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无线电电子与电气工程百科全书 144 MHz 的实验天线。 无线电电子电气工程百科全书
下面描述的实验天线(EA)加剧了通信装置的电磁兼容性的另一个问题——抑制无线电接收器的图像通道的问题。 在城市中试验 EA 和输出功率为 2 W 的发射机时，专业商业组织投诉称存在旁频辐射干扰。 随后在发射器附近的指定频率范围（145 MHz）内使用扫描接收器进行检查，但没有给出结果。 之前在同一地点、使用相同设备工作了两年，没有引起任何投诉，只有一个区别 - 另一个天线：在事件发生之前 - 一个“双方形”，然后 - EA 描述。 两瓦发射机的辐射能量非常集中在天线方向图的主瓣方向，以至于它的电平与“商业”接收机的主（非镜像）通道中的信号相同，两米长的发射机信号的接收变得可能，就像在更高的 2Ffr 频率上进行传输一样。 我请无线电爱好者高度重视这个问题：虽然它确实“不是你的”，但你必须消除它。 因为商家（以及其他类似的人）并不关心这一点：他们“付了钱”，你不能强迫他们花钱购买额外的高通滤波器或带通滤波器。 进行了一些测量后，作者（避免造成伤害）决定将 EA 实验转移到现场条件 - 别墅中。 由于天线重量轻，非常容易折叠和展开，因此不存在运输问题。 关于为什么选择“方形”作为便携式天线的几句话。 首先，它的长度是偶极天线的一半（就元件的长度而言）。 其次（这是最主要的），“方形”可以在非常低的悬挂高度下操作，并且对周围物体不敏感（从侧面对天线的手的影响仅在小于 150 的距离内产生影响。 .. 200 毫米）。 第三，这种天线在一定程度上抑制了局部噪声和脉冲干扰。 第四（在作者的版本中），它有一个封闭在直流电中的有源元件。 构建 EA 的基础是“双方形”[75]，由 1 欧姆电缆供电，振动器之间的距离为 0,2（见图 1），其中的元素（1 - 有源振动器，3 - 反射器）简单地挂在房间内的窗户 2 上。
类似的“窗户”横梁可以用铰链固定在房子的墙壁或阳台的角落。 根据反射器的位置，这种天线的旋转可能在 120 ... 150° 内。 挂钩和环可用于在所选方向上固定。 这样的设计当然会考虑到当地的具体情况，既便于进行通信，又便于接收电视。 所描述的 EA 是如何开始的？ 在室内（木屋二楼的一个房间），制作了一个“支架”，用于 VHF 天线的实验工作：两根粗钓鱼线在天花板下拉伸，彼此之间的距离为 250 ... 300 毫米。 借助来自同一森林的环或缠绕线，将元件悬挂在它们上面（图 2）：先是两个，然后是三个，依此类推，直到 13 个（房间里装的东西太多了）。 使用[1]中的公式计算主动振动器 (AB) 和反射器 (P) 元件的长度，然后使用 XI-48 频率响应计 (FCC) 对它们进行检查。 导向器 (D1 -D11) 的每个后续（每侧）减少 5 毫米。 用于制造元件的材料是来自三相 APV 电缆的 PVC 绝缘铝线（更好 - 镀铜铝线
在可以焊接的相同绝缘层中）。 绝缘层没有从电线上移除（用白色、黑色和红色绝缘层交替元件很方便 - 在调谐操作期间更容易不混淆它们：在两个元件之后，尺寸差异变得更加明显）。 框架边的长度和它们之间的距离如图所示。 2（它们的周长值在括号中给出）。 天线的输入阻抗约为 45 欧姆。 供电方面，笔者使用了一根RK-50同轴电缆，直径4mm，长度约1m（图3）。 在与振动器 1 的连接点上，安装了一个由 2VCh 铁氧体制成的直径为 20 mm 的环 20，在其上绕上一圈电缆 3。 - 和一根 4 欧姆的电缆。 也可以将第一个导向器相对于有源振动器移动以进行协调，然后将其余导向器拉起。 应该注意的是，具有大量元件的天线必须具有刚性结构 - 元件之间的距离在操作期间不得改变。 正如现场实验所表明的那样，森林的两部分是不够的：微风的最轻微的呼吸 - 天线开始“播放” - 元素像绳子上的亚麻布一样摇摆。 最好的选择是刚性横移，但这对于现场条件是不可取的，所以我提出了一个如图 5 所示的设计示意图。 1：再增加两根 2 钓鱼线或网球拍线，即把它们的数量增加到四根。 段应在框架 3 内的拐角处拉伸，后者应固定（在最终调整后），例如，使用相同的线 (2)，在所需的距离处彼此根据图 3。 4. 选择脚手架段的长度时，必须从天线的每个边缘留出 XNUMX 到 XNUMX m 的距离，以便绑在支撑物上，例如树上。 为了提高可靠性，您可以沿着结构的边缘放置由木板条制成的框架 2（图 6），将脚手架 5 各段的端部连接到它们的拐角处，然后使用以下方法将天线拉伸到框架之外：例如，尼龙绳3（这里1是支架，4是天线元件）。 如果在一个或两个框架上的排水沟由木条4制成（图7），则天线振动器3和延伸部2可以放置在其中，就像处于折叠状态的情况下的情况一样，并且可以以这种形式存储天线并运送到任何距离。 要将盖框 1 固定到框架 4 上，可以使用钩子或电工胶带环。 在这种情况下，电源线可以与天线一起沿着框架的周边铺设或断开（如果有可拆卸的连接器）。 天线元件应由对齐良好的电线制成。 最简单的方法是将其拉出，将一端固定在虎钳中，然后用钳子夹住另一端。 切割毛坯时，必须为电线末端的连接（绞合或焊接）留出余量，为此，应将其除去绝缘层。 绞线的小“尾巴”不会影响天线的操作，重要的是遵守计算出的框架周长。 最好将元件的接头放置在一侧，例如从下面放置。 框架平面不应有扭曲。 它们应相对于彼此严格平行和“同心”安装（从反射器一侧观察时）。
您可以调整天线方向以明确通讯员的方向，如图 8 所示。 5，即通过反射器后面的木架6（或支架2）将其固定——在这种情况下，操作者对其的影响最小。 拉伸 3，从导向器 4 的侧面固定在木框架 1 上，最好将其系在支撑件 1,8 上。找到记者的正确方向后，最好将框架系在角上 - 天线会旋转风中较少。 EA（垂直极化）实验是在紧邻地球的低地排水沼泽地区进行的。 天线元件的上部高度为22 m。EA被拉伸在棚屋的墙壁和挖入地下的小板作为支撑以及从天线侧面加固的围巾之间。 与记者的距离达到 24...200 公里。 在 EA 的“路线”中，有一条沿着路堤延伸的道路，将“目标”分成两半，距离道路约 350 m，后面是 500...9 m 的森林（情况示意性地描述）如图 XNUMX 所示）。 通过 EA 的精心制造和严格设计，辐射方向图的主瓣（在 0,7 水平）勾勒出的“点”为 25 ... 30°。 随着元素的模糊安装，“点”变得模糊，增益下降。 如果无法确保多元素天线的机械稳定性（在四个段上，EA 脚手架相当坚固）和足够的制造精度，最好将自己限制在四个或五个元素，并采取更大直径的线材用于制造。 在这种情况下，必须将天线抬得更高，以避免由于主波束展宽而导致天线附近的地面反射。 但是，您仍然必须非常严格地固定元素。
在森林中工作时（特别是垂直极化），应选择稀疏或向通讯员开放的地方（更好 - 高架），将天线悬挂在树木或支撑物之间，以避免周围有树木。靠近它的天线“范围”。 因此，所描述的 EA 可以像口琴风箱一样折叠和展开。 这对于滚动、携带然后快速部署很有用，但只适用于相对较慢的转弯。 然而，如果一切都提前准备好（例如用于紧固的钩子），那么天线可以在十秒内转动在一起，这使得可以在公路上的野外比赛中使用它。 经计算，13 元件 EA 的运行频率为 145,5 MHz。 只需很少或无需调整，该天线即可在整个 15m 业余频段使用。 增益 EA - 不小于 16...30 dBd。 辐射方向图的主瓣宽度在垂直和水平面上均不超过0,7°（45级）。 输入阻抗 - 约 145,5 欧姆，使用 RK-50 同轴电缆和图 3 所示的匹配装置时，频率为 1,8 MHz 时的 SWR。 XNUMX，- XNUMX。 作者评估天线质量的方法是业余的、近似的。 实验中使用国外设备：IC-706、FT-11、FT-270。 在 24 ... 25 公里的距离上，使用低悬挂的 EA 和 0,3 W 的功率，通讯员在可用 S 米的刻度上给出了 3-4 分的最高分。 为了进行比较：在他们的设备中，噪声抑制器“打开”和“保持”，并且当 S 计没有显示任何信号时，信号的清晰度在信号水平上为 100%。 但众所周知，听觉控制 1 点 - 接收是不可能的，因此即使在如此低的功率下，城市中的信号水平也很重要。 当增加到4W时，最大额定值为59、59+10甚至59+20dB！ 确实，最后的“分贝”有时会“眨眼”。 实验在FM模式下进行。 为了在城市中进行接收，使用了垂直偶极子、四元件共线天线和位于房屋屋顶上的垂直五元件“波通道”，并且在城市的远端（距 EA）， “波浪通道”“稍稍侧身”站立。 注意到潮湿的地表和植被对近地信号传输的影响。 雨过天晴，信号强度下降了2个点。 估计 F-11“橡皮筋”标准与 EA 之间的信号电平比率：只有“噪声频谱的变化 - 接收是不可能的” - 到 59 分贝，这显然有利于 EA。 在如此低的高度上的天线“波道”将无可救药地被扰乱。 这种天线的元件的大线性尺寸需要在操作中更加小心和更大的悬挂高度，这并不总是可能的。 虽然走路的时候，例如在折叠状态下携带“八木”可能更方便，例如[2]。 如上所述，可以在森林的两个伸展部分的“支架”上试验 VHF 天线。 例如，偶极天线的元件简单地放置在顶部并在调谐期间相对于彼此移动。 由于意外移位，它们可以用任何夹子固定，例如带切口的塑料衣夹。 作为模型，您可以使用“信标”[З] 的信号，安装在天线“站点”中的辐射图主瓣中心，距离至少 10 个遍历长度（距离从反射器到最后一个导向器）。
来自主动振动器的电缆连接到接收器的输入，设置进行到“信标”信号的最大值。 以同样的方式，您可以“设计”一个定向天线，用于接收超出可靠接收区域的电视信号。 在这种情况下，将天线电缆连接到电视，并进行设置，以在屏幕上实现最大对比度和最小噪声（摩尔纹），或者通过控制 AGC 电压实现更好。 设置顺序如下。 首先，他们将横移脚手架拉向电视中心方向，悬挂主动振动器并将其连接至电视。 然后，在振动器后面安装一个反射器，并沿着横梁移动，直到获得最大可能的信号电平（也许这只是声道中噪音的增加）。 将反射器固定在找到的位置后，安装第一个导向器，并以相同的方式实现信号的进一步增加，然后是第二个，依此类推，直到最后一个导向器。 接下来，通过从反射器一侧转动横梁来指定到电视中心的方向，然后再次将所有天线元件的位置校正到接收信号的最大值。 以类似的方式，作者为第六电视频道制作了一个十元天线，用于在卡拉恰伊-切尔克斯山区接收广播（接收到从山上反射的信号）。 由于缺乏合适的材料，有源振动器必须从一块硬铝（Pistohlkors 振动器）上切割下来。 关于将电源线连接到主动振动器的几句话。 在其中部的断点处安装有介质插件，其上固定有同轴电缆或可拆卸连接器的同轴插座。 为了快速制造天线，作者使用的选项也是可能的：将有源振动器的导线末端弯曲成直角，压平以更好地固定电缆，然后将它们铺设在有源振动器的顶部。另一个（绝缘层上有绝缘层）并用坚固的绷带固定 - 尼龙，拉夫桑或普通“严重”，浸渍沥青 - 线（不宜使用电线，因为它的绷带会在天线的电磁场）。 在这种情况下，框架会有些变形，但这并不可怕，重要的是振动器的工作周长等于计算的周长。 用单芯镀锡线包扎振动器的两端，连接编织层和同轴电缆的中心芯，预先穿过外径为 20 ... 16 mm 的铁氧体 (HF20) 环（图3）。 电缆的另一端安装有同轴插头，用于连接无线电台的天线插孔。
只需将主动振动器旋转 90° 即可轻松更改天线的极化（无需触摸其余元件）。 该设计的一些不便之处在于缺乏对垂直极化电缆重量的补偿。 长度较小，没有任何问题 - 操作员自己拿着较长的电缆。 长度必须由插入主动振动器附近地面的附加弹弓支撑。 最好将电缆垂直于其侧面放置（对于垂直极化，必须严格水平放置）。 作者希望所描述的 EA 的设计和制造的简单性将鼓励无线电爱好者尝试天线技术，因为众所周知，最好的射频放大器是好的天线。 这样的天线将使您在远足时更加自信，在乡村，总而言之，无论您需要在长距离（按照 VHF 和 QRP 的“标准”）提供低功率可靠的通信。 毕竟，低功耗是指设备本身的尺寸小，最重要的是其电源的尺寸小。 请记住上面的测试结果：仅输出功率为 4 W 时标准无线电台天线上的噪声频谱发生变化，而输出功率为 3 W 时“粗糙”S 计上的 4-0,3 个点的变化 - 差异非常显着！ 这种天线被称为实验性的——无线电爱好者自己将决定如何利用现有材料最好地制造它。 旅行版（没有木架或箱子和电缆）重量不到一公斤，易于携带 - 您可以用一只手携带天线和包（在振动器框架内），并且它是易于将森林横梁的末端组装成束，并用 PVC 环电工胶带或 KLT 临时固定。 天线允许您在最远 150 ... 200 毫米的距离内（在侧面）靠近它，从而允许您使用短电缆。 同样重要的是，它在较低的悬挂高度下也能正常工作（尽管如果情况允许，较高的高度也不会造成任何伤害）。 实际上，振动器的上边缘距地面的高度至少应为 1 m（最好为 1,5 ... 2 m）。 选择振动器之间的距离时要考虑到它们的容易记忆性，这可以根据需要（即兴）简化天线的制造，并且如果需要，可以在振动器意外移位的情况下调整振动器的位置。 应该注意的是，当使用不均匀（未对齐）的线材制造框架时，会出现错误，该错误以元件周长的伸长率表示。 使用较粗的电线会导致框架的自电容增加，这需要相应地减小它们的周长。 粗略地说，带宽 F（以兆赫为单位）随框架导体（包括带状）直径的增加而增加，可以使用 [1] 中给出的公式计算。 例如，对于有源振动器 F - Рmax - Fmin - 304635/Рmin - 304635/Рmax，其中 Fmax 和 Fmin 是对应于最小和最大框架周长的通带的上限和下限截止频率（图 10）。 带式振动器可以通过将多根电线相互电连接来建模（图 10，b），长期以来，它已成功用于制造之字形电视天线。 有时，根据描述制作天线时，最好稍微增加元件线的直径，从而“保持”在通带中，稍微损失天线的增益。 借此机会，我要向那些（有意或无意）协助作者进行实验的人表示感谢：RA9LO、RA9LZ、RA9LE、UA9LFJ、RA9LT、UA9LAJ.UA9LP、UA9LDG、RA9LY。 UA9LAC、UA9LR、RA9LAP、UA9LBG 以及斯维尔德洛夫斯克地区的无线电业余爱好者安装了中继器（IARU R1 通道 145025 kHz - TX / 145625 kHz - RX）并鼓励我进行这次冒险。 在尝试 EA 时长时间守夜后，我仍然设法检测到来自中继器 S2 QSB 的模糊信号。 但是，当然，两瓦不足以传输（QRB 300 公里）来打开中继器。 我必须在机电 AF 滤波器上制作一个正弦振荡的声音发生器，频率为 1343 Hz，带宽为 9 Hz（根据 Kama-S 广播电台的规范，ShY2.067.064），以便当中继器“斯维尔德洛夫斯克车站“打开”了一台微弱的电报机，人们可以在语音信号的背景下“爬过去”。 但它不在那里。 这需要时间和出色的通道，“每年只发生一次”，例如，在 1996 年 XNUMX 月，世界锦标赛直接与斯维尔德洛夫斯克队合作，没有中继器。 其间，我用调频电报按着声带，只能对着我们的“公司”大喊大叫。 他们对我的 EA 质量表示赞赏，并称其为 Gossvyaeenadzor 控制点，因为我的信号电平（在叶卡捷琳堡方向和实验期间的其他方向）补偿了对两米业余频段频率的抑制他们的接收器的输入电路（抑制镜像通道）。 实验不得不停止。 关于环形天线的其他实验的几句话。 对两元件“双方形”的测试表明，对于城市内的通信，它适合作为垂直极化的“非定向”天线，发射器功率为 1 ... 5 W。 由于安装在屋顶上方较高的位置，无论是在接收还是传输过程中，它都可以在任何方向“到达地面”（作者使用 UA9LFJ 进行的实验）。 天线获得的非方向性可以通过例如建筑物、电线、金属杆和其他结构的再发射、反射来解释。
当在城市边缘使用这样的天线时，它的方向图就会生效，它具有相当宽的主瓣（在 60 级时约为 0,7°），增益约为 8 dBd（反射器位于距振动器 0,2 的距离和 75 欧姆的输入阻抗）。 因此，无需转动天线，将其指向城市就足够了。 随着您远离城市，后者在地平线上占据的角度越来越小，信号电平与距离的平方成正比下降，这对应于辐射方向图的更窄的主瓣（更高的增益）元件数量增加的天线。 还测试了一个七元素 EA，它位于一个木棚内。 其主瓣宽度约为 40°，增益约为 12 dBd。 事实证明，可以忽略第四个和后续导向器对有源元件调谐（在谐振频率和输入电阻方面）的影响，并且可以根据需要选择它们的数量。 同时，也不要忘记，在导演人数众多的情况下，虽然可以将精力集中到一个小“点”上，但无论是方位角还是方位角，都不会太长，“错过”记者的方向。在海拔。 同时，多元天线能够在较低的高度运行。 当 EA 从初始高度仅上升 300 毫米时，信号增加了一个点。 当极化改变为水平（对于通信者 - 垂直），信号强度下降四个点。 通过沿电缆移动铁氧体环，可以实现馈线与天线的更精确匹配。 EA 中间元件的一些降低和最后导向器的升高（由于脚手架上的横梁下垂），以及元件上侧在同一水平（同心）的悬挂创造了额外的条件辐射方向图主瓣略有上升。 这还允许在地面上方进行较低的悬挂，而不存在反射和耗散天线附近集中的射频能量的风险。 与此同时，这种能量在地球表面传播的条件仍然保留在主瓣的开口内， 文学
作者：Victor Besedin (UA9LAQ)，秋明； 出版：cxem.net
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