Analisador compacto de Antenas

Antes de discutir a implementação do analisador, é muito útil para compreender e interpretar as medidas, faça uma rápida lembrança de alguns princípios simples sobre antenas.

LEMBRETE de alguns princípios sobre antenasO objetivo de uma antena é a irradiar para o espaço como um campo eletromagnético, a máxima energia fornecida por um transmissor, e isto com a máxima eficiência. Sabendo-se que qualquer tipo de antena tem as características de um circuito LC (capacidade de auto), fechado e em paralelo, a radiação máxima será feito quando a freqüência da energia enviada para a antena é igual à freqüência de ressonância do circuito LC, para a antena. Para entender como uma antena feita de um arame pode ser tratada como um circuito LC, veja a Figura 1.

Em (a) temos um circuito LC clássica. No caso especial onde L é um laço único, fisicamente grande o suficiente, nós temos o que é chamado de "antena loop magnética.Em (b) que remove as placas do capacitor. Se as duas placas são muito grandes e relativamente remota, nós temos uma antena como "Isotron", com variantes como particular "EH".Para as antenas nos dois casos citados acima, os princípios de funcionamento são um pouco mais complexa, e não é uma questão de debate que estes temas têm sido discutidos em outros artigos, bem como Internet.Em (c) que remove as placas de cima e chegamos ao valor da antena encurtada com o afogador no centro e chapéus final capacitiva.Em (d), podemos remover os chapéus capacitivos desde o alongamento é o filho de sua capacidade. um fio em uma única peça. E chegamos à fio da antena em si, que é sempre LC circuito elétrico equivalente para o começo. Atenção para o ponto de vista de radiação, esta não é a mesma

para cada cenário!Como um circuito LC antenas, (exceto é claro as antenas aperiódico) têm uma freqüência natural de ressonância, onde os componentes Xc reativa capacitiva e indutiva Xl têm os mesmos valores, mas em fase oposta em 180 °, onde a impedância é puramente resistiva. E é aqui, e só aí, que a transferência de energia é máxima (regime "a" na Figura 2).Depois de um desvio da frequência de ressonância, os valores dos componentes reativos não desaparecem mais. A antena torna-se indutiva (Xl maior do que Xc) e por muito tempo quando se aumenta a freqüência de trabalho a partir da freqüência de ressonância (figura "b" na Figura 2).

Por outro lado, quando você reduz a freqüência de trabalho a partir da freqüência de ressonância, a antena fica capacitiva (Xc superior XL) e muito curta (horário "c" da Figura 2). Nos dois últimos casos, disse que a antena não for concedida, e ele deve ser alterado para que a freqüência de trabalho é igual à freqüência de ressonância. Esta mudança pode ser feita tanto pelo encurtamento ou alongamento do pouco (ou) (s) antena, ou, se a alteração física não é possível, mediante a incorporação de um componente reativo (ou capacidade de auto conforme o caso ) para trazer a igualdade Xl = Xc. No caso particular das antenas "Isotron" ou "EH", que variam o número de voltas para alcançar ressonância.LIGAÇÃO DO ANALISADOR:É imperioso ter medidas exatas de uma antena controlada, ligando diretamente para o analisador de ponto de alimentação da antena. Com efeito, a introdução de um cabo de alimentação de qualquer comprimento, enquanto a antena é perturbado, distorcer as medidas que este cabo será a sede de ondas estacionárias e irá funcionar como um transformador impedância.Para medições precisas, o cabo deve ter um comprimento igual a um fator de velocidade semi-comprimento de onda (corrigido do cabo), ou um múltiplo inteiro da metade do comprimento de onda medição da

freqüência (rácio de transformação 01/01). Isso raramente acontece nas nossas instalações, com as limitações que conhecemos.E só depois que a antena está devidamente ajustada e adaptada à impedância do cabo de alimentação, você pode conectar um cabo de qualquer tamanho, e então, trabalhar em ondas.

CRIAÇÃO DO ANALISADOR:A melhor análise de uma antena, para o ajuste apropriado, é o ponto de abastecimento do mesmo, sem passar pelo cabo ou linha de alimentação. Transportar um grande gerador ou transceptor RF diretamente em cima de uma torre seria impossível. Portanto, é oferecido para este analisador portátil, incluindo o gerador de alta frequência, a frequência, a ponte de medição e auto-alimentado. O desenvolvimento de antenas complexos, tais como multi-band, antenas e outros pe Isotron será uma brisa com este dispositivo. Mas não se limita a medidas sobre as antenas, é capaz de fornecer muitos outros serviços.Descrição: O objetivo desta página não é para ensinar um curso sobre a teoria do funcionamento das antenas, você vai encontrar sua felicidade na literatura e na Net, mas para descrever a plena realização e implementação desta ferramenta indispensável para quem a sério trabalhando em antenas. No entanto, para uma boa compreensão do funcionamento do analisador ea interpretação dos resultados das medições, é útil recordar alguns princípios básicos (veja acima).Vamos a descrição do analisador. Ele tem três partes distintas: HF do gerador, a freqüência ea ponte de medição.O gerador de alta frequência é projetado em torno de um circuito integrado dedicado a esta função, o LTC1799. Este circuito tem muitas vantagens. O gerador integrado é capaz de cobrir uma faixa de freqüência de 100 KHz a mais de 30 MHz (que pode ir até 1 kHz, com divisor integrado, não vamos usar aqui), e isto com um nível relativamente constante de saída e relativamente alto (5 volts pico a pico

em cerca de 50 ohms). O ajuste de freqüência é feito apenas pela variação do valor de um resistor entre o Vcc eo pino 3. O sinal é quadrada e simétrica e, portanto, gera harmônicos apenas estranho, mas o nível desses harmônicos é bastante baixo quando comparado com o sinal e não têm nenhuma influência prática sobre as medidas. O único inconveniente é que o processo só existe formato SMD SOT23 tipo, ou seja, três milímetros de comprimento e 1,5 mm de largura, e relativamente fácil de soldar. Mas, novamente, nada selvagem, a placa de circuito é fornecido CMS soldados. Caso contrário, com uma boa lupa, um ferro e uma boa cunha especial CMS, nada é impossível (cf. Figura 6).

O gerador de padrão é muito simples. A alimentação é fornecida por uma pilha ou uma pequena bateria de 9 volts (o consumo total do analisador, contador de freqüência e mostrar incluído, é de 30 mA). O

diodo LED (D1) indica o poder. O IC2 (regulador 78L06), prevê a 6 volts necessários para IC1 (LTC1799). Um potenciómetro multi-voltas (Pot3) pode cobrir 20-30 MHz. A série de mudar de aplicação com uma resistência adicional (R2), prevê a cobertura adicional de 1,3 a 4 MHz. POT1 permite ajustar a freqüência na faixa superior multa. O sinal do pino 5 do IC1 é dirigido a partir de um lado a freqüência através de R3, o outro da ponte de medição através de um atenuador (HF Pot2).

A freqüência usada aqui é o modelo utilizado no meu rádio. A descrição

está nesta página. Mas qualquer outra frequência cobrindo 10-30 MHz, e não consome muita energia pode ser acordado. A ponte de medição (derivada do princípio da ponte de Wheatstone) é uma ponte de medição diferencial. Nós usamos um núcleo de ferrite com um enrolamento primário alimentado pelo sinal de RF, e dois diferenciais secundárias enrolamentos. Estas duas bobinas são a saída de dois ramos formados por um lado a capacidade fixa (C *) eo objeto (ZX), e os outros componentes, variando, potenciômetro e um capacitor variável. A tensão de RF é corrigida por dois diodos de germânio D2 e D3, o que ajuda a desviar o galvanômetro proporcional à tensão de RF medidos. O germânio é usado aqui para ajustar a tensão tão baixa quanto possível, a fim de ter uma melhor precisão de leitura mínima. O saldo da ponte, ou seja, um zero de tensão RF medida no ponto médio do enrolamento secundário, é atingido quando os valores dos dois lados são idênticos.Leituras feitas na época sobre os elementos variáveis (Pot4 e * CV) conte-

nos sobre os valores de pura resistência e componentes reativos do objeto medido. Para a resistência pura, isto é, a carga resistiva real, basta ler o seu valor no Pot4 potenciômetro. Para os componentes reativos, basta olhar para a posição do capacitor variável. Note-se que o valor da compensação * C capacitor é igual a metade do valor máximo da variável * capacitor CV, para esse equilíbrio (quando os componentes reativos são zero) ponto médio dos últimos. Se o valor de * CV é menos da metade de seu valor máximo, estamos testemunhando um componente reativo indutivo (deve ser diminuída a capacidade para compensar a presente componente indutiva em outro ramo), e se esse valor é mais da metade, o componente é capacitiva (você deve adicionar a capacidade de compensar esta capacidade em outro ramo). Como o valor da posição do centro de * CV, o componente mais reativo é forte.

Instalação: A instalação e soldagem do LTC1799 são muito delicadas. O desenho do circuito foi construída para que simplificar a operação (ver Figura 6). O circuito é soldado do lado cobreado, a atenção à sua implementação. Equipado com um CMS especiais para baixo muito fina, não deve haver nenhum problema em particular. Após a soldagem, verifique se não existem contactos falsos. Caso contrário, a placa de circuito com SMD soldado, está disponível a partir do final fornecedor do artigo citado. O potenciômetro deve ser Pot4 plástico tipo, sem armação de metal (especialmente ferida não potenciômetro que é indutivo!). O circuito contém apenas o gerador ea ponte de medição. A freqüência, conectado por um cabo blindado pequena, sendo em um circuito em separado. O layout da placa não deverá levantar problemas particulares. A associação com * CV deve ser o mais curto, com um fio bastante grande (o cadarço desoldering bem feito), para evitar a introdução de uma componente indutiva distorcer os resultados em freqüências mais

altas. O capacitor variável * CV é um modelo de 200pF, o valor ideal. Se você não pode ter um modelo deste tipo, podemos ir até 500 pF capacidade máxima, mas não além, porque as medidas foram distorcidos altas freqüências. Naturalmente, o valor de C * capacitor deve ser a metade do valor máximo de CV *. Se por exemplo você tem um CV de 400 pF, o valor de C * deverá ser de 200 pF. Se você não tem um capacitor variável, nada está perdido! basta colocar um jumper em vez de * CV e outro no lugar de C *.

Você vai medir a carga real de resistência, mas isso é suficiente na maioria dos casos.O transformador T1 é ferida três filho na mão (ver Figura 4). Embora identificar o filho, ou de cor com marcadores antes da liquidação, ou o ohmímetro após liquidação. O menor erro de implantação, a ponte será distorcido (as letras estão seguindo os diagramas).O caso, de qualquer tamanho, de preferência de metal para prevenir os efeitos da mão.Verifique a polaridade do galvanômetro, que é um lado e um lado -. A bateria ou pilha de 9 volts serão fixadas por um grampo dentro do gabinete.Se a freqüência for escolhida, conforme descrito por mim (e disponível no final fornecedor do artigo citado), existe um jumper para colocar o S3 que desabilita todas as outras funções e exibe a frequência . Com o novo software sob medida para o analisador, e está disponível para download aqui, não há mais lugar para jumper. O 16F84 programados também estão disponíveis.Settings: Depois de verificar a execução e montagem, o ganho de Pot2 lugar mínimo e energização.Pot3 Turn (frequências) para mostrar o valor de maior frequência (com o interruptor fechado linhas). Ajustar P1 para ler 30 MHz. Embora o gerador pode ir além de 30 MHz, é aconselhável fazer a medição, que será errado. Agora você tem duas bandas de frequência: 20-30 MHz e

1,3 a 4 MHz.Mostram que cerca de 15 MHz. Coloque uma carga de 50 ohm no terminal de medição (ZX). Esta taxa será de resistência não indutiva de 51 ohms soldados diretamente a um conector BNC macho, ou melhor, um pouco dessas cargas de 50 ohms encontrados em lojas de informática, que servem como redes de terminais PAC ( veja a Figura 5). Coloque metade * CV.

Aumente o máximo de busca ganhar com Pot4 (Z) a propriedade livre e alodial agulha oca do galvanômetro. Esta é a posição onde o valor do controle é idêntico ao valor da carga resistiva, e, portanto, igual a 50 ohms. Marque esta posição com um marcador de "50". Verificar e completar o buraco com * CV, e marca a posição da CV * "0". Este é o ponto onde não existe nenhum componente reativa. Verifique por varrer todos os valores de freqüência entre 1,5 e 30 MHz, conforme a agulha não se move.O intervalo entre o ponto médio da CV * ea capacidade máxima será marcada "capacitiva Xc" eo intervalo entre a média e capacidade mínima seria marcado "indutiva XL.Para calibrar o potenciômetro, existem duas maneiras. Ou continuar a utilizar os valores de resistência (75, 100, 150, etc.) Na carga ou medir as diferentes posições do potenciómetro para o ohmímetro. No protótipo foi montado um potenciômetro de 250 ohms, mas para aqueles que são confrontados com as medições de impedância maior, pode ser substituído por um 500 ohms.O analisador está agora configurado e pronto para ser usado em todas as configurações. Proporcionará uma cinta para anexá-lo, porque em cima de uma torre, a câmara foi rápida para escapar das mãos! Medidas: Neste capítulo são apresentados alguns exemplos de medição, mas a lista não é exaustiva, e existem muitos sites onde você pode encontrar outros exemplos, embora muitas vezes mais detalhada. Medidas em antenas: Os parâmetros importantes de uma antena é a sua impedância (carga real) e sua freqüência de ressonância. Esses parâmetros são medidos diretamente no ponto de alimentação da antena. Por favor, não confundam impedância e resistência de radiação de uma

antena. Esta última é definida pelo tipo, localização e altura acima do solo da antena. O que é medida a impedância efetiva da antena, que no caso em que a frequência de ressonância é igual à frequência de trabalho, e sem perda de resistência pode ser idêntica à resistência de radiação. Conectar-se diretamente (ou através de adaptadores) analisador na antena. Coloque Pot4 em 50 ohms e CV * 0. Pesquisar a freqüência onde há uma agulha muito franca oco (cuidado, os mínimos outras são possíveis, mas são menos claras e sobre a freqüência anti-ressonância da antena, muitas vezes com valores alta impedância). Quando você tem uma agulha oca bem acentuada, a freqüência é apresentada a freqüência de ressonância da antena. Ao refinar o valor de Pot4, encontramos exatamente a impedância da antena (a uncluttered dipolo, será da ordem de 60-70 ohms). Apenas então, um passo-shrink da antena para trazer a freqüência de ressonância na freqüência (geralmente no meio de uma banda amadora). Para o controle de uma antena com uma adaptação do jogo-gama, é necessário primeiro cortar os fios ou antena para obter a freqüência de ressonância precisas e em seguida, ajuste o jogo gama (capacitor ou o comprimento físico da gama ) para ter uma impedância igual ao cabo de alimentação (geralmente 50 ohms). Para uma antena vertical sobre o terreno, a impedância medida no ponto de poder é a soma da resistência de radiação (RR = 36,6 ohms para uma onda trimestre de antena não-encurtado) e as perdas de resistência (Rp) . A perda de resistência é a soma das resistências do próprio eixo radiante e perdas de resistência do solo. A melhor qualidade do solo, menor o prejuízo. Em solos pobres, é imperativo melhorar radianos por muitos deitadas no chão. Considere o exemplo e fazer alguns cálculos muito simples: uma antena de 10m de altura de onda ressonante trimestre em 40m banda. Com este analisador, medimos a freqüência de ressonância, 70 ohms. Grande, podemos conectar um cabo de 75 ohm, sem muito desencontro. Ok, mas e quanto ao desempenho real da antena? Sabendo que a resistência de radiação é aproximadamente 36 ohms, a soma das resistências de perda é 70-36 = 34 ohms. Isso nos dá um rendimento de 100 x Rr / (Rr + Rp) = 51,4%. Vemos que apenas metade da energia é irradiada, o outro é perdida como calor, principalmente no solo. Para uma antena curta é pior: embora o ganho de uma antena encurtada não é muito menor do que a de uma antena não-encurtado, a sua resistência de radiação diminui drasticamente. Exemplo, a mesma antena vertical de 10 metros de altura com uma banda independente de 80m adicionais. Esta antena tem uma resistência de radiação, de 7 ohms. Nós medimos cerca de 50 ohm ponto de alimentação. Voltando ao nosso cálculo, a produção será de apenas 14%. Fora de 100 watts entregue, será irradiada apenas 14 watts! Conclusão Por conseguinte, é imperativo ter um mínimo de perdas, isto é, a melhor planta possível para antenas curtas. O ajuste de uma antena Isotron é alcançado rapidamente. Na Internet existem sistemas de cálculo on-line para determinar as dimensões das placas do capacitor e os valores das bobinas radiante. Pela minha parte, depois de muitas tentativas, eu recomendo placas circular cujo diâmetro é

igual a 0,01 vezes o comprimento de onda e cujo espaçamento é igual ao seu diâmetro (veja meu site). Quando você conecta o analisador no ponto de abastecimento e nós olhamos para a freqüência de ressonância, com cerca de 50 ohms e CV Pot4 * 0. Dependendo da freqüência de ressonância, ser alongada ou encurtada em si mesmo. Podemos afinar a jogar muito pouco sobre o afastamento das placas. É imperativo que a freqüência de ressonância é igual à freqüência (zero componentes reativos), uma condição essencial para a antena irradia máximo de IC e que a largura de banda larga (apenas um ajustamento por banda)! Apesar da minha falta de experiência na mudança de fase da antena EH matriz, penso que devemos agir sobre as configurações combinadas de indutores e capacitores, tendo uma impedância de 50 ohms sem componentes reativos. Agora você está equipado para fazer medições e os ajustes em todos os outros tipos de antenas, quads, yagis, e assim por diante ... A fórmula de pequeno porte que podem ser interessantes para eliminar as conjecturas na fixação da antena: L = 7,125 x 1.000.000 x (Fr - Ft) / Ft x P. Pe (freqüência de ressonância) e Ft (freqüência de trabalho) em KHz. cm L corte onda quarto ou adicionar (por exemplo, em um quad é o resultado multiplicado por 4, uma vez que o perímetro é o comprimento de onda). Uma advertência para aqueles que vivem na proximidade de um poderoso transmissor de ondas pequenas. A tensão de RF induzida na antena do transmissor pode ser muito importante e as medidas de distorção. E, inversamente, a potência gerada pelo analisador (10-25 mW) podem prejudicar o espectro, ter isso em conta. Aplicações: O analisador de antena pode ser usada para outros fins. Uma vez que as antenas sejam resolvidos, não guarde o dispositivo demasiado depressa. Se você tiver uma caixa do acoplamento entre o transmissor eo cabo de alimentação, por utilizar o transmissor de costume e poluir o ar em suas configurações, de modo que o leitor possa fazer sem "afinar" inoportuna. Basta alterar a configuração do tempo da caixa, seu transmissor pelo analisador. O acordo sobre a freqüência de trabalho Pot4 lugar, em 50 ohms (geralmente, a impedância de saída de transceptores) e CV * "0" (sem componentes reativos). Ajuste o ganho do nível necessário e definir o seu caixa para o acoplamento mínimo da agulha do galvanômetro. Sua casa é segura e você pode colocar sua estação por diante.

Ele também pode determinar o valor de um indutor ou um capacitor, fazer medições de comprimentos de cabos, os coeficientes, velocidade, relatórios medida de transformação, conjunto de filtros de RF, e muitas outras aplicações. Mas será uma nova página.

Lista de componentes: Os componentes são marcados entre parênteses R3: 1 K (marrom vermelho, preto) R1: 3,3 K (laranja vermelho alaranjado) R2: 22 K (vermelho alaranjado vermelho) K P1: 4,7 ajustável apartamento C * Ver texto C1, C2, C5, C6: 100nF (104) multicamadas C3, C4: 220 nF (224) multicamadas * CV: ver texto IC1: LTC1799 IC2: 78L06 D1: Atual Baixo Led D2, D3: AA118 AA119 ou POT1: potenciómetro linear de 250 ohms Pot2: potenciômetro linear 500 ohms Ferida Pot3: potenciômetro 50K multiturn Pot4: potenciómetro linear de 250 ou 500 ohms (ver texto) T1: 8 voltas tipo fio esmaltado fio torcido 0,3 milímetros na FT37-43 toroide

Um galvanômetro 200 uA 1 soquete BNC fêmea A 9 volts titular clip da bateria A freqüência de 30 MHz (veja nesta página) Hex arquivo para download para o pico de freqüência. Fornecedor de componentes e circuitos integrados, e instalar e ajustar o analisador:

Dahms Electronic, 34, rue Oberlin, 67000 Strasbourg Tel. : 03.88.36.14.89. Fax: 03.88.25.60.63. Vendedor caixa nu perfurado, pronto para pintar e jogo: Artra Uma última palavra sobre os capacitores variáveis: Pessoalmente eu uso um CV de recuperação de uma antena acoplador BC. Os engates vendidos em lojas de BC são muito baratos, e muitas vezes menos caro do que comprou sozinho um CV. Caso contrário, vamos encontrar os coletores de rádio na Internet, que muitas vezes vendem CV desmontado receptores antigos.,