CB klub Česká Lípa CL - Charlie Lima CB klub Česká lípa, z.s.
Aktuality

Vyzýváme členy CB klubu Česká Lípa, kteří se na klubovém webu ještě nepřihlásili, aby tak učinili v zájmu řádné informovanosti o dění v klubu. Viz článek o registraci.

ANTÉNY, ANTÉNY... 16

Kategorie: Láďa Fórum - technické okénko, Archiv, Všechny články

18.12.2002 09:29:55 - Láďa Fórum - Antény a trocha teorie k nim - Charakteristická impedance, vyzařovací odpor antény - poněkud podrobněji...

Charakteristická impedance antény 


V předcházejících částech seriálu o anténach jsme se níže probíranou problematikou zaobírali spíše okrajově a postupně budeme muset si některé záležitosti blíže objasnit, abychom mohli úspěšně vypočítat a navrhnout zcela funkční anténu s očekávanými parametry. Vrátíme se podrobněji k parametru charakteristické impedance. Je to v anténové technice velmi významný parametr, který je velice závislý na rozměrech antény a na rozložení proudové vlny podél antény. Změna, třeba i malá, některého rozměru antény, má za následek významné změny charakteristické impedance antény. To je vhodné si zapamatovat. Pro vlnový odpor vertikální antény uvádí Smith a Morrison vzorec

 

dil16vz1.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz2.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz3.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

potom vzorec bude

 

dil16vz4.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

kde h je délka vertikálního vodiče
ρ poloměr anténového vodiče λ vlnová délka ve volném prostoru 
Pro čtvrtvlnovou vertikální anténu délky

 

dil16vz5.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

platí při námi používaném označení

 

dil16vz6.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz7.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz8.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz9.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz10.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz11.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz12.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

a pro vertikální půlvlnové antény při

 

dil16vz13.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz14.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK
dil16vz15.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

když čtvrtvlnovou prostorovou délku označíme opět

 

dil16vz16.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

potom při

 

dil16vz17.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

nám konečně vychází pro vlnový odpor vertikální půlvlnové anténě

 

dil16vz18.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Pokud se podíváme na vzorce uvedené v této části, zjistíme, že když pravou stranu rovnic vynásobíme dvěma, tedy když místo koeficientu 60 pro vertikální anténu dosadíme koeficient 120, můžeme rovnice využít pro výpočet horizontální antény. V dalším pokračování si uvedeme jednoduchý příklad výpočtu antény za pomocí uváděných rovnic, ale nejdříve si musíme něco říci ještě o vyzařovacím odporu antény, kapacitě a indukčnosti poněkud podrobněji v zájmu ujasnění si dané problematiky...

 

Vyzařovací odpor

Z předchozích částí seriálu o anténách už víme, že energie vyzářená do prostoru se váže na existenci fiktivního odporu, který obvykle nazývat budeme vyzařovacím odporem. Tento je možné vypočítat, protože je funkcí rozměrů uvažované antény.

Pokud s napáječem vstoupíme do kmitny proudu, potom v takovém případě reálnou část vstupní impedance Ra vytváří vyzařovací odpor Rs a jalová složka Xa tvoří reaktanční složku. Při dané vlnové délce můžeme ovšem najít takovou délku antény, při které jalová složka Xa vymizí a jako vstupní odpor antény se bude jevit vyzařovací odpor Rs. To je velice důležité pro další výklad a v praxi se s tímto stavem setkáváme velice často. Správným pochopením uvedeného, lze se vyhnout zbytečným a někdy i nesprávným regulačním zásahům při ladění antény.

Anténou odebraný výkon

 

dil16vz19.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

při vstupní impedanci vyjádřenou rovnicí

 

dil16vz20.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

v případě, že nám vymizí jalová složka Xa, stoupne taky anténou odebraný výkon na maximum jako důkaz, že anténa má právě rezonanční délku. Každou rezonanční délku antény v zásadě provází vymizení jalové složky Xa vstupní impedance o které víme, že pokud je anténa svou délkou mimo rezonanční kmitočet, potom můžeme šumovým můstkem (popis je uveden na tomto webu), přístrojem RF 1 ap., naměřit určitou jalovou složku Xa.
Nejnižší kmitočet, při kterém je splněna podmínka pro rezonanční délku antény, budeme nazývat rezonančním kmitočtem, za kterým logicky budou následovat další násobky rezonančního kmitočtu - vyšší kmitočty, které podle pořadí se nazývají druhý, třetí, čtvrtý... rezonanční kmitočet. Předpokládám, že v této souvislosti bude vhodné si něco okrajově říci o významu výše uvedeného. Přeneseno do reálného případu antény, můžeme říci bez obav, že pokud má anténa první rezonanční kmitočet 27.205 MHz, potom druhým rezonančním kmitočtem bude kmitočet 54.410 MHz, třetím analogicky další násobek. V některých konkrétních případech, při vhodné volbě základního rezonančního kmitočtu můžeme této vlastnosti využít pro práci na vyšších kmitočtech při použití jedné antény. Opačně, při nevhodně zvoleném základním rezonančním kmitočtu, velké šířce pracovního pásma antény, zejména zvýšením výkonu nad povolenou hranici 4W pro CB stanice, nepříliš čistém kmitočtu oscilátoru ve vysílači (viz článek na tomto webu v rubrice pro začínající-která stanička je nej...), můžeme "vyrobit" velmi nepříjemné produkty, které jsou vyzářeny anténou do okolí se všemi negativními důsledky, kdy kmitočty okolo 54 MHz spolehlivě zasahují do TV pásma. Povolený max. výkon u CB stanic je limitován GL na max. 4W a to není samoúčelné - má to velmi vážné důvody... Tak se opět vrátíme k naší probírané problematice. Fiktivní vyzařovací odpor se nejednodušeji dá vypočítat ze vzorce

 

dil16vz21.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

pomocí tohoto vzorce lze s dostatečnou přesností propočítat vertikální anténu délky

 

dil16vz22.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Přesnost výše uvedených výpočtů, lze jednoduše ověřit dosazením rozměrů pro čvrtvlnovou anténu do vzorců a výpočtem zjistíme, že Rs = 36.22 ohm a pokud porovnáme výsledek s přesným výpočtem zjistíme, že správná hodnota je 36.64 ohm. V každém případě je výpočet pomocí uvedených vzorců při dodržení podmínek minimální délky antény vyhovující, celkem jednoduchý a dobře poslouží v dalším matematickém řešení problematiky návrhu antény, se kterým se v konečném tvaru seznámíme v dalším pokračování seriálu.

 

Autor: Láďa Fórum

Okaz na originál článku