Евразийский
научный
журнал

Исследование модели ЛМА №5 ВЧ

Поделитесь статьей с друзьями:
Автор(ы): Ляско Арий Борисович
Рубрика: Технические науки
Журнал: «Евразийский Научный Журнал №4 2019»  (апрель, 2019)
Количество просмотров статьи: 573
Показать PDF версию Исследование модели ЛМА №5 ВЧ

Ляско Арий Борисович
Радиоинженер,
канд. физ.-мат. наук, Ph.D.
E-mail: lyasko.ariy@mail.ru

I. Модель ЛМА№ 5ВЧВ выполнена в соответствии с содержанием текста Описания предполагаемого Изобретения «Линейная магнитная антенна для ВЧ диапазона» Заявки № 2018147389 от 28.12.2018 для патентования в РФ [1]. Вид тела без внешней герметичной оболочки Модели ЛМА№ 5 ВЧ представлен на Фото.1 (длина 67 см при диаметре 4.6 см), внутреннее устройство которой было несколько изменено в сравнении с тем, что было использовано при анализе её функционирования в работе [2] в пределах Первого (1.8 МГц) Любительского диапазона с целью её функционирования в Третьем (5 МГц) Любительском диапазоне, как и Модель ЛМА№ 9ВЧ [3].

Целью явлется на примере анализа функционирования Модели ЛМА№ 5ВЧ продолжить объяснение особенности принципа работы Приёма — Передающих антенн типа ЛМАВЧ [1, 3]. Как было отмечено в работе автора [1, 3,4, 6, 7, 8] при размещение параллельно на некотором расстоянии, и тем более при соосном совмещение пары излучателей электромагнитных волн, один из которых является типа Линейным Магнитным Диполем Герца (МГД), а другой — типа Линейного Электрическим диполя Герца (ЭГД) в связи с возникновением феномена Когерентной Резонансной Интерференции (КРИ) можно ожидать особенности в форме диаграммы направленности их совместной работы, как в режиме трансляции ими электромагнитных волн, так и в режиме регистрации. Данная работа и посвящена продолжению выяснения данного явления.


Фото.1

I.1.1. В лабораторных условиях после сборки тела Модели ЛМА№ 5, претерпевшей изменеyия её обмоточных данных и внутренней электрической схемы соединения, совпадающей со схемой Модели ЛМА№ 9ВЧ, с целью приспособления её для использования в Третьем Любительском 5 МГц частотном диапазоне вместо ранее использования в Первом Любительском 1.8 МГц частотном диапазоне [2], проведены были исследования для согласования её импеданса Антенного токового контура (АТК) с выходным сопротивлением источника питания ВЧ мощности, используя Измеритель антенных цепей типа АА — 54.


Фиг.1

Удалось произвести при использовании в качестве силового фидера 30 м 50 Ом коаксиального силового кабеля типа RG-213 согласование использованием в качестве емкости «связи» конденсатора Спар=584.4 пФ, размещённого внутри её внешней герметичной оболочки. На Фиг.1 приведена Частотная характеристика параметра КСВ для полного её АТК. .


Фиг.2


Фиг.3

I.1.2. На Фиг.2 и Фиг. 3 приведены кривые АЧХ , а на Фиг.4 и Фиг.5 соответственно, Временная характеристика (ВХ) и Спектральная плотность (СП) сигналов в контролируемых точках режима работы Модели ЛМА№ 5ВЧ


Фиг.4

I.2.1. После установки Модели ЛМА№ 5ВЧ на АПУ , представленной на переднем плане Фото. 2 и её адаптации в течение некоторого отрезка времени к внешним условиям была снята АЧ параметра КСВ её АТК, представленные на Фиг.6, Фиг.7 и Фиг.8. Как можно видеть внешние условия повлияли на изменение значения частоты f*, оставаясь в пределах Третьего Любительского ВЧ диапазона, минимального значения КСВ и на его значение. Следует иметь в виду, что в конкретных условиях установки Модели ЛМА№ 5ВЧ на второе АПУ был в качестве силового ВЧ фидера использован 25 м коаксиальный кабель типа RG — 58 и для коррекции значения КСВ=1.48 (см. Фиг.7) на конце силового коаксиального кабеля перед его подключением к источнику ВЧ мощности с помощью стандартного BNC тройника параллельно была подключена индуктивность Lпар=4 мкГн.


Фото.2


Фиг.5

На Фиг. 9 и Фиг.10 представлена АЧХ, на Фиг. 11 — СП, а на Фиг.12 — ВХ сигналов в контролируемых точках режима работы Модели ЛМА№ 5ВЧ с помощью Функционального генератора (ФГ) типа АКИП 3409/2, внешний вид его передней панели представлен во время данного теста на Фото.3. Было определено, что АТК данной модели в условиях её пребывания обладает резонансной частотой fo=5.26 МГц и Полосой пропускания BW=60 КГц на уровне 0.7 или — 3 дБ.


Фиг.6


Фиг.7


Фиг.8


Фото.3


Фиг.9


Фиг.10

I.2.2. На Фиг.13 представлены измеренные 4 Января СП сигналов в контрольных точках режима работы Модели ЛМА№ 5ВЧ при использовании в качестве источника ВЧ мощности Трансивера ИС 7300 в кратковременном сеансе трансмиссии на частоте несущей (без модуляции), равной 5.264 МГц, соответствующей частоте f*=5.264 МГц минимального значения КСВ. При этом использовалась лишь 30% максимальной величины его выходной мощности (порядка 25 Ватт) и КСВ = 1.0, как это можно видеть на дисплеи, передней панели, представленной на Фото.4 в момент сеанса трансмиссии и измеренные кривые СП и ВХ сигналов в контрольных точках на Фиг.14, Фиг. 15, Фиг.16 и Фиг.17 с интервалом примерно 60 минут 5 Января.


Фиг.11


Фиг.12


Фото.4

а) Используя величину падения напряжения UaRt=674 мВ (см. Фиг.14) на калиброванном сопротивлении 0.2 Ом, включённого последовательно в АТК внутри герметичной оболочки Модели ЛМА № 5ВЧ можем вычислить величину амплитуды ВЧ тока Iam= 3.37 А в АТК. б) Зная величину резонансного конденсатора Со=21.3 пФ и частоту несущей f=5.264 МГц определяем эффективное значение Индуктивности АТК Laэфф=42.92 мкГн, в) зная Laэфф и Со определяем Волновое сопротивление ρа= 1420 Ом АТК,

г) зная величину Полосы пропускания BW=88 КГц определяем эффективное значение добротности Qaэфф=59.8 и эффективное значение активной части Импеданса rэфф=23.8 Ом АТК, д) зная так называя Параллельное эффективное сопротивление Параллельного колебательного АТК Roe= ρа Qaэфф=84916 Ом вычисляем коэффициент емкостной связи  = 41.2. Поэтому требуемая величина конденсатора связи Спар=КСо=877.6 пФ. Фактически оказалось, что потребовался конденсатор Спар=573 пФ при подключения Модели ЛМА№ 5ВЧ к силовому 25 м коаксиальному кабелю типа RG-58.


Фиг.13


Фиг.14


Фиг.15


Фиг.16


Фиг.17

II. Для определения Диаграммы направленности в «Ближней зоне» Модели ЛМА№ 5ВЧ потребовалось, во первых, убрать (см.Фото.2) меньшего размеро АПУ и установить её на АПУ большего размера, как это показано на Фото.5а или Фото.5б, чтобы вблизи её не было другой, настроенной на частоту Третьего Любительского диапазона приёма — передающей антенны, в третьих придётся весто силового коаксиального кабеля типа RG-58 подключить к коаксиальному 20 м кабелю типа RG-213 Поэтому потребовалось снова снимать ЧХ КСВ и АЧХ для обновлённого АТК Модели ЛМА№ 5ВЧ и осуществить согласование её импеданса с выходным сопротивлением источника ВЧ мощности. В результате оказалось, что не потребовалось использовать внутри её герметичной внешней оболочки Согласующий конденсатор «Связи» Спар=573 пФ..

На Фиг.5а представлен вид положения Модели ЛМА№ 5ВЧ, соответствующего отсчёту «0 градусов» по шкале Управляющего устройства (УУ) (см. Фото.7) АПУ.


Фото.5а, Фото.5б

На Фото.5б «вид» её данного положения под углом регистрации уровня сигнала используемыми приёмными антеннам на расстоянии порядка 10 м по прямой в лабораторном помещении, изображёнными на Фото.6.


Фото.6, Фото.7

II.1.1. На Фиг.18 изображение ЧХ величины КСВ АТК Модели ЛМА№ 5 ВЧ после её установки вне лабораторного помещения на АПУ в положении «0» по шкале его УУ и адаптации к внешним условиям..


Фиг.18.


Фиг.19

На Фиг.19 и Фиг.20 представлены кривые АЧХ сигналов в контролируемых режим работы точках данной модели, а на Фиг.21 и Фиг.22 — кривые ВХ и СП сигналов в этих контрольных точках при использовании в качестве ВЧ источника мощности ФГ типа АКИП=3409/2.

Обращаясь к текстовой части в нижней части этих Фиг.19 — Фиг.23 , можно убедиться, что собственная частота резонансного АТК данной модели fo=5.278 МГц, Полоса пропускания BW=147 КГц, а частота f*=5.271 МГц минимального значения КСВ=1.04


Фиг.20


Фиг.21


Фиг.22

II.1.2. Кривые СП сигналов в контрольных точках режима работы Модели ЛМА№ 5ВЧ при подаче на вход её фидера с выхода Трансивера ИС7300 ВЧ мощности, равной 20 Ватт по шкале Измерителя Мощности и КСВ, представлены на Фиг.23, Фиг.24, Фиг.26 и Фиг.26 при её положении на АПУ соответственно в положении «0» , «180»," 270« и «90» градусов по шкале УУ АПУ, при этом регистрировался уровень сигнала с помощью Вертикальной штыревой 1 м антенны типа АН — 2в, установленной у окна , вид из которого представлен на Фото.5а, на расстоянии 8 м напротив места установки АПУ вовремя сеанса трансмиссии на частоте несущей равно 5.328 МГц и 5.3 МГц.

На частоте 5.3 МГц представлена АЧ параметра КСВ для АТК Модели ЛМА№ 5ВЧ.

Кривые СП и ВХ сигнала регистрируемого Пассивной штыревой телескопической 1 м Антенной (ВА1м), представленной справа на Фото. 7, и Активной (с 40 дБ предусилителем Рамочной Измерительной антенной типа МДФ930х, развёрнутой под 45 градусов (вид под углом которого представлен на Фото.5б) в направлении места установки АПУ с Моделью ЛМА№ 5 ВЧ и находящейся рядом с ВА1м на расстоянии по прямой порядка 10 м, представлены на Фиг.28 и Фиг.29, соответственно.

Практически изменение положения в горизонтальной плоскости не изменяет её режима работы.

В Приложение 1 помещены кривые СП зарегистрированных сигналов приёмными антеннами, представленными на Фото. 7 в момент излучения Модели ЛМА№ 5ВЧ на частоте 5.3 МГц в процессе изменения её положения от «0» до «360» с шагом «10 » градусов по щкале УУ АПУ в горизонтальной плоскости, уровень которых в мВ внесен в Таблицу 1 и на её основе построенные графики Диаграмме 1, дающей представления о Характере Направленности излучения и приёма в горизонтальной плоскости для «Ближней зоны» Модели ЛМА№ 5ВЧ.


Фиг.23


Фиг.24


Фиг.25


Фиг.26


Фиг.27


Фиг.28


Фиг.29

Азимут ВА1мб мВ МДФ930, мВ
360 52,84 147,90
350 75,83 187,60
340 77,98 210,30
330 78,66 207,50
320 77,72 208,10
310 73,61 177,60
300 77,44 209,80
290 74,49 176,80
280 77,00 187,20
270 79,87 205,80
260 73,79 178,90
250 74,10 201,70
240 71,82 176,80
230 70,31 187,30
220 71,72 167,30
210 70,85 185,90
200 70,90 172,30
190 74,02 166,90
180 72,90 168,10

Таблица 1


Диаграмма 1

Приложение 1


Фиг.1 — 1


Фиг.1 — 2


Фиг.1 — 3


Фиг.1 — 4


Фиг.1 — 5


Фиг 1 — 6


Фиг.1 — 7


Фиг.1 — 8


Фиг.1 — 9


Фиг.1 — 10


Фиг.1 — 11


Фиг.1 — 12


Фиг.1 — 13


Фиг.1 — 14


Фиг.1 — 15


Фиг.1 — 16


Фиг.1 — 17


Фиг.1 — 18

Литература

1. А.Б. Ляско, Заявка № 2018147389 для патентования изобретения " Линейная Магнитная Антенна для ВЧ диапазона«, 28 Декабря 2018 г., ФИПС, Москва

2. А.Б. Ляско «Передающие линейные магнитные антенны для ВЧ диапазона (ЛМАВЧ)», «Евразийский Научный Журнал», № 7, Раздел «Технические Науки», Июль 2018 г.

3 А.Б. Ляско «Передающие линейные магнитные антенны для ВЧ диапазона. Часть 4», «Евразийский Научный Журнал», № 3, Раздел «Технические Науки» Март 2019 г.

4. А.Б. Ляско, Патент РФ № 2428774 на изобретение «Передающие Линейные Магнитные Антенны (ЛМА)», 10 Сентября 2010 г., ФИПС, Москва . Г.З. Айзенберг, Монография " Антенны Ультракоротких Волн", Гос. Изд. Лит. по вопросам Связи и Радио«, Москва, 1957 г.

5. А.Б. Ляско «Способ преобразования в открытом пространстве двух направленных в одну сторону линейно поляризованных моногармоничных потоков электромагнитных волн в направленный поток волн де Бройля», Патент РФ на Способа № 2530223 от 12 Августа 2014 г. ФИПС, РФ, Москва

6. А.Б. Ляско «Электромагнитный микроволновый , излучающий два линейно поляризованных пучка в сторону цели интерферометр», Патент РФ на Изобретение № 2382446. Бюллетень № 14,20 Мая 2013 г. ФИПС, РФ, Москва.

7. А.Б. Ляско «Евразийский Научный Журнал», № 3, Раздел «Технические Науки», Март 2016