测量天线参数？很容易！方案、说明

测量天线参数？很容易！无线电电子电气工程百科全书

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无线电接收系统中正确定义的天线参数是成功接收远程无线电台的基础。但业余无线电爱好者并不总是拥有进行此类测量所需的工具。在本文中，作者建议使用一种简单的方法来产生相当可接受的结果。

悬挂室外线状天线后，长波和中波（LW 和 MW）无线电接收爱好者经常会问这样一个问题：它的参数是什么？有两个主要参数——这是天线接地系统的损耗电阻rp和天线自身相对于同一地的电容SA。天线系统的效率取决于这些参数，因此也取决于接收远处电台的可能性、向接收设备馈送从空中接收到的信号的“自由能量”、将天线系统调谐到不同频率等。

对于大多数无线电爱好者（而不仅仅是初学者）来说，天线测量是“未知领域”。所有已知的方法都需要强大的高频发生器和测量电桥——无线电爱好者中很少见的设备。通常，这两个设备组合在一起形成馈线或天线欧姆计（如它们的名称），例如在调谐和调整发射无线电中心的天线时使用[1]。需要强大的射频发生器，因为天线对各种风开放，具有各种拾取器的高压，包括来自其他无线电台的干扰测量的信号。

在所提出的测量方法中，根本不需要发生器。我们将使用来自空气的信号来测量天线的参数，因为空气中有很多信号。我需要制作特殊的设备或支架来进行测量吗？这是可选的。考虑到天线并不是每天都会更换，因此在桌面或窗台上组装简单的测量电路并不困难，甚至无需使用原型板。

损耗电阻测量。您将需要来自磁性天线的铁氧体棒，带有一对线圈，最好是 LW 和 MW 范围，以及电阻为 0,47 ... ,1...0,5 MΩ 的可变电阻器。为了“通过耳朵”识别接收到的广播电台，高阻抗电话很有用。

我们按照图 1 的方案组装设备。 XNUMX，通过移动磁性天线线圈中的杆，我们可以调谐到强大的本地广播电台的信号频率。

测量天线参数？很容易！
图。 1

此时，必须将可变电阻R1设置为零阻值的位置（按图示将滑块移至上方位置）。微调电路与广播电台频率谐振的时刻将以仪表指针的最大偏差和电话的最高音量为标志。与电压表串联的电话对其读数几乎没有影响，同时音量也不会太大。为了增加识别无线电台的时间，可以关闭电压表，切换到其电阻较小的最低测量极限，或者使用电容为0,05量级的电容器...电容器，声音可能会由于检测器在音频和直流时的负载不相等，会有些失真）。

记下电压表读数 (U1)，在不更改电路设置的情况下，移动可变电阻器 R1 滑块，直到电压表读数减半 (U2)。在这种情况下，电阻器的电阻将等于给定频率下天线系统的损耗电阻。可以在其他频率进行相同的测量。

使用欧姆表测量电阻器的电阻，将其与测量电路断开。在没有欧姆表的情况下，需要给电阻器配备一支带有瞄准镜和刻度的笔，并用标准仪器以欧姆为单位进行校准。

使用上述方法，可以选择例如最佳接地选项。在城市条件下，可以有以下选择：水管、暖气管、阳台栏杆配件等，以及它们的各种组合。您应该关注最大接收信号和最小损耗电阻。在乡村别墅中，除了“经典”接地之外，建议尝试水井或水管、金属网围栏、镀锌板屋顶或任何其他大型金属物体，即使它不与真实的地球。

天线电容测量。现在您需要打开最大电容为 180 ... 510 pF 的 KPI（任何类型），而不是可变电阻。还希望有一个测量极限为数十至数百皮法的电容计。笔者使用了设计者免费提供的Master-S数字电容表[2]。

如果没有电容计，则必须执行与电阻器相同的操作 - 为 KPI 配备刻度并以皮法为单位进行校准。这可以在没有设备的情况下完成，因为容量与板的引入部分的面积成正比。在方格纸上画出转子板的形状（越大，刻度越准确），将图形以10个角度划分为扇形，并计算每个扇形的面积和整个板的面积S0（以单元格为单位）。上图。在图2中，面积为S1的第一扇区被阴影化。在其对应的规模的第一风险处，需要设置容量C1→CmaxS1/S0等。

测量天线参数？很容易！
图。 2

如果转子板是半圆形的（直电容），那么刻度就是线性的，就不需要画图和计算面积了。例如，儿童创造力套件中带有固体电介质的 KPI 的最大电容为 180 pF。将刻度划分为 18 个扇区（每个扇区 10 度）就足够了，并放置大约 10、20 pF 等的划分。让精度较低，对于我们的目的来说就足够了。

校准 KPI 后，我们根据图 3 的方案组装安装。 XNUMX.

测量天线参数？很容易！
图。 3

通过将天线连接到 XS1 插孔并使用 SA1 开关关闭 KPI，我们将天线电容和 L1 线圈形成的电路调谐到广播电台的频率。不再接触线圈，我们将天线切换到 XS2 插座，并使用 SA2 开关将电容器 C1（我们的 KPI）连接到电路。现在在 C2 的帮助下，我们再次调到相同的频率。我们通过秤或使用连接到插座 XS3、XS4 的电容表来确定其电容 Sk（为此将 SA1 切换到图中所示的位置）。仍需通过以下公式求出 SA 天线的电容

SA = C2(1 + sqrt(1 + 4C1/C2))/2。

我们这样处理的意义是：当我们通过耦合电容C1连接天线时，电路的总电容变小，为了恢复它，我们必须增加电容C2。您自己可以根据 CA 天线的电容（在第一种情况下）与第二种情况下的复轮廓电容 C2 + CAC1 / (CA + C1) 的等式推导出上述公式。为了提高测量精度，最好选择较小电容的耦合电容器，在 15 ... 50 pF 以内。如果耦合电容的电容远小于天线的电容，则计算公式可以简化：

SA = C2 + C1。

实验与讨论。作者测量了别墅中可用的此类天线的参数：一根 0,7 m 长的 PEL 15 线，该线延伸至屋顶脊并远离房屋延伸至邻近的树。最好的“接地”（配重）是一个与地面隔离的热水器，带有一个小型管道网络和本地加热电池。所有测量均使用晶体管接收器磁性天线的标准 MW 线圈在 MW 范围内进行。如果没有足够的电感来在范围的低频边缘进行调谐，则将另一个铁氧体棒放置在磁性天线旁边，与第一个铁氧体棒平行。

测量结果总结在表中。他们需要一点评论。首先，令人惊讶的是，在不同的频率下，天线的损耗电阻和电容都不同。这些根本不是测量误差。首先考虑电容的频率依赖性。如果天线导线没有电感 LA，则电容值将相同。导线电感与天线电容串联，如图 4 所示的天线电路等效电路所示。 XNUMX.

测量天线参数？很容易！
图。 4

电感的影响在高频时更强，感抗增加并部分补偿容抗。结果，天线的总电抗减小，测量的电容变大。天线具有固有频率f0，即LACA电路的谐振频率，在此频率下电抗消失，测得的电容值趋于无穷大。该频率对应的Lambda0天线的自然波长约等于天线导线长度的四倍，通常落在HF范围内。

固有频率可以通过两个任意频率下的电容测量来计算，但公式过于复杂。对于他的天线，作者获得了 CA = 85 pF。 LA = 25 µH，f0 - 约 3,5 MHz。对于近似估计，我们可以假设每米天线导线（连同减少量）引入约 1 ... 1,5 μH 的电感和约 6 pF 的电容。

质量足够好的线圈L1的损耗电阻主要由接地电阻组成。反过来，它是根据 M.V. Shuleikin [3] 的经验（根据实验数据获得）公式计算的：rp = А*Lambda/Lambda0。这里 A 是一个常数系数，取决于接地质量，单位为欧姆。为了良好的接地，A 是欧姆的单位，甚至是欧姆的分数。正如您所看到的，损耗电阻随着波长的增加（频率的降低）而增加，表中的数据证实了这一点。损耗电阻的频率依赖性在上世纪初就被发现了，但作者在文献中没有找到这种效应的详细解释。

在这方面，无线电业余爱好者在测量其天线参数时获得的许多数据可能非常有用。

文学

Fradin A. Z.，Ryzhkov E. V. 天线参数的测量。 - M.：Svyazizdat，3 年。
Andreev V. 简单电容计“Master-S”。 - 广播，2002 年。第 1 期，第 50 页。 52-2；第 51 页，第 53 页。 3-52；第 54 页，第 XNUMX 页。 XNUMX-XNUMX。
Belotserkovsky G. B. 天线。 - M.：Oborongiz，1956 年。

作者：V.Polyakov，莫斯科

查看其他文章 部分天线。测量、调整、协调.

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