Двухрамочная приймальня антена

(Першоджерело невідомий)
Прислав В. Гавриков

Якість радіоприйому в умовах сильних перешкод багато в чому залежить від використовуваної антени. У публікується нижче статті увазі читачів пропонується опис антени, що складається з двох рамок і дозволяє добитися хорошого прийому практично у всьому діапазоні радіомовному

Рамкова антена у вигляді обмотки, розташованої у вертикальній площині, широко застосовується для пеленгації, мовлення, радіозв'язку та вимірювання напруженості поля в діапазоні хвиль від наддовгих до ультракоротких. Однак перешкодостійкий радіоприймача на звичайну рамкову антену в будь-який час доби при сильній радіоперешкоди утруднений через існування так званої "нічний помилки". Відбувається це з наступних причин. По-перше, перешкода, яка прийшла під кутом до лінії горизонту, не може бути пригнічена одиночної рамкової антеною настільки ж ефективно, як перешкода, що прийшла в горизонтальному напрямку. По-друге, придушення перешкоди зменшується з ростом вертикального кута її приходу. Для стабілізації положення площини мінімального прийому і надання мінімуму характеристики спрямованості нульового значення у всьому секторі вертикальних кутів приходу хвилі в радіопеленгація застосовують антену у вигляді з'єднаних протівофазно рознесених рамок

Пропонована увазі читачів антена з рознесеними рамками призначена для підключення до екранованої радіоприймачу з чутливістю не гірше 50 мкв і має наступні технічні характеристики:

  • діапазон частот, що приймаються – 0,15 … 24 МГц;
  • азимут приходу хвилі – 0 … 360 °;
  • вертикальний кут приходу хвилі – 0 … 90 °;
  • придушення перешкоди в одиночному і синфазної режимах – 0 … 30 дБ;
  • придушення перешкоди в протівофазном режимі – не менше 30 дБ;
  • габарити – 710x375x370 мм;
  • маса – 3 кг.

схема двухрамочной антени

Схема антени з рознесеними рамками наведена на рис. 1 . Вона складається з двох співвісних аперіодичних одновитковим рамок WA1 і WA2, перемикача режиму роботи SA1, сімметрірующего широкосмугового трансформатора Т1 і екранованого кабелю з роз'ємом Х3 для підключення до радіоприймача. У трансформаторі Т1 лінії передачі розташовані на феритових магнітопроводі. На відміну від традиційного трансформатора з магнітною зв'язком між обмотками він забезпечує електромагнітний зв'язок між цими лініями. Шляхи струмів від вхідних контактів Х1, Х2 трансформатора Т1 до загальної точки на його виході рівні. Трансформатор обраний по довіднику. При цьому перевагу віддано найпростішим його варіанту з мінімальним значенням асиметрії і діапазоном робочих частот не менш наведеного в технічних характеристиках антени. Підключення радіо з симетричним входом до контактам Х1, Х2 симетричного виходу антени дозволяє виключити трансформатор Т1. Всі елементи антени укладені в безперервний електричний екран від верхніх частин рамок до роз'єму Х3. Через роз'єм Х3 екранує ланцюг антени з'єднується з екраном радіо. Зазори екрана у верхніх частинах рамок запобігають повне електромагнітне екранування рамок

Антена може працювати в одному з трьох режимів: одиночному ("0"), синфазної ("С") і протівофазном ("П"). У нейтральному положенні "0" перемикача SA1 включений одиночний режим. У цьому випадку працює рамка WA1. При встановленні перемикача SA1 в положення "З" рамки з'єднуються синфазно та антена перетворюється на двухвітковую рамку. Рівень вихідного сигналу такої антени дорівнює сумі сигналів з виходів рамок WA1, WA2. Синфазних режим використовують при впливі на антену поверхневої хвилі перешкоди, а також при слабкому сигналі і в довгохвильовій частині її робочого діапазону. У положенні "П" перемикача SA1 включається протівофазний режим. Рівень вихідного сигналу антени в цьому випадку дорівнює різниці сигналів з виходів рамок WA1, WA2. Різниця рівнів вихідного сигналу антени в режимах "С" і "П" зменшується зі збільшенням частоти сигналу і просторового рознесення рамок уздовж їх загальної осі

У режимі "П" усувається зміна характеристики спрямованості антени для хвилі, що прийшла під кутом до лінії горизонту. У результаті придушення перешкоди, що прийшла просторової хвилею, виявляється рівним придушення перешкоди, що прийшла поверхневої хвилею. Цей режим ефективний при сильних сигналах в короткохвильового частини робочого діапазону антени. У зв'язку із зниженим рівнем вихідного сигналу антени для реалізації просторової вибірковості антени необхідний високочутливий екранований радіоприймач з відключає антеною. У режимі "П" напрям мінімального прийому повертається навколо вертикальної осі антени на 90 °. Характеристика спрямованості антени стає четирехлепестковой, що також підвищує завадостійкість прийому. У вибраному режимі антену орієнтують по азимуту до отримання максимального відношення сигнал / перешкода на виході радіо

зовнішній вигляд двухрамочной антени

Антена з рознесеними рамками показана на рис. 2 . Вона складається з рамок 1 і 3, розташованих у паралельних площинах дзеркально щодо пульта керування 2, верхній 4 і нижньої 5 траверс, двох шин металізації 6, двох ізоляторів 7 і вихідного кабелю. Форму і міцність рамці надає несуча конструкція, виготовлена з тонкостінної сталевої труби діаметром 8 мм. До складу кожної рамки входять дві такі труби, що мають С-подібну форму. Їх зовнішні розміри 350×170 мм. У порожнинах труб прокладено коаксіальний кабель марки РК75-2-11. Зовнішній провідник кожного кабелю має розрив довжиною 20 мм у середині верхньої частини рамки. Довжина розриву дорівнює зазору між трубами рамки. Внутрішній провідник не має розривів до перемикача SA1 на пульті управління. Траверси виготовлені з дюралюмінієвий труби діаметром 16 мм. Довжина верхньої траверси – 670 мм, нижня складається з двох частин завдовжки по 280 мм. У порожнині труб нижньої траверси прокладені кабелі від рамок, що входять до дюралюмінієва коробку пульта розмірами 210x160x50 мм. Дюралюмінієві шини металізації розмірами 112x22x4 мм закріплюють коробку і з'єднують верхню траверсу з екрануючим елементами антени

Стеклотекстолітовие ізолятори розмірами 240x30x4 мм спільно з елементами 1-6 утворюють жорстку несучу конструкцію. Для збирання застосовані дюралюмінієві колодки і кріпильні гвинти М4 і М6. Геометрична симетрія, співвісність і паралельність рамок з необхідним допуском 0,2 ° забезпечується при дотриманні точності відстаней між частинами рамок не гірше 1 мм. Рамки можна переміщати уздовж траверс в процесі збирання антени і юстирування положення рамок. Допустима різниця довжин кабелів рамок дорівнює 10 мм

В якості перемикача режимів роботи на пульті управління використаний тумблер П2Т-1 з фіксацією в нейтральному положенні

Широкосмуговий трансформатор складається з феритового (марки М200НН2) магнітопровода у вигляді трьох співвісно складених кілець розмірами К32x20x5 мм і двох відрізків кабелю РК75-1-11. Відрізки кабелю намотані в одному напрямку, утворюючи дві обмотки, що містять по вісім витків кожна. Положення витків зафіксовано поліетиленової оправленням діаметром 20 і висотою 16 мм, введеної в порожнину магнітопровода. На циліндричній поверхні оправки рівномірно розташовано 16 пазів. Кожна обмотка займає вісім пазів оправки, що відповідає половині кільця магнітопровода. Внутрішній провідник одного з відрізків не використовується. Перед складанням трансформатора з зовнішніх кромок магнітопровода наждачним папером знімають фаску 0,3 мм. Для запобігання електроконтактні перешкод радіотрансляції важливо забезпечити сталість контактів між екрануючим елементами, а також ізоляцію екрануючих елементів у тих місцях, де контакту не повинно бути

Виготовлення антени можливо з відступом від приведеного опису. Запас обсягу коробки пульта допускає виконання антени в різних варіантах. Від типорозміру, числа кілець, марки фериту магнітопровода і числа витків обмоток залежить значення верхньої і нижньої робочої частоти трансформатора, а також його конструкція. Допустима магнітна проникність фериту не більше 200. При меншій її значенні необхідно збільшити число кілець магнітопровода і число витків обмоток трансформатора. З кілець, менше ніж К32x20x5 мм, можна виконати магнітопровода у вигляді стовпа, висота якої обмежена розмірами коробки пульта і не повинна перевищувати 180 мм. Трансформатор зі стовпчастих магнітопроводів висотою 126 мм, зібраним з кілець К20x12x6 мм з магнітною проникністю 150 … 200, може містити дві обмотки по три витка

Застосування симетричних ліній з почту обмотувальних проводів спростить конструкцію трансформатора, але разом з тим і збільшить асиметрію антеною ланцюга. Тумблер П2Т-1 замінимо перемикачем на три положення та два напрямки. Обсяг коробки пульта допускає розміщення в ній попереднього підсилювача з джерелом живлення і елементів установки рамок в резонанс. Коефіцієнт шуму попереднього підсилювача повинен бути менше коефіцієнта шуму радіо. У гранично спрощеної антени несучу конструкцію допустимо зробити з дерева, а для монтажу використовувати екранований дріт, що має зовнішню ізоляцію

діаграма спрямованості антени Характеристики спрямованості антени в горизонтальній площині на частотах 8 … 10 МГц, побудовані в полярних координатах і єдиному масштабі, показані на рис. 3. Виміри проводилися в режимі прийому, який виключає перешкоди працюючим радіозасобами. При цьому застосовувався змінний ступінчастий (1 дБ) аттенюатор, що має максимальне загасання 63 дБ, екранований радіоприймач чутливістю близько 10 мкВ з телеграфним гетеродина і відключає АРУ, а також індикатор виходу. При використанні радіомовного приймача з відключає АРУ, застосовують калібродінний метод вимірювання, запропонований в [ 3 ]. Для цього до радіоприймача підключають допоміжний ("калібр") генератор. Якщо частота генератора потрапляє в смугу пропускання радіо, а рівень вихідної напруги генератора в 10 … 100 разів перевищує рівень вхідного сигналу, то залежність коефіцієнта посилення регульованих каскадів радіо від рівня вхідного сигналу зменшується до похибки індикатора виходу. Досконалість екранування радіо, а значить, його придатність до роботи з антеною, перевіряють за відсутності прийому після відключення вбудованої і зовнішньої антен

Екран можна виготовити самостійно з фольги або іншого електропровідного матеріалу. Мають його на внутрішній поверхні футляра радіо. Навколо вбудованої магнітної антени він не повинен утворювати замкнутого витка. Як індикатор виходу придатний вольтметр змінного струму. Роль еталонного сигналу може виконувати випромінювання будь-якого радіопередавача, що має стабільний рівень і необхідне значення напруженості поля. При вимірах телеграфний гетеродин радіо слід включити, а АРУ вимкнути. У процесі вимірювання рівень вхідного сигналу радіо підтримують постійною зміною загасання аттенюатора і контролюють за індикатором виходу. Відлік рівня сигналу, що надходить від антени, виконують за загасання аттенюатора

Перешкода, яка проникає в радіоприймач через блок живлення з мережі живлення, призводить до похибки вимірювання. У міру зниження відносини рівня вхідного сигналу радіо до рівня перешкоди, проникаючої в радіоприймач з мережі, похибка зростає. Вплив мережевий перешкоди послаблюють, живлячи радіоприймач від мережі через блок помехозащіти або шляхом застосування автономного джерела живлення. Рамки юстіруют в режимі "П" за максимальним придушення сигналу, в напрямку приходу якого орієнтують вісь мінімального прийому антени

Література

1. Кукес І. С., Старий М. Є. Основи радіопеленгація. – М.: Рад. Радіо, 1964, с. 286,290.
2. Лондон С. Є., Томашевич С. В. Довідник з високочастотним трансформаторним пристроїв. – М.: Радіо і зв'язок, 1984, с. 100-102.
3. Фрадіна А. З., Рижов Є. В. Вимірювання параметрів антенно-фідерних пристроїв. – М.: Зв'язок, 1972, с. 227-229