Магнитті рамалы антенна формалары.
Магнитті рамалы антенналарды модельдеу программалары бірдей периметрде күшейген сайын магнитті рама шеңбер формасында болады. Бұл шеңбер секілді басқа фигураларға қарағанда үлкен ауданды екендігі түсінікті.
Алайда, кей жағдайларда құрылымды көріністе магнитті раманы басқа фигурада орындау оңайлау, мысалға, теңқабырғалы үшбұрыш, квадрат, сегізбұрыш. Егер мұндай магниті рамалы антеннада оррындалу пайдаланушы үшін ыңғайла болса, онда аздаған шығын күшейтуімен келісілген түрде пайдалануға болады.
Бір орамды немесе көпорамды рама
Жоғарыда бірорамды рамалардың жұмысы суреттелді. Магнитті рамаларға арналған программалар (MagneticLoopAntennaCalculatorv.1.6, KI6GD, и Magloop4, G4FGQ)бірорамды рамаларды есептеуге мүмкіндік береді. Бірорамды рамалар жоғары жиілікті диапазондағы жұмыс үшін толық қолдануға сай. Бірақ жобалаушылар магнитті рамаларды критикалық периметрлері белгілі көлемге жететіндей төмен жиілікті диапазондағы жұмыс үшін қолдануға ұмтылып жатыр. Демек, мұндай рамалар орнатуға ыңғайсыз болады. Антеннаны орнату үшін орынды кішірейту мақсатында көпорамды магнитті рамалы анттенаналарды төменжиілікті диапазондағы жұмыс үшін пайдалану бола ма деген сұрақ заңды, ал егер болар болса бұл мақсатты ма?
MMANA программасы бұл сұраққа жауап берді. Осы программаны қолдану арқылы 1,2 метр тарабымен мысты сыммен диаметрі 0,8 миллиметр және әуесқойлық диапазон 75 метр жөнделген 3,8 МГц жиілікте орындалған орамалы магнитті рамалы антеннаның 1,2,3, және 4 параметрлері есептелді. Орамалар арасындағы қашықтық 2 сантиметрді құрады. Сосын көпорамды бірдей периметрлері бар бірорамды рамалар параметрлері есептелді. Конденсатор өайырымдылығының жөндеуі 1000 мен шексіздігі ұсынылды. Есептеу кезінде бұл антенналар еркін жазықтықта орналасқаны қабылданды. 3 және 4 орамды магнитті рамалы антеннаны есептеу үшін Гочаренко И. құрған DL2KQ- EU1TT, және оның сайтында бар [6]файлдар пайдаланылды. Есептеулер нәтижесі 5 кестеде көрсетілген. Осы кестеден көрініп тұрғандай рамалы антенна орамалар санының артуы екі орамды 7,8 dB рама үшін немесе трансивердің S- метр шкаласы бойынша 1 баллдан шамалы көп ұтылыс береді. Жақсы өту кезінде бұл ұтылыс күшейткіште аздап қана көрінеді. Үш орамды рама үшін трансивердің S- метр шкаласы бойынша 1,5 баллдан жоғары немесе 10 dB ұтылыс береді. Осы рама үшін де жақсы өту кезінде ұтылыс аз байқалады. Алайда төрт орамды рама үшін ұтылыс 12 dB немесе трансивердің S- метр шкаласы бойынша 2 баллды құрайды. Ал бұл тіпті 12 dB және трансивердің трансивердің S- метр шкаласы бойынша 2 балл. Ал бұл эфирдің жұмысында көрінуі мүмкін. Назар аударсаңыз раманың ұзындығы өскен сайын конденсатордың қайырымдылығы оның жұмысына аз әсер етеді. Бұл бірінші антеннаның төсемесіндегі шығынның өсуімен, екіншіден антеннаның сәулелену кедергісінің өсуімен түсіндіріледі.
5 Кесте. Рамалы антенналардың салыстырмалы параметрлері
| Рама периметрі, м | Рама сипаттамасы/ рама түрі | 3,8-МГц, пФ жиілікті жөндеу үшін конденсатор сыйымдылығы | Антеннаның күшеюі, dBi, * | Бірорамды раманың көпорамдыға қарағанда ұтысы, dB, ** | Антеннадағы күшейтуді реалды конденсатормен бәсеңдету, dB |
| 4,8 | 1 орам, 1,2 метр жақты квадрат | -22,0 / -23,7 | - | -1,7 | |
| 9,6 | 2орам, 1,2 метр жақты квадрат | -20,5 /-22,0 | 7 / 7,8 | -1,5 | |
| 1 орам, 2,4метр жақты квадрат | -13,5/-14,7 | -1,2 | |||
| 14,4 | 3 орам, 1,2 метр жақты квадрат | 18,7 | -18,8 /-20,15 | 10 / 10,6 | - 1,35 |
| 1 орам, 3,6 метр жақты квадрат | -8,8/-9,9 | -1,1 | |||
| 19,2 | 4 орам, 1,2 метр жақты квадрат | 14,5 | -17,25/-18,4 | 11,85/12,1 | - 1.15 |
| 1 орам, 4,8 метр жақты квадрат | -5,4/-6,3 | -0,9 | |||
*Алым(санағыш) шексіз қайырымдылығы бар конденсаторлы раманың күшеюін көрсетеді, бөлгіш қайырымдылығы 100-ге тең конденсаторды пайдалану кезіндегі раманың күшеюінкөрсетеді.
** Санағышта магнитті раманың конденсаторында шексіз қайырымдылықты пайдалану кезіндегі күшейту ұтысы көрсетілген, ал бөлгіште магнитті раманың коденсаторында 100-ге тең қайырымдылықты пайдалану кезіндегі күшейту ұтысы көрсетілген.
Бірорамдыға қарағанда көпорамды раманың құрылымы практикалық тұрғыда қиындау. Кейбір себептерге байланысты көпорамды магнитті рамалы
Кейбір себептерге байланысты көпорамды антенна бірорамдыға қарағанда коаксиалды кабельмен қиындықпен ұштасады, бұл көпорамды рамалы антеннаның қолдану эффективтілігін тағы да төмендетеді. Көпорамды рамалы антенналардың арасындағы қашықтықты үлкейткен кезде осы антеннаның күшеюіның өсуі шамалы ғана екенін байқауымыз керек, дегенмен,оның тәжірибелік қолдануда қиындықтары да көбейеді. Раманың құрылымында үлкен диаметрлі сымды пайдалану оның күшеюі көтеріледі. Сонда да, көпорамды раманың кемшілігіне қарамастан орын аз кездеолар толықтай қолданылуы мүмкін. Көпорамды рамалы антеннаны орнату мен дайындау кезінде туындайтын қиындықтар антенналар бере алатын орынды ұту басымдылығынан артып кетеді. Сол үшін біздің жұмыста көпорамды магнитті рамалы антенналар қарастырылмайды.
Магнитті рамалы антеннаның коденсаторлары
Сонымен, магнитті рамалы антеннаның жұмысы оны құрауда пайдаланылатын материалға тікелей тәуелді. Антеннаның құрылымында жоғары қайырымдылығы бар айнымалы конденсаторларды пайдаланған жөн. Бұлар вакуумды конденсаторлар және қысқыш пен тайғыш контактты мысалға «көбелек»типті конденсаторлар. Қуаты аз магнитті рамалы антенналар жұмысы үшін рамаға статорлық(қозғалмайтын) пластиналар ғана қосылған екі секционды конденсаторларды пайдалануға болады. Керамикалық конденсаторда жоғары жиілікті кернеу көтерілісімен бірден түсетін қайырымдылығы төмен қатты диэлектрикті конденсаторды пайдаланбаған жөн.
Сапалы ауалы конденсатор пайдаланылған раманың параметрлерін есептеу кезінде оның қайырымдылығы 10ге тең деп қабылдауға болады. Егер айнымалы конденсатор қышқылданған пластина мен нашар ротордың контакттарына ие болса, онда оның қайырымдылығы 1000-нан әлдеқайда төмен болады. Егер айнымалы сыйымдылықты қосарланған конденсаторда нашар ротор контакттары болса, онда рамаға тек қана статорлық секцияларды қосу арқылы күресуге болады, онда қышқылды пластинада ештеңе істеуге болмайды. Бұл жағдайда ауалы диэлектрикті қолдан жасалған айнымалы конденсаторды пайдалануға болады. Дискті конденсаторла, «көбелек» типті және тромбонды типті конденсаторлар таралған. Осы типті конденсаторлардың әрқайсысының қарапайым конструкциясын қарайық.
Тромбонды типті конденсаторлар механикалық орындалуда қиынырақ. Тромбон типті конденсаторларда мысты қосылған трука ішіне диаметрі кіші басқа трука ендіріледі. Трубкалар арасындаға сыйымдылық тромбонды конденсатордыңсыйымдылығын құрайды. Қысқыш немесе өткелді конденсаторлардан құтылу үшін ережеге сай, контактсіз тромбонды конденсаторларды пайдаланады. 7 сурет контактсіз тромбонды конденсатордың қарапайым конструкциясын көрсетеді. Ол үшін магнитті антеннаның 1 ұштарына үлкендеу өлшемді екі трубканы 2 жалғайды. Диаметрі кіші трубка 3 П әрпіне ұқсас болып иіледі, диэелектриктік аймаққа 4 орналастырылып, диаметрі үлкендеу трубкаға қатысты винт 5 бойынша ауысады. Нәтижесінде тромбонды конденсатордың сыйымдылығының өсуі немесе кемуі жүзеге асырылады. Конструкцияға тәуелді тромбон типті конденсаторлар 100 пикофарадқа дейінгі сыйымдылық пен магнитті рамалы антеннаның бірнеше көршідер диапазонында жұмысты қамтамасыз ететін конденсатордың қажетті сыйымдылығының нақты жөндеуін қамтамасыз етеді. Тробонды конденсатордың кемшілігі дайындаудың қиындығы болып табылады.
Сурет 7. Тромбонды конденсатордың жеңілдетілген конструкциясы.
Диск типті конденсаторлар конструкциясы бойынша өте қарапайым болып келеді. Диск типті конденсаторларда бір диск екіншісіне қатысты ауысып отырады. Бұл дисктердің сыйымдылығы бір-біріне қатысты дискті конденсатордың сыйымдылығын құрайды. Дискті конденсаторды дайындау үшін магнитті рамалы антеннаның ұштарына 1 қозғалмайтын дискті 2 жалғайды. Өлшемі бойынша қозғалмайтын дискпен бірдей, қозғалмалы диск 3, магнитті антеннаның басқа ұшына дәнекерленген винт 4 және гайка көмегімен қозғалмайтын дискке қатысты ауысып отырады. Қозғалмалы диск пен гайка 5 арасындағы пружина 6 магнитті антенна мен қозғалмалы дисктің электрлік контактісін жақсарту үшін пайдаланылады. Дисктің өлшемдеріне байланысты диск типті конденсаторлар 50 пикофарад және одан да көп сыйымдылық пен магнитті рамалы антеннаның бірнеше көршілес әуесқойлық диапазонда конденсатордың нақты жөндеуін қамтамасыз етеді. Дискті конденсатордың кемшілігі магнитті рамалы антеннаның шығын кедергісінің өсуіне себепкер болатын тар өткелді контакт болып табылады.
Сурет 8. Дискті конденсатордың жеңілдетілген конструкциясы.
Тар өткелді(үйкелісті) контактты жою үшін «көбелек» типті конденсаторды пайдаланады. «Көбелек» типті конденсаторда осы атаудың шығуына әсер еткен көбелектің қанатын еске салатын бір қозғалмалы пластинаға (төсеме) қатысты ауысатын, екі қозғалмайтын пластиналар пайдаланылады. Қозғалмайтын пластиналар сыйымдылығы осы конденсатордың сыйымдылығын қозғалмалыға айналдырады. «Көбелек» типті конденсаторды қолдан жасау үшін шынытекстолитті қақталған(фольгированный) қалың плата 1 алынып, оның бетіне мөрлі әдіспен конденсатордың пластинасын 2 дайындайды, бұл пластиналарды магнитті антеннаға 3 дәнекерлейді. Ротор 4 жұқалтырған шынытекстолитті немесе мысты пластинадан дайындалған болуы мүмкін. Роторды оське 5 орнатады. «Көбелек» типті конденсаторлар пластина көлемі мен арасындағы саңылауға тәуелді түде 50 немесе көбірек пикофарад сыйымдылығын қамтамасыз ете алады және бірнеше көршілес әуесқойлық диапазонда магнитті рамалы антеннаның жұмысын қаматамасыз ететін қажет сыйымдылықта конденсатордың нақты жөндеуін қамтамасыз ете алады. Осы типті конденсатордың кемшілігі дайындаудың қиындығы мен оған қатысты үлкен өлшемдері болып табылады.
Сурет 9. «Көбелек» типті дискті конденсатордың жеңілдетілген конструкциясы.
Магнитті рамалы антеннаны орнату кезінде паразиттік сыйымдылық жерге жөндеуі немесе басқа жат заттардың төмен болуына ерекше назар аудару керек.
Магнитті рамалы антеннаның төсемесі
Магнитті рамалы антенна жоғары ПӘК-пен жұмыс істеу үшін төсемедегі магнитті антеннаның шығын кедергісі сәулелену кедергісімен салыстырмалы немесе аз болуы шарт. Әдетте мұндай мысты жылтыратылған трубкадан жасалған жиілік диапазоны 14 МГц-тен жоғары магнитті антенна үшін мүмкін. Басқа төмен диапазонды анетенна төсемелерін магнитті раманың жұмыс эффектитілігінің төмендеуіне алып келетін шығын кедергісі әлдеқайда көп қалың сыммен жасалады. Әйткенмен, магнитті антеннаның тәжірибесіне қарамастан жұмыс үшін және төмен диапазондарда сәтті қолданылады. Бұл басқа қысқартылған антенналардың онда магнитті рамалы антеннаға қарағанда нашарлау жұмыс істейтінімен байланысты.
Магнитті антеннаның орналасуы жерге паразитті сыйымдылықтың және бөгде заттардың аз болуын қажет етуі керек.
Қабылдағыш магнитті рамалар.
Әрине, егер магнитті рамалы антенна тек қабылдауда жұмыс істесе, оның жұмысында жоғары ПӘК болса , онда айтарлықтай мәселе болмайды. Мұндай рамалар үшін қатты диэлектрикті немесе ауалы үйкелетін контактты конденсаторларды қолдануға болады. Қабылдағыш рамаларды да физикалық өлшемдерін азайтуға мүмкіндік беретіндей көпорамалы етеді. Қабылдағыш рамалы антенна төсемесі үшін жұқа сымды пайдалануға болады. Бірақ жібергіш анетенналар үшін орындалуы мүмкін емес сыңайлы, себебі жібергіштің дерлік барлық қуаты бұл жағдайда раманың жылуына кетеді.
Магнитті рамалы антеннаның төсемесіндегі коаксиалды кабельдің орамасы
Мысты труба немесе қалың сымның орнына магнитті рама төсемесінде коаксиалды кабель орамасын қолдану бойынша ұсыныстарды оқуға болады. Дегенмен, магнитті рамалы антеннаны дайындауда пластикалық қабықшамен жабылған коаксиалды кабельді пайдалануда өте абай болған жөн. Әсіресе қара пластикалық қабықшамен жабылған коаксиалды кабельге қатысты. Қара пластикалық қабықшалы коаксиалды кабельде күйе немесе құрым болады. Бұл коаксиалды кабельдің қабықшасының ішкі жағынан ағып өтетін кері толқынның жұтылуы үшін осылай жасалған. Фидер ретінде істейтін коаксиалды кабель үшін бұл құнды өзгешелігі болып табылады, алайда магнитті антеннаның төсемесі ретінде мұндай коаксиалды кабельді қолдану кезінде мұндай антенна жіберу жұмысы кезінде төмен ПӘК-не ие болады.
Әйткенмен, күйесі бар қабықшалы коаксиалды кабельде [7] әдебиетте жазылғандай қысқа толқынды толы өлшемді антенналарды орындауға толықтай болады. Толыөлшемді антенналар 50-100 Ом мөлшерінде болатын сәулелену кедергісіне ие, сол бірнеше Ом шығын кедергісі антеннаның кіріс кедергісінде коаксиалды кабельдің «күйелі» қабықшасы бұл антенналардың ПӘК-не айтарлықтай шағылмайды.
Коаксиалды кабельдің қабықшасындағы шығынның ұлғаюына алып келетін тағы бір фактор магнитті раманың төсемесі бойымен жоғарыжиілікті ток толы өлшемді антенна төсемесі бойымен ағып өтетін токтардың өлшемінен үлкен, магнитті рамалы антеннадағы оған қуаттан сәулеленуін түсіндіреді. Көптеген диэлектриктерде шығындар кернеуліктің аймағының өсуімен пропорционалды түрде артпайды, керісінше квадратты тәуелділікке ие. Бұл пластикалық қабықшамен жабылған коаксиалды кабельде орындалған магнитті рамалы антенна үшін шығын кедергісі мәнін тағы да арттырады.