CALENDAR 
           DX
            LINKURI UTILE                
                                GHID DE CONVERSAŢIE PENTRU RADIOAMATORI
                            PRESCURTĂRI UZUALE ÎN TRAFICUL DE TELEGRAFIE
                                                         110 PAGINI DESPRE RADIO

28 iulie 2013

Determinarea impedanţei antenei
de Gheorghe Oproescu – Tavi, YO4BKM

Asemănător oricărui consumator de energie în curent alternativ, antena se comportă ca o impedanţă complexă cu componente active şi reactive. Analizoarele pentru antene permit determinarea acestor componente precum şi a frecvenţei de rezonanţă conectând antena direct la bornele analizorului. Acest mod de măsurare prezintă complicaţii deoarece, fie analizorul trebuie plasat la bornele de alimentare a antenei suspendată la înălţimi uneori greu accesibile, fie măsurarea se face cu antena coborâtă într-o altă poziţie decât cea în care lucrează practic, în care caz valoarea componentelor măsurate va fi diferită datorită influenţei altor vecinătăţi.
Chiar recurgând la conectarea analizorului direct la antena aflată pe poziţia de lucru, servindu-ne de scări, piloni, nacele ridicătoare sau alte dispozitive, prezenţa unui corp omenesc în apropiere, mai ales când este măsurată o antenă pentru frecvenţe ridicate, afectează valorile măsurate din cauza modificărilor în privinţa vecinătăţilor.
Pentru a evita astfel de neajunsuri şi pentru a avea garanţia determinării adevăratelor valori ale componentelor active şi reactive precum şi  a frecvenţei de rezonanţă (frecvenţă la care componenta reactivă este nulă), cel mai corect este să se determine impedanţa antenei pe poziţia de lucru fără a apropia de ea corpuri care, în mod obişniut, nu-şi au locul acolo. Acest lucru este posibil de făcut efectuând măsurătoarea cât mai departe de antenă, cel mai comod fiind să ne folosim de linia de alimentare, conectând analizorul de antenă direct la capătul de jos al liniei. Numai că linia de alimentare, cu impedanţa ei caracteristică, se înseriază cu antena şi la capătul ei de jos vor apare alte valori, care caracterizează circuitul echivalent compus din antenă şi linie, cu reactanţe complexe (rezistive, inductive sau capacitive), înseriate. Aşa că, pentru a afla numai valorile proprii antenei, rezultatele vor trebui corectate. Relaţiile de calcul sunt însă foarte complicate şi greu utilizabile deoarece operează cu fracţii în care apar înmulţiri de numere complexe, trebuie raţionalizat numitorul apoi separate părţile reale şi imaginare etc. Pentru a putea fi utilizate cu relativă uşurinţă am făcut o prelucrare a lor, putând fi folosite apelând la un calculator de buzunar.
Modul de lucru este descris în continuare.
Mai întâi trebuie cunoscute caracteristicile liniei de alimentare, respectiv lungimea sa notată cu l (determinată cu precizie, eroarea maximă de ordinul a 0,1---0,2%, respectiv 1---2 cm la o linie de 10 m), impedanţa caracteristică notată cu Zo (în cazul cablurilor coaxiale 50 sau 75 Ohm) şi coeficientul de velocitate k, cunoscut şi drept coeficient de scurtare. În privinţa valorii acestui coeficient la cablurile coaxiale, există destul folclor, în realitate lucrurile sunt clare şi simple. Coeficientul de velocitate nu depinde de dimensiunile cablului ci de forma dielectricului. Dacă dielectricul dintre inimă şi tresă este compact, valoarea este k=0,66 indiferent diametrul cablului, personal am măsurat aceste valori la foarte multe cabluri coaxiale cu diametrul cuprins între 4,5 şi 12 mm. Dacă dielectricul este poros, ca un burete cu goluri mari, coeficientul este mai mare, k=0,86. Acesată valoare nu este însă sigură, depinde de concentraţia de goluri, necesitând măsurarea după o metodă simplă, descrisă la finalul articolului. Pentru linii monofilare, chiar izolate cu plastic, linii bifilare izolate cu plastic sau linii tip scăriţă având dielectric aerul, se poate considera destul de precis k=0,96---0,98.
Un alt parametru ce trebuie cunoscut este frecvenţa f la care se face măsurarea, această frecvenţă fiind furnizată de aparatul folosit pentru măsurare.
Măsurarea cu analizorul de antenă conectat la capătul de jos al liniei de alimentare furnizează două valori, respectiv valoarea componentei rezistive (sau active) pe care o notez cu R şi valoarea componentei reactive (sau pasive) pe care o notez cu X. Aceasta din urmă poate fi pozitivă (reactanţă inductivă) sau negativă (reactanţă capacitivă) şi va fi introdusă cu semnul respectiv în formulele de mai jos. Componentele impedanţei anenei se află din relaţiile

cu frecvenţa f exprimată în MHz, lungimea l în m.
Valoarea componentei reactive va rezulta pozitivă sau negativă, după cum reactanţa antenei este inductivă sau capacitivă. Dacă reactanţa antenei rezultă pozitivă înseamnă că antena este prea lungă, adică rezonează pe o frecvenţă mai joasă decât cea la care se face măsurarea, dacă rezultă negativă antena este prea scurtă, respectiv rezonează pe o frecvenţă mai ridicată. Singurul inconvenient în procedeul prezentat mai sus este că, la fiecare frecvenţă la care se face măsurarea, aflarea valorilor adevărate ale antenei se face de fiecare dată calculând două expresii nu foarte simple. În schimb se află valorile reale, de exploatare, care corespund poziţiei de amplasare a antenei.
Măsurarea coeficientului de velocitate se face folosind o bucată de linie de alimentare de lungime cunoscută, cu un capăt lăsat liber şi cu o buclă cu diametrul de cca 2 cm la celălalt capăt, precum în figură.
Apropiind un undametru dinamic de buclă se află frecvenţa de rezonanţă a bucăţii de linie. În lipsa unui undametru dinamic se poate improviza o schemă cu un generator de semnal de radiofrecvenţă şi un instrument de măsură, metodă folosită şi de mine. Coeficientul de velocitate k se află cu relaţia scrisă sub figură, unde lungimea liniei se exprimă în metri iar frecvenţa de rezonanţă în MHz.

Bibliografie
[1] Rothammel, Karl. Antennenbuch. Deutscher Militärverlag, Berlin 1969.
[2] Smirenin, B.A. Manual de radiotehnică, vol. I . Editura Energetică de Stat, 1953.
[3] Smirenin, B.A. Manual de radiotehnică, vol. II. Editura Energetică de Stat, 1954.
[4] ***  The ARRL Handbook for Radio Communications. 86th Edition, editor K1RO, Newington, CT 06111 USA, 2009. 

*   *   * 

               

Despre mine

Fotografia mea
Constanţa, Constanta, Romania

ARHIVA ARTICOLELOR

free counters Stats Copyright©Francisc Grünberg. Toate drepturile rezervate. All rights reserved