汽车无线电发射器。方案、说明

汽车无线电发射器。无线电电子电气工程百科全书

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在汽车中使用无线电发射器时，最困难的任务是天线的实现。本文讨论了在个人 (27 MHz) 和服务 (150 ... 180 MHz) 无线电通信范围内使用车身作为隐藏和协调的接收发射天线。现有汽车天线类型概述。有效散热器的最小尺寸必须至少为 L/4，即2,7 m 用于 27 MHz。随着尺寸的减小，其效率急剧下降 - 与缩短的平方成正比。当天线发射时，它的低效率不可逆转地降低了辐射功率，并因此减少了无线电范围。

最好将天线隐藏起来并且无法从外部对其进行影响（劫持者将首先破坏外部天线，无线电安全设备将变得无用）。为了解决这个问题，通常使用短螺旋天线，位于乘客舱内靠近玻璃的位置。它实际上是一个折叠的 L / 4 引脚，但由于它被放置在金属体内，由于屏蔽作用，其有效性大大降低。此外，螺旋天线的带宽非常窄（几十kHz），需要对天线进行仔细的调谐，无法在整个频段内使用。

在 150 ... 180 MHz 范围内，几乎只使用长度约为 4 m 的 L/0,5 引脚。它们最适用于几乎所有情况，但需要对存在的情况进行分类的情况除外。汽车上的无线电频道，例如，作为防盗和搜索被盗车辆和/或隐蔽无线电通信的一部分。为了解决隐身问题，通常使用鞭状天线，位于机舱内靠近玻璃的位置。该解决方案的主要缺点再次是由于屏蔽效应而降低了其有效性。此外，机舱内人员的存在导致天线和电缆明显不匹配，从而导致辐射功率下降，机舱内存在明显的电磁场，对健康有害。

让我们制定我们对汽车天线的要求：

- 高效率值，排除身体的屏蔽效应，线性尺寸可与 L / 4 相媲美；

- 外部损坏的保密和不可访问性；

- 宽带宽；

- 对机舱内和汽车周围的人和物体的天线调谐影响最小；

- 由匹配的同轴电缆供电，可让您连接任何发射器和无线电台。

理论背景

由于汽车的车身是金属的，因此需要一个不会“克服”车身，而是在其组成中使用它的天线。并且存在这样一类天线。这些在民用设备（并广泛用于军用）缝隙天线 (SHA) 中几乎是未知的，它是无限尺寸导电屏幕中的窄 (0,001 ... 0,02 L) 和长 (0,2 ... 1,5 L) 缝隙，在中心兴奋。为了理解 SC 的工作原理，对偶原理很重要，它指出无限导屏中的槽的辐射完全等同于与槽相同长度和宽度的金属带的辐射，并且放置在自由空间。区别仅在于输入电阻的值和辐射极化平面的旋转 - 水平槽辐射垂直极化波。

在现实中，SA所在的表面是有限的且形状不规则的，但由此产生的变化并不会太大，并且在大多数情况下都可以找到适合实践的工程解决方案。因此，例如，SHA 成功地放置在飞机、导弹、金属塔等的船体上。

定向图案 (DN) SChA 取决于以下因素：狭缝的长度和宽度、其形状、屏幕尺寸。对于定性评估，我们给出以下评论：对于扁平槽，它的 RP 通常是双向的，类似于等效偶极子，如果槽具有弯曲的边缘或环形，则天线的方向性较弱，没有明显的辐射方向图的最小值和最大值。

将车身用作踏板车

我们的任务如下 - 在汽车中找到总长度至少为 1,5 ... 2 m 的建设性间隙并确保其激发。你可以在任何汽车上找到几个这样的地方，但希望不同类型的汽车的插槽配置大致相同，以便天线本身、其参数和电缆匹配装置统一。

在制作槽激振装置时，还需要尽量减少对车辆结构的干扰。

鉴于上述情况，在行李箱盖（VA32101-2107 等）或后门（VA32108、2109、AZLK2141 等）与车身之间选择了间隙。为确保励磁，需要对行李箱锁闩进行绝缘，如图1所示，而插槽的输入电源点为标准螺栓，用于紧固行李箱锁闩，拧入车身（车身端子），锁闩锁通过附加垫圈与紧固螺栓隔离，与行李箱锁和行李箱盖（信号输出）具有机械和电气接触。绝缘的具体方法可能会有所不同——取决于汽车的设计特点。

车载无线电发射器

图 2 和图 3 显示了某些车辆的 SWR 对频率的实验依赖性。可以看到存在几个自然共振频率的间隙。如果工作频率与其中一个谐振频率一致，那么将电缆连接到插槽的电源点就足够了，SC 就准备好了！但这样的巧合很少见。通常，工作频率下插槽的输入阻抗很复杂，这不包括电源电缆的直接连接。由于间隙的尺寸是由汽车的设计特点决定的，我们当然不能改变它们，为了保证电缆中的 SWR 接近 1，使用了一个匹配装置（CD），它保证了转换SC 的复电阻变为有源，等于所用电缆的波阻抗。 SU 直接放置在插槽的馈电点附近。

车载无线电发射器

在 27 MHz 范围内，间隙电抗是感性的，有源电阻在 10 ... 15 欧姆范围内。使用图4所示的控制系统。宽带变压器 TV1 1:4（在铁氧体上，提供给定功率和频率下的操作）将 50 欧姆的电缆电阻与 ShchA 的辐射电阻的有源部分匹配，电容器 C1、C2 为电感分量提供补偿. 精确匹配是通过一个单一的调整来实现的 - 电容器 C2。在谐振频率下使用 50 欧姆电缆，SWR 不超过 1,3。 SHA 频带 SWR <2 - 500..800 kHz。 Eto-SU 可与包括外国汽车在内的大多数类型的车辆完美匹配。

车载无线电发射器

在 150...180 MHz 范围内，使用了另一个 CU（三个微调电容器和两个无框线圈），其参数选择确保与任何类型的汽车协调。与 27 MHz SU 不同，在这种情况下，需要对所有三个电容器进行仔细的单独调整，以适应特定类型的汽车和工作频率。天线与 50 ... 1,3 MHz（中心频率调谐限制）范围内的 150 欧姆电缆（谐振频率 SWR <180）匹配。 SWR<2 的 SHA 频带（中心频率）为 5...8 MHz。

结果

在所描述的两个范围内，都注意到以下内容：

- 对车内物体（人、货物）和周围（降水、其他汽车等）的 SC 参数几乎完全没有影响；

- 机舱内的电磁场强度低；

- 辐射的垂直极化，适用于大多数也具有垂直极化的汽车天线。

在 27 MHz 范围内，在水平面上，它接近一个椭圆，其发射最大值很小（约 3 dB），沿车辆轴线向后。与 SC 的通信范围与放置在车顶上的 20 cm 高的螺旋天线或带有电感线圈的 0,6 m 高的鞭状天线相同。

在 150 ... 180 MHz 范围内，水平面中的 DN 取决于车辆类型和工作频率，是一种复杂的多叶结构，没有深倾角，最大回射辐射很小。与 SC 的通信范围是使用车顶上的 L/40 引脚时范围的 50%...4%。最差的参数是由于天线馈电点的位置更靠近地面以及在此范围内体铁的导电性差。

使用所描述的原理，有适当的连接点与身体和控制系统电路的选择，可以在10 ... 200 MHz的任何时候确保任何品牌的汽车车身作为谐振天线的操作范围。

作者：A. Boglov，I. Goncharenko (EU1TT)，明斯克；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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