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无线电电子与电气工程百科全书 天线还是放大器？ 无线电电子电气工程百科全书
该材料对于那些想花钱以最大效率提高通信质量的人很有用。它着眼于各种方法来实现每个人所需的分贝，并提供获得它们的成本估算。 不是所有人，而是许多业余无线电爱好者迟早会面临提高通信质量的问题。 在这种情况下，会出现很多问题，但主要问题通常只有两个：购买强大的线性放大器或改进天线系统？ 它们在许多方面都可以归类为哲学。 好吧，我们将尝试从材料成本和人体工程学的角度详细考虑它们，即- 提高无线电系统的消费者质量，并根据这些反映，我们将尝试提供一些你们甚至可能会尝试使用的建议。 近年来，世界上一直有降低发射机功率的趋势，这种可能性存在。 这是由于在现代技术的发展中引入了一个新的方向 - 节能，它可以节省不断消耗的矿产储量，而这些矿产储量又被用来生产电能，以及越来越响亮的“绿色”声明关于任何无线电发射的危险。 当然，在为全球数百万无线电爱好者选择提高通信效率的方法时，这些事实并不是决定性的。 他们（包括我们）总是想走得更远、更强大、更强大，即使他们必须穿着铅浴袍！ 有人需要第一个 DXCC，有人需要 9V WAZ，等等无穷无尽！ 对某些人来说，积累荣耀自己的奖项成为人生的第一目标！ 随着年龄的增长，它变成了一种习惯，并且无法停止。 当无线电操作员想要脱颖而出时，他首先想到的就是制造一个异常强大的放大器。 然而，仔细考虑这个问题，事实表明，安装一个功率过大的线性放大器来增加发射信号的电平远非最佳解决方案，其中一个事实是所取得的结果的价格/质量比。 好吧，在我们国家，快乐的代价问题仍然是这件事的主要问题。 在进一步考虑这个问题之前，我们先题外话，简单介绍一下某种设备：所谓的S表，旨在分别评估S标度上的信号强度。 所有工业生产的收发器都配备有这样的设备。 该装置的刻度是非线性的，其刻度的分度值对应于6dB的信号变化。 因此，1 点对应于 6 dB。 任何收发器的 S 计读数都不能被认为是绝对准确的，有时甚至是近似的（我们不能忘记，在 KB 上，来自空气的信号电平根本无法与来自空中的信号电平进行比较）早些时候，由于从发射器到接收器的路径具有随机性，在 SSB 模式下做到这一点甚至更加困难，因为信号幅度会因操作员语音电平的变化而变化。 这些指示仅适用于发射设备辐射功率增加程度的定性分析。 现在让我们做一些练习。 让我们尝试逐渐增加发射机的输出功率，并观察通讯员接收机上的 S 计读数如何变化，并构建一个图表来反映购买适当放大器的成本。 众所周知，要使接收端的信号强度增加3dB，就需要将发射站放大器的功率增加两倍！ 请注意，3 dB 仅对应于 S 米刻度的一半，即正好半分！ 因此，若要将接收侧的信号强度仅增加 S 米刻度上的一个点，则需要将发射功率增加四倍！ 使用这种简单的算法，您可以根据 S-meter 读数计算出您的通讯员输出信号功率的增加程度。 图上。 图 1 显示了 S-meter 的三个刻度，其读数对应于相应放大器的不同功率，说明了这一规则。
因此，使用 1 kW 放大器而不是 100 瓦放大器将导致通讯方接收器处的信号增加约 10 dB（1.5 S 米点），这对于操作员来说无疑是一个非常明显的事件，但变得均匀当你明白你必须为这种乐趣付出大约 1500 美元时，这一点就更明显了。 这就是一台低质量的千瓦放大器的成本。 购买功率为 1,5 kW（仅增加 500 瓦！）的放大器将花费约 2500 美元（示例如下），并且在 S 计上您将看到读数增加 0.5 个点。 这里我们谈论的是业余用途的工业KB放大器的平均成本，不包括国产库利宾的工艺和国防部的设备。 一个有趣的结论：在这种情况下，5-6 和 5-8 之间的差异将花费大约 2500 美元。 然而，选择这条特殊途径来提高成绩的业余无线电爱好者的成本不仅限于放大器的成本。 例如：在放大器没有输出可调电路的情况下，需要使用天线调谐器。 设计用于 300 W 的商用调谐器的成本平均为 500 美元。 当然，不要忘记支付电费。 输出功率为 500 瓦的放大器从电源中消耗大约 1000 瓦。 这一比例在其他权力下也保持不变。 例如，天线中 78 kW 的许多 GU-4 所钟爱的设备从网络中消耗了大约 8 kW。 而“BRIG”（1 kW）、“FLAME”（10 kW）等工业宽带发射机的工作效率仅为 30% 左右——那就自己考虑吧。 在计算时，还要考虑到该设备是对其他操作电子设备的干扰源。 首先 - 当然是电视。 说得委婉些，功率放大器给没完没了的电视剧迷们带来了很多不便，不管你喜不喜欢，都必须考虑到这一点。 与电视干扰相关的许多问题，各种滤波器将有助于应对。 他们也花钱。 （最近，萨拉托夫公司 REMO 掌握了其中一些的生产。比进口的更便宜更好......） 但是，如果车站设在农村，那么缺电连长长的“啊啊啊啊啊啊啊一二三……” . 在木制农村房屋和“新俄罗斯人”的房屋中，最重要的问题之一是消防安全。 灭火器和布线质量将是一个经常令人头疼的问题。 其结果是，相当数量将运行。 这些只是与使用强大放大器相关的主要方面。 现在让我们仔细看看提高通信质量的另一个机会：使用高效的天线系统。 这种情况下需要注意的事项： 第一. 必须明白： 放大器只放大发射器信号，与天线不同，它对改善接收没有任何作用。 第二. 天线的一个极其重要的特性是能够通过利用其方向特性来降低干扰信号的电平。 通过旋转天线，您可以达到其最佳方向，对应于最高质量的信号接收，即提高信噪比是无线电通信中最重要的参数。 提供类似的传输信号电平增加的天线的成本将比强大的放大器的成本低一个数量级。 正如已经提到的，将输出放大器的功率增加 6 dB（通讯员的 S 计上只有 1 个点），即大约 100 W（标准收发器功率）的四倍，成本：QRO HF-1000 (600 W) - 2690 美元，Ameritron AL-80 V (850 W PEP) - 1350 美元，Ameritron 811 V (600 W PEP) - 1050 美元，Command技术 HF-1250 (800 W) - 3250 美元（给出了莫斯科公司的价格）。 具体来说，在准备该材料的过程中没有发现 400 瓦放大器。 有趣的是，例如传统的四元件八木天线或类似的方形天线，相对于人们非常流行的6米“长线”，也有同样的增加（约84分贝）。 使用更先进的天线可以分别提供更大的增益。 国内厂商的此类天线的成本大约在4美元到100美元之间，具体取决于天线本身的范围和复杂程度。 我们给出的价格非常平均，但即使他们的价格也很能说明问题。 此外，必须记住，位于地面上方的水平极化天线的增益比自由空间中的增益高约 400-5 dB（确切值取决于地面参数）。 在考虑放大器和天线的效率时必须考虑这个因素。 功率从 6 kW 增加到 1 kW（S 计上再次只增加 4 分！）将花费您 1-4 千美元：（QRO 9 KDX (3 kW)、Henry 2.8 k ULTRA (ZkW)、HF- 3E（2500 千瓦））。 图 2 显示了这一点的可视化说明。 XNUMX.
横轴是位于距真实地球22米高度的天线的增益值，以dBi表示（有关增益的详细信息，请参见目录“BREEZE Winter 4”的第2001页）。 此处还绘制了天线辐射的信号功率值，前提是发射器（收发器）的输出功率为 100 瓦。 在这种情况下，该值被视为坐标原点。 增益和功率绘制在同一轴上，以便您可以直观地看到放大器和天线之间信号放大成本的差异。 纵轴标有您必须为横轴上绘制的所有内容支付的价格。 该图显示了 7、14、21 和 28 MHz 天线以及两个 14 MHz 天线堆叠的数据。 因此，这些图表显示了今天某些天线接收到的放大的莫斯科平均价格是多少。 例如，图中显示增益为 14 dBi 的 16 MHz 天线（5 个 YAGI 元件）的售价为 750 美元。 点标记功率放大器，现在可以在莫斯科公司购买。 同时，放大器相对于天线处于更有利的位置，因为辐射到空气中的功率值对应于放大器在位于 22 高度的半波偶极子上的操作。 m. 以 ALPHA-87 A 放大器为例，输入功率为 100 瓦时，其输出功率为 1.5 kW，相当于增益约为 12 dB（15 倍）。如果将此放大器连接到各向同性散热器，然后我们将其绘制在绘图上的垂直轴上，对应于 12 dB 的值。 然而，在我们的例子中，所有放大器均由半波偶极子驱动，因此我们需要添加 2.15 dB（各向同性辐射器和偶极子之间的增益差）和约 5 dB 的地面效应。 总计 - 几乎 19 dB，如图所示。 如果将100瓦功率的信号放大19dB，则将获得近8000瓦的功率。 相同的 19 dBi 增益（即相对于各向同性辐射器）仅由两个天线组成。 值得注意的是，相同放大倍数的价格相差近 6 倍！ 更能说明问题的是放大器和天线具有相同增益的成本。 回想一下，功率增加 3 dB（例如，从 QRO-1000 到 QRO-2500）将花费近 2000 美元，而大型 3 MHz 天线同样增加 7 dB 的成本仅为 300-400 美元。 该图没有显示更强大的工业生产放大器，因为它们的价格超过了垂直轴上显示的值，因此可供国内无线电爱好者的单位使用，因此它们在俄罗斯的出现可以被认为是一个例外。 同时，不要因为我们将单频段天线与在所有频段上运行的放大器进行比较而感到尴尬，因为如果您只有一个频段的天线，那么在购买放大器时，您将能够“放大“所有你不能工作的其他乐队。 该图显示了通过安装适当的天线可以节省多少，同时在您的通讯员的 S-meter 上提供相同的结果。 除此之外，您还有机会通过创建天线堆栈来顺利提高天线系统的性能。 仅将两个天线正确地组合成一个堆栈，您可以立即将接收效果（最多）提高两倍，即降低 3 分贝。 在实践中，一切都变得更加神秘：通过以各种组合相互切换堆叠天线及其功率相位（微型设备现在就可以做到！）您可以更改整个天线系统垂直平面的方向性图案，选择目前最合适的选择。 在我国，高频上这种天线很少，使用这种天线的VHF播放器也很少，而且越来越少。 但在世界范围内，这种天线系统设计的优点早已为人所知。 值得一提的是，OH8OS 堆栈由 6 个天线组成，共 6 个单元，范围为 20 米（三层楼各 2 个），桅杆高 60 米，重 1.5 吨，增益约为 25 dBi ！ 换句话说，这相当于将一个100千瓦的放大器连接到一个30瓦的收发器上！ 或者 W5UN 天线 - 地球的主要“月球”天线。 其设计由 32 个 17 元件天线组成。 E面波束宽度仅为3.7°，增益为32dBi（功率的1585倍）！ 这样的设计用两辆卡车旋转，大约需要7分钟才能完成一整圈！ KS1XX、NCOP、W3LPL、W6KPC 结构非常棒！ 当然，这些令人惊叹的天线设计对于大多数普通的无线电爱好者来说是无法实现的，但是，由 2 层现代多频段天线组成的更简单的设计在许多人的能力范围内。 重要的是要考虑到随着输出放大器功率的增加，它的价格会呈指数增长，并且天线参数的改进（即使考虑到桅杆减速器组的成本）要少得多努力和成本。 因此，天线系统的现代化是提高整个无线电系统效率的最佳方式，这不仅可以显着提高无线电通信的质量，而且可以最大限度地降低材料成本。 此外，改进天线的参数可以让您摆脱上述与使用强大的线性高频信号放大器相关的所有缺点。 在我们看来，可以指定 5 个有条件的装备业余站类别，过渡到每个后续，同时保持以前的成就，让您感受到工作成果的真正质的飞跃。 第一 初始值由以下设置确定： - 100 瓦和一根长线或多波段鞭状天线。 第二个: 使用输出功率约为 1 kW 的放大器。 第三：安装可旋转的定向天线。 第四：将输出功率提高到 3-4 kW。 最后一个 第五：安装天线组。 在这个阶段，你可以放松，直到退休（或退休期间！）不小心在空中工作。 你的成功是有保证的！ 如何提高工厂效率的最终决定权始终在您手中。 重要信息：在俄罗斯境内，在 KB（不包括 160 m）的第一（最高！）类别许可证中，允许 200 瓦的输出功率！ 我们建议将指定用于第二类和第四类的资金直接用于第五类（嗨！）。 在文章的最后，我们提供了一个有用的表格。 仔细研究后，可以得出有趣的结论，例如：当你的S表显示4个点的差异时，你的通讯员将他的RA的输出功率增加了多少次（大约）（4个点是24 dB或250倍）掌权......），尽管他向你保证他有一架 ZhGU-50。 或者当您连接增益为 5 dBd 的天线而不是“长电线”（5 dB = 3.1 倍功率）时，您的信号将被“放大”多少倍。
作者：A. Dubinin (RZ3GE)、A. Kalashnikov (RW3AMC)； 出版物：krasnodar.online.ru/hamradio
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