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.

Propojení antén 2

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

30.12.2006 06:07:40 - Láďa Fórum - Antény a trocha teorie k nim - ...propojení 4 antén se shodnou impedancí...

Antény jsou v podstatě impedančními transformátory, které mají vzájemné přizpůsobit dvě impedance. Jedná se o impedanci prostředí a impedanci výstupního obvodu generátoru (vysílače), obdobné poměry budou v případě přijímače. 
Vlastnosti jediné tzv. solo antény nemusí vždy splňovat požadavky uživatele. Rozhodujícím kritériem bývá obvykle zisk antény a s tím související rozložení tvaru vyzařovací charakteristiky v prostoru. Teoreticky máme možnost tvarovat vyzařovací charakteristiku podle požadavků. V reálném prostředí bude tvar vyzařování antény významně ovlivněn okolím a určitě bude možno najít odlišnosti od výpočtového modelu, někdy i dost výrazné. 

  

Propojení antén - 1


Z předchozího článku je zřejmé, že jednotlivé antény v anténové řadě mohou mít rozdílné vstupní impedance. Významným je vliv jejich vzájemné polohy, umístění na stožáru, k okolním předmětům a zemi. Je známo, že vliv země na impedanci antén s vertikální polarizací je značný, zejména pro antény v HF pásmu, kam určitě patří i CB pásmo. Je potřebné mít na paměti, že u antény s vertikální polarizací napájené ze středu elementu, je nižší konec elementu blíže k zemi a ten vyšší je v jiné vzdálenosti od země.

Pro připomenutí problematiky vazby antény proti zemi, je uveden zjednodušený příklad horizontálně polarizované antény pro HF pásmo. Je možno si povšimnout, že obě části elementu mají stejnou kapacitu proti zemi. (schematicky kresleno, žlutou barvou je znázorněno symetrické napájení elementu)

 

dipol_zem_1.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Jiné poměry nastanou, pokud změníme polarizaci z horizontální na vertikální u uvažovaného elementu.
Je známo, že kapacita:

C=(permitivita prostředí x obsah ploch)/vzdálenost mezi deskami

Pro náš případ bude permitivita prostředí i obsah ploch konstantní. Změní se jen vzájemná vzdálenost ploch. Po vyčíslení vztahu a jeho výpočtu zjistíme, že kapacita  vzdálenější části elementu od země má jinou kapacitu v porovnání s kapacitou části elementu blíže k zemi.

Je známo, že vliv kapacity na impedanci je významný. Na velmi zjednodušeném příkladě z obrázku je možno vysledovat vazby.

 

dipol_zem_2.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Následný obrázek ve velmi zjednodušené formě ukazuje kapacitní vazby mezi dvěma anténovými elementy. Je zřejmé, že vzájemné vazby jsou složité.
Pokud mezi elementy vložíme například vodivý stožár s výložným ráhnem, poměry se významně změní, což přinese i změny v impedančních poměrech.

 

dipol_zem_3.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Pro představu si můžeme kapacitní vazby nahradit vazbami impedančními. Je vhodné v této souvislosti připomenout, že vzájemné vazby mezi elementy nejsou jen ty, které vidíte na obrázku, ale je to velmi složitý systém vzájemného ovlivňování. Výsledná impedance v takovém případě bude vzdálena výpočtovým předpokladům. Lze říci, že modelovaná anténová řada bude při splnění určitých předpokladů se ve sledovaných parametrech přibližovat výpočtovým požadavkům. Považuji za důležité připomenout jednu významnou skutečnost. V teoretických úvahách se obvykle uvažuje, že anténa má jen reálnou složku vstupní impedance, pokud není uvedeno jinak. To vytváří při opominutí této záležitosti, předpoklady k řešení poměrně náročných situací, kdy tvz. hotová a postavená anténa vykazuje téměř "nezkrotné" parametry ve vazbě na impedanci. Proč se obvykle odchyluje výpočtový model od reálné antény? Důvodů je poměrně mnoho, tím základním je to, že výpočtové modely jsou řešeny obvykle jako ideální systém. Pokud ve výpočtovém modelu je zohledněn vliv reálné země či průměry uvažovaných trubek, tak obvykle je to jen slabá útěcha pro pro rozhodování se ke stavbě. Při realizaci antény se uplatňují další záležitosti např.: použitý materiál na výrobu antény, průměry trubek jsou odlišné od výpočtových, elektrické vlastnosti izolátorů, držáků a spojů trubek mohou vykazovat přechodové ztráty, přídavné kapacity, nosné ráhna a výložníky vykazují vazbu k elementům. Zjednodušeně řečeno, nelze realizovat (postavit) anténu podle výpočtových modelů tak, aby nebylo potřebné provádět žádné ladící práce. Z uvedeného je zřejmé, že situace v impedančních poměrech bude změněna, pokud takovou sestavu přeneseme do reálného prostředí. Při realizaci anténové řady můžeme očekávat zdlouhavé ladící práce, které vyžadují dobré přístrojové vybavení, nezbytné teoretické znalosti doplněné velkými praktickými zkušenostmi. Při splnění uvedených požadavků, lze očekávat v konečné fázi ladících prací výsledek přibližující se teoretickým předpokladům.
Popisované vzájemné vazby lze vypočítat. Nepovažuji za nezbytné uvádět vzorce a matematicky řešit danou problematiku.

Wilkinsonův člen lze s výhodou použít nejen pro propojení dvou antén, ale i pro více antén se shodnou impedancí. 
Popisovaný Wilkinsonův člen přináší určitě výrazné zlepšení v porovnání s klasickým přizpůsobovacím propojením antén. Jak uvedeno bylo v předchozím článku popisujícím propojení dvou antén v anténové řadě, je potřebné se na sestavenou anténovou řadu dívat ze dvou pohledů, ve vztahu k impedančnímu přizpůsobení. Tím prvým je cesta od napáječe k anténě a ten druhý, je pohled opačný, od antény směrem k napáječi. Je pro správnou funkci anténové řady nanejvýš výhodné, pokud budou oba pohledy ve vyváženém stavu. To znamená, že v základním sledovaném parametru SWR budou impedanční poměry téměř shodné. Pokud tomu tak nebude, dostáváme se do poměrně nezávidění hodné situace. Je téměř každému uživateli CB známo, že SWR je úzkostlivě sledovaným údajem, ale jen z pohledu prvního - tedy od napáječe k anténě... Podrobný popis přesahuje obsah tohoto článku, souvisí s tím problematika správného nafázování a rozdělení výkonů do jednotlivých antén v anténové řadě. Tématem fázování se v tomto článku zabývat nebudeme, možná jindy...

 

propoj_4ant_50ohm_2k4.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

propoj_4ant_50ohm_2k4a.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

propoj_4ant_50ohm_2k4b.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

propoj_4ant_50ohm_2k4f.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

propoj_4ant_50ohm_2k4c.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

propoj_4ant_50ohm_2k4d.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

propoj_4ant_50ohm_2k4e.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

K propojení 4 antén se shodnou impedancí k napáječi 50ohm lze vypočítat impedanci transformačního úseku a velikost odporu. Na obrázku není uvedeno indexování připojených antén A1, A2, A3 a A4, podobně není označen transformační úsek 1/4 vlnové délky a odpory Wilkinson členu R.
Pro výpočet je možno použít zjednodušeného vztahu:

 

eq_1.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

U výše uvedeného zapojení nelze odpory sdružovat do jediného, jak tomu je u propojení dvou antén.

 

Autor: Láďa Fórum

Odkaz na originál článku