике . Как увеличение, так и уменьшение этой емкости приводит к сужению полосы, и  увеличению затухания в полосе(в нашем случае - к изменению активного сопротивления антенны) .
Кроме этого, нужно учитывать, что диполь и параллельный контур изменяют значения реактивностей хоть и по одним законам, но крутизна 
этих изменений разная. Результатом этого должен быть дрейф реактивности от увеличения до ноля во всей полосе пропускания.
На графике это будет иметь вид кривой, которая пересекает линию начала координат (нулевую) несколько раз. 
При измерении характеристик конкретной "базуки" мною было замечено, что реактивность имеет знак + на любой отличной от средней
частоте, в полосе частот с приемлемым КСВ. Возможно, что это частный случай, но скорее всего это следствие малой емкостной реактивности СУ,
по сравнению с индуктивной реактивностью диполя, равно как и слишком большой индуктивной реактивностью СУ по сравнению с диполем.
В классическом варианте было бы разумно сдвинуть резонансную частоту СУ выше по частоте, примерно на 20% от ширины полосы рабочих частот. В этом случае должны немного совместиться по нарастанию реактивности Сх диполя и Lх  СУ,  а характеристика должна принять классический двугорбый вид. А заодно и расширится полоса рабочих частот. Однако, это было бы справедливо для случая, когда индуктивность мала, и крутизна роста-спада её реактивности меньше. Поэтому в случае с базукой, следует делать наоборот -  кабельную часть делать электрически длиней, а общую длину антенны - электрически короче. Цель этой манипуляции - совместить графики реактивностей с разными знаками  по нарастанию. 
На практике это примет вид :
Кабельная часть  - 27м. 88см - 3,55 мГц;   
общая длина - 40м. 87см  - 3,67мГц  т.е. боковые отрезки  примерно по  6м.50 см.Которые видимо, нужно будет укорачивать при настройке.
 Справедливость всех этих рассуждений легко проверить , немного укоротив боковые отрезки провода, в уже работающей антенне.
Если общая картина (рис10) не изменится,(в сторону рис12) то ни о каких компенсационно-реактивных процессах можно даже не заикаться.
Как видим, если "Базука" и  является попыткой совместить обычный диполь с согласующим устройством для расширения полосы,
то попытка эта весьма и весьма неудачная. Все расчеты размеров частей базуки ведутся из расчета настройки их на одну частоту.
Думаю, если отталкиваться от утверждения, что это простой диполь с параллельно подключеной индуктивностью, то такие расчеты  ошибочны.
Почему - указано выше.  Хотя, возможно, есть варианты......)))) Ведь в сети попадаются  и "правильные" размеры базуки, правда без комментариев, подтверждающих  мои рассуждения.
 
Хотелось бы в заключение отметить, что  среди многообразия антенн подобного типа выделяется и такой интересный экземпляр, как Комбинированный вибратор. 
 
рис13 
 
Комбинированный вибратор является сочетанием петлевого и шунтового вибраторов. На частоте W 1 он – петлевой вибратор, на частоте W2 –
шунтовой. Подбирая число проводов и их длины, можно сделать входное сопротивление в обоих случаях одинаковым. 
В промежутке между W1 и W2 и за их пределами входное сопротивление будет другим. Однако, обеспечив 
малое волновое сопротивление вибратора, можно добиться медленного отклонения 
входного сопротивления  от резонансной величины, которую имеют вибраторы на частотах W1  и   W2.
Тут совершенно не безосновательно всплывает в памяти факт использования  lz2zk кусков двухпроводной линии в качестве добавок к 
основному вибратору. Применение такого варианта для расширения полосы видимо  оправдано? И это вовсе не попытка увеличить диаметр...... 
В нашем же случае, когда в основном применяют просто куски провода, и настраивают обе части вибратора (за редким исключением)
на одну частоту, антенна принимает вид :
 
рис14 
 
Хотя, может быть, если подходить с этих позиций,  нужно настраивать базуку таким образом : короткую(кабельную)
часть на частоту выше центральной, а общую длину - на частоту ниже центральной. Если мы говорим о диапазоне3,6 мГц, то это 3,670  и 3,550 соответственно.
Это противоречит выводам, сделаным выше. Так и другой же тип антенны!!!)))))  Ну, тут дело уже не за теоретиками, но за смелыми экспериментаторами.......Ибо теория без парактики мертва,  а практика без теории в итоге все равно становится теорией))))))
А вообще, в таких случаях разумней всего занять метафизическую позицию.)))))
 
 
P.S.  Автор, конечно же, не является авторитетом в затронутых в статье вопросах, и просит прощения у именитых товарищей за попытку объять необъятное. Думаю, после такого "анатомирования" эту тему можно уже хоронить.))))
 
 литература :
 1.   Н.И. Войтович, А.Н. Соколов ВИБРАТОРНЫЕ АНТЕННЫ   Издательство ЮУрГУ 2001
2.   Нойкин Ю.М.   Часть V  КОАКСИАЛЬНЫЙ РЕЗОНАТОР Р-на-Дону 2008
3.   И.В. Гончаренко  Антенны КВ и УКВ 1 - V части
4.   А.Л. Драбкин   Антенно-фидерные устройства Соврадио 1974г
5.  А.З.Фрадин Е.В. Рыжов  Измерение параметров антенно-фидерных устройств Москва 1962г
6.  Г.З. Айзенберг  Коротковолновые антенны.  М. Радио и связь  1985г
7.  В.Я. Кирсей  Об антенне «Двойная базука»  http://ur6ec.at.ua/publ/ob_antenne_dvojnaja_bazuka_popytka_snjatija_nedorazumenij/2-1-0-37
8.  В. Кеденко, ut4en. Страдания по базуке  http://ur6ec.at.ua/publ/stradanija_po_bazuke/2-1-0-36
 
 
Категория: Антенны | Добавил: ur5eup (11.03.2014)
Просмотров: 7936 | Рейтинг: 5.0/6 |

Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Поиск
Друзья сайта
Статистика
Copyright MyCorp © 2018Бесплатный конструктор сайтов - uCoz