3.14.1. Antennk a) Alapfogalmak Az amatr rdilloms antennjnak a feladata ketts: adskor az ad ltal ellltott rdifrekvencis teljestmnyt elektromgneses hullmok formjban kisugrozza, vtelkor pedig a vtel helyn elektromgneses trert ltrehoz adllomsok elektromgneses hullmai hatsra feszltsg indukldik benne, amelyet a vevkszlk bemenetre vezetnek. Amint a 3.11.1. pontban lthattuk, az antenna mint nyitott rezgkr mkdik, amely az adott (vett) jel vivfrekvencijra van hangolva. A rezgkr nyitott volta azt jelenti, hogy az adskor bevezetett rdifrekvencis teljestmny a rezgkrbl kisugrzdik, vtelkor pedig a kls elektromgneses trnek a rezonanciafrekvencival megegyez frekvencij komponense induklja (azonos trer mellett) a legnagyobb feszltsget az antennban. Az antenna (rezonanciafrekvencijt, talpponti impedancijt, sugrzsi karakterisztikjt, nyeresgt stb. - ld. albb - illeten) ad- s vevantennaknt egyformn viselkedik. Talpponti ellenlls Ha az antenna bemenetre uRF rdifrekvencis feszltsget vezetnk, azon iRF rdifrekvencis ram indul meg. Rezonanciafrekvencijn dolgoz antenna esetben a feszltsg s az ram fzisban van, azaz szorzatuk vals teljestmnyt hatroz meg (P = uRF iRF az antenna ltal kisugrzott teljestmny), hnyadosuk pedig (RS = uRF/iRF) egy ohmos ellenllst, amelyet az antenna sugrzsi ellenllsnak vagy talpponti ellenllsnak neveznek. Ezt az ellenllst rzkeli az antennt meghajt rdiad, mint az antennakimenett lezr ellenllst (s az illeszts akkor valsul meg, ha ez az ellenlls megegyezik a rdiad kimen ellenllsval). A rezonanciafrekvencijtl eltr frekvencin uRF feszltsg s antennn foly iRF ram kztt fzisklnbsg lp fel, gy hnyadosuk sem ohmos rtk, hanem kapacitv vagy induktv sszetevje is van, azaz talpponti impedancirl beszlhetnk. Ilyen esetben az ad illesztett lezrshoz az antennt ki kell hangolni, azaz antennaillesztvel a kapacitv (induktv) komponenst is ki kell egyenlteni. Ha az antenna tl rvid (rezonanciafrekvencija tl magas), a rezonanciafrekvencit az antennval sorba kapcsolt n. hosszabbt tekerccsel lehet cskkenteni. Ha az antenna tl hossz (rezonanciafrekvencija tl alacsony), sorba kapcsolt kondenztorral lehet rvidteni, azaz a rezonanciafrekvencit emelni. Az antenna talpponti ellenllsa (impedancija) az antenna tpustl, geometriai mreteitl, fld feletti magassgtl, stb. fgg. Sugrzsi karakterisztika Az olyan pontszer (valsgban nem ltez) antennt, amely minden irnyban egyforma intenzitssal sugroz (a kr rajzolt gmbfellet minden pontjn azonos trerssget hoz ltre), izotrop antennnak nevezik. A valsgos antennk azonban anizotrop jellegek, azaz a krjk rajzolt gmbfellet klnbz rszein klnbz trerssget ltestenek. Az antenna sugrzsi karakterisztikja mutatja meg, hogy az antenna milyen irnyban mekkora intenzitssal sugroz. A sugrzsi karakterisztikt kt egymsra merleges (pl. vzszintes s fggleges) skban adjk meg; a karakterisztika az adott skban egyenl trerssg pontokat sszekt grbe. Antennanyeresg Az irnyt hats antennk f sugrzsi irnyukba koncentrljk a kisugrzott teljestmnyt, ezrt ezekben az irnyokban nagyobb trer keletkezik, mint ha minden irnyban egyformn sugrz (izotrop) antennt hasznlnnk. Az antenna nyeresge alatt azt (a dB-ben kifejezett) teljestmnyviszonyt rtjk, hogy az antenna a f sugrzsi irnyban hnyszoros teljestmnysrsggel (trervel) sugroz egy ugyanakkora teljestmnnyel tpllt izotrop antennhoz kpest. Megjegyzs: Van, amikor az antenna nyeresgt nem az izotrop antennhoz, hanem a flhullm diplhoz viszonytva rtik. A nyeresg megadsakor tisztzni kell a viszonytsi alapot! (A flhullm diplnak az izotrop antennhoz kpesti nyeresge kb. 2 dB.)

1

Svszlessg Az antenna svszlessge annak a frekvenciasvnak a szlessge, amelynek hatrain a f irnyban ellltott trerssg (vltozatlan gerjeszt ram mellett) 3 dB-el cskken. Van, amikor a frekvenciatfogst, azaz a legnagyobb s legkisebb frekvencia hnyadost adjk meg. Az antenna sugrzjnak svszlessge tmrjnek s hossznak arnytl fgg. Minl nagyobb a sugrz tmrje (fellete), annl nagyobb a svszlessge. Nylsszg Irnytott antennknl definiljk az antenna nylsszgt, amely azt mutatja, hogy vtelnl az antennt f irnytl (mindkt irnyban) mekkora szggel elfordtva kapunk a f irnyban mrhetnl 3 dB-el kisebb jelet (a feszltsg kb. 70%-t), ld. 1. bra. (Adskor pedig az antennt a f irnytl fl nylsszgnyire elfordtva - az a f irnyban 3 dB-el kisebb trert ltest.) A nylsszget, ugyangy, mint a sugrzsi karakterisztikt, kt, egymsra merleges skban adjk meg.

1. bra

Elre-htra viszony Azt mutatja, hogy f sugrzsi irnyban lv lloms hny dB-el nagyobb jelet kelt a f sugrzsi irnyba fordtott, mint az azzal ellenttes irnyba fordtott antennban. (Ugyanennyiszer nagyobb az antenna ltal sugrzott jel trerssge, teljestmnysrsge adskor a f irnyban, mint az azzal ellenttesben.) Effektv kisugrzott teljestmny (ERP) Az ad teljestmnye, az adt az antennval sszekt kbel vesztesge, s az antennanyeresg egyttesen hatrozzk meg, hogy az antenna f sugrzsi irnyba mekkora az effektv kisugrzott teljestmny: ERP = P + antennanyeresg[dB] kbelvesztesg[dB] Plda: Az ad teljestmnye 10W. Az antenna nyeresge 11 dB, a kbel vesztesge 1 dB. Mekkora az ERP? Megolds: Az antenna nyeresge 11 dB-el nveli, a kbel vesztesge 1 dB-vel cskkenti az ERP-t, sszessgben teht az ad teljestmnye 10 dB-val (azaz tzszeresre) n: ERP = 100W. b) Az amatr gyakorlatban ltalnosan hasznlt antennk s tulajdonsgaik Kzpen tpllt flhullm diplus antenna (dipol) A legltalnosabban hasznlt antenna a flhullm diplus. A flhullm kifejezs arra utal, hogy az antenna azon a frekvencin rezonl, amelynek megfelel hullmhossznak az antenna geometriai hossza pp a fele. (A vezetben a rdifrekvencik terjedsi sebessge csak kzelti a fny sebessgt, tnylegesen a geometriai mretektl fggen annl valamivel kisebb. gy az antennn a RF jel hullmhossza valamivel rvidebb, mint a szabad trben, ezrt a rezonanciafrekvencira mretezett antenna tnyleges

2

mrete a szabad trre rvnyes hullmhossz felnl szintn rvidebb. A rvidlsi tnyez a mretektl (hossz, tmr) fggen jellemzen 0,850,99 rtk kztt van.) A kzpen tpllt flhullm diplus feszltsg- s rameloszlst a 2. bra mutatja.

2. bra Az adt jelkpez rdifrekvencis genertor a fl hullmhosszsg diplantenna kzpen elektromosan sztvlasztott felezpontjai kz kapcsoldik. A rezonl antenna hossznak a mentn a nagyfrekvencis feszltsg ill. ram amplitdja vltozik. A feszltsg amplitdjt a szaggatott U, az ram amplitdjt a folyamatos I grbe mutatja. Nyilvnval, hogy az antenna vgpontjn az antennavezetken mr nem folyhat tovbb ram (nincs tovbb antennavezetk), ezrt az antenna kt vgn ramminimumnak kell lennie. A rezgkr elemein a feszltsg s az ram kztt 90 fok fzistols mutatkozik, ezrt ezeken a pontokon a feszltsgnek maximuma van. Az ram maximuma s a feszltsg minimuma a dipl kzppontjra, a betplls helyre esik. Rezonanciafrekvencin u/i ohmos (s mivel a betpllsi pontban feszltsgminimum s rammaximum van, kis) rtk, idelis esetben (vgtelen vkony antennavezetk, minden tereptrgytl vgtelenl tvol) a dipl talpponti ellenllsa 73 . A diplus szimmetrikus antenna, azaz a feszltsget adskor betpllsi pontjai kz (fldfggetlenl) kapcsoljuk (illetve vtelkor e pontok kztt kapjuk meg). A diplus sugrzsi karakterisztikjt a 3. bra mutatja.

3. bra

3

Az bra fels rszbl lthat, hogy a diplantenna az antenna kifesztsi irnyra merlegesen ltesti a legnagyobb trert. A dipl vgeinek az irnyban a trerssg szinte 0, ebben az irnyban az antennhoz egszen kzel kell menni, hogy ugyanakkora trerssget mrjnk. (Az ilyen karakterisztikt nyolcas alaknak nevezik.) Az bra als rsze mutatja, hogy a (hullmhosszhoz kpest a fldtl tvol kifesztett) diplus a r merleges skban krsugrz: minden irnyban azonos trert ltest. Fldkzelben azonban a diplantenna fggleges sugrzsi karakterisztikja eltorzul, a kilvsi szg (a fggleges sugrzsi karakterisztika legnagyobb teljestmnysrsghez tartoz, fldhz kpesti szge) az antenna (a hullmhosszhoz viszonytott) fld feletti magassgtl fgg. DX munkhoz a fld feletti fl hullmhossz magassg j eredmnyt ad. A flhullm dipol antennanyeresge kb. 2 dB. Vgn tpllt flhullm diplantenna A diplantennt meghajt genertor nem csak az antenna kzppontjban (a feszltsgminimum s rammaximum helyn) csatlakoztathat, hanem az antenna egyik vgn (az ramminimum helyn) is. Ilyen antenna a Zeppelin-antenna, melyet az antenna vgn hangolt szimmetrikus tpvonallal (ld. 3.14.2.) tpllnak. (A tpvonal egyik ert a sugrzhoz csatlakoztatjk, a msikat szigetelten szabadon hagyjk.) Termszetesen az gy tpllt diplantenna sugrzsi ellenllsa nem egyezik meg a kzpen tpllt diplval, ezrt antennailleszt fokozat hasznlatt ignyli. Hajltott diplus (hurokdiplus) Ha kt, egymstl viszonylag kis tvolsgban lv fl hullmhosszsg vezett prhuzamosan sszektnk, hurokdiplushoz (hajltott diplushoz) jutunk (4. bra).

4. bra Mivel az antenna kzppontjban (a fels vezet kzepn) feszltsgminimum van, az antenna ott fldelhet (azaz szigetels nlkl a tartrbcra ersthet), gy villmvdelmi szempontbl ez az elrendezs nagyon elnys. Ilyen rendszer antennkat elszeretettel hasznlnak ultrarvidhullmokon, ahol a fl hullmhossz (s gy az antenna mrete is) kicsi, gy az ntart kivitel knnyen megvalsthat. A kt flhullm vezetbl sszelltott hurokdiplus antennarama a kt gban megoszlik, gy egy gban fele akkora ram folyik, ugyanekkor a kt g feszltsge a betpllsi pontban sszegzdik, ezrt a hajltott diplus talpponti ellenllsa a kzpen tpllt flhullm diplushoz kpest ngyszeres (kb. 240 ), ami pl. lehetv teszi, hogy kzvetlenl 240 -os szimmetrikus tpvonalat csatlakoztatva hasznljk. A hajltott diplus sugrzsi karakterisztikja lnyegben azonos a kzpen tpllt flhullm diplus antennhoz. Negyedhullm fggleges antenna Ha a diplus egyik gt fgglegesen egy nagymret, jl vezet fellet (pl. a fld) fl lltjuk, a ez a fellet mintegy tkrknt viselkedik: a vezet fellet feletti hullmot a diplus meglv fele s tkrkpe egyttesen lltjk el (5. bra). Az ilyen antennt monoplusnak nevezik.

4

5. bra A monoplus antenna ugyangy terheli a genertort, s ugyanakkora teljestmnyt sugroz le, valamint a vezet sk felett ugyanolyan elektromgneses teret hoz ltre, mint amilyent (a vezet sk nlkl) az a diplus hozna ltre, amelyet a monoplus s tkrkpe alkot. A monoplus aszimmetrikus antenna, ahol a talpponti feszltsget a monoplus csatlakozsi pontja s a fld kz kapcsoljuk (illetve itt kapjuk meg). Ha a monoplus hossza pp a hullmhossz negyede, akkor a flhullm dipl megfeleljhez jutunk. A negyed hullmhosszsg fggleges antenna krsugrz, azaz vzszintesen minden irnyban egyenletesen sugroz. Fggleges sugrzsi karakterisztikjt a 6. bra mutatja.

6. bra A talppontban (betpllsi pontban) ugyangy ram maximum s feszltsg minimum van, mint a kzpen tpllt flhullm diplus esetn, ezrt a talpponti ellenlls is hasonlan alakul. A fldfellet vezetkpessge a talaj adottsgaitl (startalom, nedvessg stb.) fgg, ezrt a fldet tkrz felletnek hasznl antenna jsga s talpponti impedancija nagymrtkben fgg a talaj llapottl. E fggs cskkentse rdekben ha az antennt valban a fld kzelben teleptik a talaj felszne alatt 2050 cm. mlysgben sugaras fldhlzatot (radilok) szoktak kialaktani legalbb a hullmhossz negyedvel megegyez hosszsg huzalokbl. gy az antenna talpponti ellenllsa megkzelti az 50 -ot. Ha a negyedhullm fggleges antennt nem kzvetlenl a fldfellet fl, hanem pl. egy rboc tetejre teleptik, a fldet szintn az antenna talppontjnak magassgban kifesztett sugrirny, legalbb /4 hosszsg vezetkekkel, radilokkal kell helyettesteni (ellensly). Clszer krben egyenletesen elosztva legalbb 4-6 ellenslyt elhelyezni. Ha az ellenslyok az antennra merlegesek (teht vzszintes irnyak), az antenna talpponti ellenllsa kb. 37 . Az ellenslyok dlsszgnek lltsval a talpponti impedancia is vltozik, kb. 130 fokos (ferdn lefel mutat) radilokkal addik a kvnt 50 krli rtk. Az ellenslyok (radilok) hlzata angolul groundplane (fldelsk), ennek nyomn az amatr gyakorlatban minden ellenslyhlzattal elltott fggleges sugrzt groundplane antennnak (GP) neveznek. Megjegyzs: Kedvez sugrzsi tulajdonsg antenna nem csak fl- vagy negyed hullmhosszsg sugrzval alakthat ki. Pl. az 5/8 = 0,625 magassg antenna sugrzsi karakterisztikja a leglaposabb - azaz kilvsi szge alacsony - (7. bra), ezrt DX munkra igen alkalmas.

5

7. bra A h=0,58 magassg antenna sugrzsi karakterisztikja kevsb lapos, de abban mellkhurok mg ppen nem alakul ki.

Yagi (parazita elemes) antenna A flhullm dipl antennbl vele prhuzamosan, azonos magassgban elhelyezett, tplls nlkli (parazita) elemekkel jobb irnyt hats antenna kszthet (8. bra).

8. bra Az antenna felptse az bra bal oldaln lthat: a dipluson kvl (amely az brn hajltott kivitel, de termszetesen lehet a tartgerinctl elszigetelt, kzpen betpllt flhullm diplus is) egy, a fl hullmhossznl valamivel hosszabb reflektort s a diplus msik oldaln kt, a fl hullmhossznl valamivel rvidebb direktort tartalmaz. (A Yagi-antenna direktorainak a szma szles hatrok kztt vltozhat; minl tbb direktort tartalmaz, annl jobb az irnyt hatsa.) Az antenna sugrzsi irnya a direktorok irnyba mutat, a sugrzsi karakterisztikt az bra jobb oldala mutatja. A dipl talpponti ellenllsa a parazita elemek mrettl s tvolsgtl is fgg, hajltott dipl esetben 240 krli rtk. A 3-4 elemes Yagi nylsszge kb. 30-40 fok, elre/htra viszonya kb. 15-25 dB, nyeresge kb. 6-10 dB. Tbb svos antennk ltalban nem ll az amatrk rendelkezsre elegend antennalltsi terlet (s anyagi eszkz) arra, hogy pl. mind a 9, jelenleg engedlyezett rvidhullm amatrsvra kln antennt lltsanak. Ezrt kzkedveltek azok az antennk, amelyek (nmi kompromisszum rn) tbb amatrsvon is hasznlhatak. A tbb svos antennk egy rsznek mkdse azon alapszik, hogy a klasszikus amatrsvok frekvencii egyms tbbszrsei, gy az egyik svon fl hullmhosszsg antenna valamilyen formban a tbbi svon is rezonanciba hozhat. Ilyen, tbbsvos antennnak alakthat ki pl. a mr emltett Zeppelinantenna (vgn tpllt fl hullmhosszsg diplantenna) is. A 80m-es svra mretezett flhullm

6

antenna a 40 m-es svban egszhullm, mg a 20,15 ill. 10 mteres svban 2, 3, ill. 4 hossz huzalantennaknt viselkedik. Egy kiviteli formjban az antenna hossza 41,15m, a levezet szimmetrikus tpvezetk 13,75 m. (Termszetesen antennailleszt fokozat szksges az adhoz val illesztshez.) A tbb svos antennk msik fajtja az antenna hosszt az adott frekvencira hangolt, prhuzamos rezgkrk (trapok) beiktatsval rvidti, ti. a rezgkr rezonanciafrekvencijn nagy ellenllst tanst, s gy mintegy rdifrekvencisan levlasztja az antenna a rezgkrt kvet rszt. Plda erre a 9. brn lthat, 6 frekvenciasvos (80, 40, 30, 20, 15, 10 m) GP antenna. A betplls az antenna talppontjban trtnik. Svonknt legalbb 2, negyed hullmhosszsg s kb. 130 fokos dlsszg radil alkalmazsa esetn a talpponti ellenlls 50 . A legals, 10 m-es TRAP 28 MHz-re hangolt prhuzamos rezgkr. E rezgkr a 28 MHz krnykn (a 10 m-es svban) igen nagy impedancit tanst, gy az antenna a TRAP feletti rszt levlasztja, a sugrzsban csak a TRAP alatti rsz vesz rszt. Az alulrl msodik, 15 m-es TRAP a 15m-es svban (21 MHz) rezonl, s ebben a svban a fltte lv antennarszeket levlasztja, csak az als kt antennatag sugroz. (21 MHz-en a 28 MHz-re hangolt 10m-es TRAP rezonanciafrekvencija alatt, hosszabbt tekercsknt mkdik.) A 20 m-es TRAP 14 MHz-en rezonl, s e frekvenciasvban vlasztja le a fltte lv antennatagokat. gy e svon az als hrom antennatag mkdik, a 28 s 21 MHz-es TRAP-ok hosszabbt tekercsknt funkcionlnak. A 30 m-es TRAP 10,1 MHz-en rezonl, a fltte lv antennatagokat levlasztja; ebben a svban teht mr az als ngy antennatag mkdik (a 28, 21, 14 MHz-es TRAP-ok pedig hosszabbt tekercsknt szolglnak). A 40 m-es svban (7 MHz) mr az antenna teljes hossza rszt vesz a sugrzsban, a 80 m-es svban pedig a RESONATOR hosszabbt tekercs segtsgvel alakul ki a sugrz megfelel hossza.

7

9. bra

A kt elvet (az egyik svon mkd antenna egy msik svon is rezonanciba hozhat, valamint a TRAP alkalmazsa) kombinlja az amatrk ltal kzkedvelt, 5 svos, a konstruktr hvjelrl elnevezett W3DZZ antenna. Ez egy, sszessgben 33,6 m hossz, vzszintesen kifesztett huzalantenna, amelyet mindkt gban egy-egy, 7 MHz-re hangolt TRAP szakt meg (10. bra).

8

10. bra A 80 m-es hullmhosszon (3,5 MHz) a rezonanciafrekvencia alatti rezgkrk mint hosszabbt tekercsek mkdnek, s az antenna flhullm, kzpen tpllt diplantennaknt viselkedik. A 40 m-es svban (7 MHz) a TRAP-ok rezonlnak, s nagyfrekvencisan levlasztjk az utnuk kvetkez 6,71 m-es huzalszakaszokat, gy az antenna szintn flhullm, kzpen betpllt diplknt mkdik. A 20 m-es svon (14 MHz) a kifesztett huzal s a rezonanciafrekvencinl magasabb frekvencin rvidt kapacitsknt funkcionl rezgkrk 1,5 , a 15 m-es svon (21 MHz) 2,5 , a 10 m-es svon (28 MHz) 3,5 hosszsg antennaknt dolgoznak. A betpllsi pontban minden esetben rammaximum van; a sugrzsi ellenlls svonknt klnbz, 70120 kztt van. Az antenna szimmetrikus tplls. Parabolaantenna Nagyon magas frekvencikon (10 cm. alatti hullmhosszon, ahol a parabola nylsa a hullmhossz tbbszrsre addik) a fnyszr elvn ksztenek nagyon keskeny nyalbols antennkat. Az antenna sugrzja (pl. egy flhullm diplus) a parabola fkuszpontjban helyezkedik el, gy a parabola felletrl visszavert hullmok egymssal prhuzamos nyalbolsak (11. bra). A krbeforgatott parabola forgsi paraboloidot, az nmagval prhuzamosan eltolt parabola hengerparaboloidot hoz ltre. A forgsparabolidnak fkuszpontja, a hengerparaboloidnak fkuszvonala van, ennek megfelelen a ltrehozott sugrnyalb keresztmetszete kr vagy legyez alak (12. bra).

11. bra

9

12. bra Parabolaantennval 10 GHz krnykn az elrhet nyeresg 30-40 dB. Long Wire (LW) antenna LW (Long Wire): Hossz drt, a -nl hosszabb, a vgn antennailleszt kzbeiktatsval tpllt antenna. QUAD antenna QUAD: Ngyszg, egy teljes hullmhossznak megfelel, ngyzetformra kialaktott, fggleges sk, lapjra, vagy cscsra lltott sugrz. Reflektorknt mkd, azonos mret s kb. 0,1 tvolsgban elhelyezett parazita elemmel talpponti ellenllsa kb. 50, nyeresge 8 dB, elre/htra viszonya kb. 20 dB rtk, teht paramterei hasonlak egy 3 elemes YAGI antennhoz. Tbb sugrz egyttes sugrzsa Az egyms kzelben mkd, azonos rdifrekvencival gerjesztett antennk sugrzsa a tr egyes irnyaiban ersti, ms irnyokban gyengti egymst. gy alkalmasan elhelyezett, s megfelel fzisban gerjesztett sugrzkkal a kvnt sugrzsi karakterisztikj antenna hozhat ltre. Azonos irnyban sugrz antennacsoportok szmnak kettzsekor a nyeresg 3 dB-el n. Az antenna sugrzsi karakterisztikjt nem csak gerjesztett, hanem gerjesztetlen (parazita) sugrzkkal is mdostani lehet, melyek a trbl felvett energia ellenfzisban val lesugrzsval vesznek rszt az ered sugrzs kialaktsban (ld. pl. Yagi-antenna). c) Mantenna, mterhels A rdiad antennakimenett az antenna elektromosan gy zrja le, mint a sugrzsi ellenllsval megegyez RS ellenlls. Az ad nem ltja a klnbsget, hogy kimenetre antennt kapcsolnak, vagy pedig RS ellenllst. Ez adja a lehetsget arra, hogy az adberendezs mrsekor, belltsakor ne sugrozzunk ki feleslegesen elektromgneses hullmokat (amelyek pl. az ad gerjedse esetn egsz svok rdiforgalmt zavarhatnk), hanem az antennt egy olyan RS ellenllssal helyettestsk, amely az ad ltal szolgltatott rdifrekvencis teljestmnyt hv alaktja. Ezt, az antennt minden szempontbl egyenrtken helyettest (de kisugrzs helyett a teljestmnyt hv alakt) terhelst nevezik mterhelsnek, mantennnak. Az ad belltsakor, hangolsakor, mrsekor mindig megfelel teljestmny mterhelst hasznljunk. A vevkszlkek mrsekor az antennajelet rdifrekvencis genertorbl nyerik. Azrt, hogy az ramkri viszonyok minl jobban hasonltsanak arra az esetre, amikor a jelet tnyleges antenna szolgltatja,

10

a genertor s a vev antenna bemenete kz nhny passzv elembl kszlt ramkrt kapcsolnak, melynek szintn mantenna a neve. 3.14.2. Tpvonalak Tpvonalnak a nagyfrekvencis energia tovbbtsra szolgl (gyakorlatilag a rdiadt ill. vevt az antennval sszekt) vezetket nevezik. A tpvonal lehet szimmetrikus vagy aszimmetrikus. Szimmetrikus rendszerben a tpvonal mindkt vezetke fldfggetlen, a jelet a kt vezetk kztt mrjk. A kt vezet bektse kvetkezmnyek nlkl felcserlhet. Jellegzetes szimmetrikus tpvonalakat mutat a 13. bra. A kt egyforma, egymshoz kzeli, rnykolatlan vezetkprat Lecher-vezetknek nevezik.

13. bra Aszimmetrikus rendszerben a jelet szllt (meleg) vezetket fldelt rnykols veszi krl. Ilyen tpvonal a koaxilis (kzs tengely) kbel (14. bra), ahol a jelet szllt vezetk s a hengeres rnykols tengelye egybe esik.

14. bra Hullmimpedancia A tpvonal egyms kzelben halad (de egymstl elszigetelt) vezetbl ll. - E vezetknek (anyaguktl, geometriai elrendezsktl fgg) soros ellenllsuk van. Az egysgnyi hossz vezetk soros ellenllst jelljk R0 al. - A kt vezet kztt a szigetels tkletlensge folytn (valamint nagyfrekvencin a dielektromos vesztesg miatt) vezets lp fel, melynek egysgnyi hossz vezetkre jut rtkt jelljk G0 al. - A kt, egyms kzelben halad vezet mint egy kondenztor fegyverzetei kapacitst jelentenek. Az egysgnyi hossz vezetk vezeti kztti kapacitst jelljk C0-al. - A tpvonal kt vezetje egy vezetkhurkot kpez, amely egymenetes tekercsknt foghat fel, ezrt a tpvonalnak induktivitsa is van. Az egysgnyi hossz tpvonal induktivitst L0 al jelljk.

11

A tpvonal ellenllsa, vezetse, kapacitsa ill. induktivitsa nem koncentrlt elemek, hanem a tpvonal hossza mentn egyenletesen oszlanak meg. gy a tpvonal gy foghat fel, mint a 15. bra szerinti kapcsols, egysgnyi szakaszok egyms utn kapcsolt sorozata.

15. bra A 16. brn hrom, egysgnyi hossz tpvonalszakasz kapcsoldik egyms utn (a valsgban igen sok). Knnyen belthat, hogy ha e tpvonal bemenetre u1 nagyfrekvencis feszltsget kapcsolunk, a kimenetet pedig szakadssal zrjuk le, a tpvonalon (a szakads lezrs ellenre, C0 s G0 elemek miatt) i1 nagyfrekvencis ram indul meg. E kt (nem felttlenl azonos fzis) mennyisg hnyadosa adja meg a tpvonal bemen impedancijt:

Z be =

u1 i1

16. bra Egy-egy egysgnyi hossz tpvonalszakasz C0 s G0 elemein foly ramok a megelz L0/2 s R0/2 elemeken is tfolynak, s azokon feszltsget ejtenek, ezrt a tpvonalszakasz kimenetn kisebb feszltsg jelenik meg, mint a bemenetn, azaz a tpvonal a jelet csillaptja. Minl hosszabb a tpvonal, annl nagyobb a csillaptsa (teht a kimenetn annl kisebb a feszltsg). Ha a tpvonal vgtelen hossz, akkor a csillaptsa is vgtelen nagy lesz, a kimen feszltsg 0, teht a bemen impedancit (a lezr impedancitl fggetlenl) csak a tpvonal R0, L0, G0, s C0 paramterei hatrozzk meg. Ezt az impedancit, teht a vgtelen hossz tpvonal bemen impedancijt a tpvonal hullmimpedancijnak nevezik, s Z0 al jellik. A tpvonal hullmimpedancija frekvenciafgg, s kimutathat, hogy kialaktsban egy bizonyos frekvencia fltt mr csak L0 s C0 dominl. E frekvencia felett a hullmimpedancia frekvenciafggse, valamint a feszltsg s ram kztti fziseltrs megsznik, s a hullmimpedancia ohmos hullmellenllss vlik. Ezt a hullmellenllst adjk meg a tpvonal jellemzjeknt (pl. koaxilis kbelnl 50 vagy 75). Ha a vgtelen hossz tpvonalbl levlasztunk egy l hosszsg szakaszt (17. bra), a tpvonal tbbi rsze tovbbra is vgtelen hossz marad, azaz Z0 hullmimpedancit tanst. Kvetkezskppen, az utbbi, vgtelen hossz tpvonalat a vizsglt l szakaszt lezr Z0 impedancival helyettesthetjk anlkl, hogy az ramkri viszonyok megvltoznnak (kzps bra). Mivel az l hossz vezetkszakaszt lezr impedancia nem vltozott, a vezetk bemen impedancija sem vltozik, az tovbbra is Z0 lesz. Ezrt megllapthat, hogy a hullmimpedancijval lezrt vges hosszsg tpvonal bemen impedancija is a hullmimpedancijval egyezik meg.

12

17. bra A lertak alapjn belthat, hogy a rdiad optimlis, illesztett lezrsa akkor valsulhat meg, ha a rdiad kimen ellenllsa megegyezik az adt az antennval sszekt tpvonal hullmimpedancijval (hullmellenllsval), az pedig az antenna talpponti (sugrzsi) ellenllsval. Megjegyzs: 1. Koaxilis kbeleket jellemzen 50 s 75, szimmetrikus tpvonalakat (120) 200300 kztti hullmimpedancival gyrtanak. 2. A tpvonal hullmimpedancija a szigetelanyagon kvl geometriai mreteitl (koaxilis kbelnl a bels vezet ill. rnykols tmrje, szimmetrikus kbelnl a vezetk tmrje s tvolsga) fgg. Csillapts Mint a hullmimpedancia trgyalsnl lthattuk, a tpvonal C0 s G0 elemein foly ramok a megelz L0/2 s R0/2 elemeken is tfolynak, azokon feszltsget ejtenek, ezrt a tpvonal kimenetn kisebb feszltsg (ill. ram) jelenik meg, mint a bemenetn, teht a tpvonal a jelet csillaptja. A 18. bra azt mutatja, hogy a hullmimpedancijval lezrt tpvonal hosszsga fggvnyben miknt csillapodik a feszltsg, illetve az ram (a kett hnyadosa, a hullmimpedancia vltozatlan).

18. bra A csillaptst okoz vesztesgek okai:

13

-

a huzalban hv alakul energia (rzvesztesg) (R0) a szigetelben hv alakul energia (dielektromos vesztesg) (G0) az elsugrzott energia (sugrzsi vesztesg).

A rzvesztesg a vezet soros ellenllsn hv alakul energia. Figyelembe kell venni azt is, hogy a soros ellenlls a szkinhats miatt rdifrekvencin nagyobb, mint egyenramon. A kis vesztesg kbel vezeti nagy keresztmetszetek, maga a koaxilis kbel is nagy tmrj (10-20 mm, vagy tbb). A dielektromos vesztesg a szigetelben hv alakul energia, amelyet kisebb rszben okoz magnak a szigetelsnek az tvezetse, nagyfrekvencin ennl sokkal jelentsebb az eltolsi ram hhatsa, a polarizcis vesztesg. A nagyfrekvencis ramok tovbbtsra hasznlt koaxilis kbeleknl ezrt kis polarizcis vesztesg manyagbl (polietiln, polisztirol, teflon stb.) ksztik a szigetelst, sokszor habostott formban, mert a szraz leveg, mint szigetel mentes a polarizcis vesztesgtl. Ugyanezen okbl sokszor csak kitmaszt trcskat vagy spirlt ksztenek kis vesztesg manyagbl, a szigetelanyag zmben leveg (19. bra). A nem jl alkalmazott tpvonal az elektromgneses hullmokat rszben kisugrozza, ebbl addik a sugrzsi vesztesg. A helyesen vlasztott koaxilis kbelek sugrzsa 1 GHz alatt elhanyagolhat, ebbl addan nincs jelentsge annak, hogy a kbelt hol (pl. a fldtl, vagy a faltl milyen tvolsgra) vezetik.

19. bra Rvidlsi tnyez, sebessgtnyez A tpvonalon a nagyfrekvencis jelek haladsi sebessge a szigetel tulajdonsgaitl fggen kzelti a fny sebessgt:

vahol

c

r

c a fny sebessge r a szigetel anyag relatv dielektromos llandja

A haladsi sebessg cskkense miatt a tpvonalon (a szabad trben mrthez kpest) egy adott frekvencij elektromgneses hullm hullmhossza rvidebb lesz. A rvidlsi tnyez a jel tpvonalon kialakul tnyleges hullmhossznak s a szabad trben kialakul hullmhossznak arnya:

r=

tpvonal 1 = leveg r

A koaxilis kbelek rvidlsi tnyezje 0,650,9 kztti rtk szokott lenni (utbbi a nagyon j minsg, a 19. bra szerinti szerkezet, zmben lgszigetels kbel esetn).

14

A tpvonal mszaki adatai A gyrtk a kvetkez adatokat adjk meg: - felpts, szerkezet, a szigetels anyaga - kls tmr - hullmellenlls (Z0) - hosszegysgre jut kapacits (pF/m) - csillapts (dB/m) adott frekvencikon (nagyobb frekvencin a vesztesgek nvekedse miatt a is csillapts nagyobb) - tvihet teljestmny adott frekvencikon (nagyobb frekvencin a vesztesgek nvekedse miatt a dielektrikum jobban melegszik, ezrt kisebb teljestmny vihet t) - rvidlsi tnyez. Hullmvezet A hullmvezetben egymst gerjeszt villamos s mgneses ertr terjed; idelis esetben a fm rszekben vezetsi ram nem folyik. A felleti hullmvezet a szabadon vezetett, egyetlen szl vezetk (Goubau-vezetk), amelyet vastag dielektrikum rteg bort. A vezetket krlvev szigetelanyag hatsra az elektromgneses tr a vezet krnyezetben koncentrldik. Az energia egy, a vezetket krlvev hengeres trben terjed. A Goubau-vezetket lehetleg egyenes nyomvonalban (20-nl nagyobb irnyvltoztats nlkl) kell telepteni. Krnyezetben fmes vagy nagyobb tmeg dielektromos trgyak nem lehetnek. A cstpvonal a mikrohullm technika jellemz hullmvezetje. Tglalap vagy kr (esetleg ellipszis) keresztmetszet fmcs, melynek egyik vgn adantenna (gerjeszt csap), msik vgn vevantenna (kicsatol csap) van (20. bra).

20. bra Az elektromgneses hullm a cs belsejben, a cs mentn, s (ha hullmhossza kisebb, mint a cs mechanikai mreteitl fgg hatrhullmhossz) csaknem csillapts nlkl terjed. A jellemz csillapts 0,01 dB/m. A falvastagsgot a mechanikai szilrdsg hatrozza meg, kszthet hajlkony kivitelben is.

3.14.3. llhullmarny A 21. brn lthat kapcsolsban a genertort s a terhelst Z0 hullmimpedancij (idelis, csillapts nlkli) tpvonal kti ssze. A genertor feszltsge U = 100V, bels ellenllsa Rb = 50, a terhel ellenlls Rt = 50. Mekkora lesz a K kapcsol zrsakor megindul I ram?

21. bra

15

A vlasz ltszlag egyszer: Rb s Rt sorba kapcsoldik, ered ellenllsuk 100, amelyen a genertor 100V feszltsge Ohm trvnye rtelmben 1A ramot indt meg. Valban, ez lesz a vglegesen kialakul llapot. De hogyan alakul ki ez az ram? Ugyanis a tpvonalon brmilyen gyorsan terjed is a jel, mgis csak szksges valamennyi id, amg a kapcsol zrsa utn a terhel ellenllsig jut, addig pedig mg a genertor nem lthatja, hogy mekkora a terhel ellenlls, s gy nem tudhatja, mekkora ramot indtson meg. A megolds: ameddig a jel nem jut el a terhel ellenllsig (st, nem jut vissza a genertorig), a tpvonal a hullmimpedancijval zrja le a genertort, teht akkora ram indul meg (s a tpvonal bemenetn olyan feszltsg alakul ki), mint ha a genertort Z0 ellenlls terheln. Ha Z0 = 50, akkor a tpvonal bemenetn 50V feszltsg ill. 1A ram alakul ki. Ez a feszltsg (s ez az ram) a tpvonalon kzel a fny sebessgvel terjed, s rvid id utn eljut a terhel ellenllsig. Ha Rt = 50 (mint a pldban), akkor azon az 50V feszltsg hatsra ppen 1A ram alakul ki, azaz ez az llapot vglegesl. Ha a terhel ellenlls szakads lenne, a K kapcsol zrsakor a tpvonalon (hullmimpedancijnak megfelelen) akkor is 50V feszltsg, s 1A ram indulna meg. Amikor azonban a jel a tpvonal vgre r, szakadst tall, ennek a lezrsnak pedig 100V feszltsg, s 0A ram felel meg. Ez a vgleges llapot gy alakul ki, hogy mind a feszltsg, mind az ram teljesen visszaverdik (reflektldik) a tpvonal vgn, mg pedig a feszltsg azonos fzisban, gy a genertortl rkez 50V s a visszavert 50V sszegzdsvel alakul ki a 100V feszltsg, mg az ram ellenfzisban verdik vissza, gy az rkez 1A s a visszavert 1A sszegzseknt addik az I = 0 vgleges ram. Ha a terhel ellenlls rvidzr lenne, a tpvonal vgre rkez 50V feszltsg s 1A ram szintn teljesen visszaverdne, azonban az ram azonos fzisban, a feszltsg pedig ellenfzisban. gy a kialakul vgleges ram 1A + 1A = 2A, a feszltsg pedig 50V 50V = 0V, amely megfelel a rvidzr terhelsnek. Ha a terhel ellenlls nem extrm lezrs (rvidzr vagy szakads), s nem is egyezik meg a tpvonal hullmimpedancijval, akkor a tpvonal vgre rkez 50V feszltsg s 1A ram nem teljesen, hanem rszlegesen (azaz csak egy rsze) verdik vissza olyan fzisban, hogy a vgleges feszltsg s ramrtkek megfeleljenek a terhel ellenllsnak. Hasonl a helyzet akkor, ha a genertor (rdiad) nem egyenfeszltsget, hanem nagyfrekvencis feszltsget szolgltat. A genertor (ad), melynek kimen ellenllsa megegyezik a tpvonal hullmimpedancijval, a tpvonalon hullmimpedancijnak megfelel nagyfrekvencis feszltsget s ramot (halad hullm) indt meg. Amikor a jel a terhelshez (antennhoz) r, - ha az antenna talpponti impedancija a hullmimpedancival megegyezik, illesztett lezrs jn ltre, a feszltsg s ram rtke nem vltozik. Ebben az esetben a tpvonalon csak halad hullmok haladnak, az adtl az antenna fel. A tpvonal brmely keresztmetszetben ugyanakkora a feszltsg s az ram amplitdja, - ha az antenna talpponti impedancija nem egyezik meg a tpvonal hullmimpedancijval, visszaverds (reflexi) jn ltre. (Ha az antenna talpponti impedancija tl nagy, a feszltsg azonos fzisban, az ram ellenfzisban verdik vissza. Ha az antenna talpponti impedancija tl kicsi, a feszltsg ellenfzisban, az ram pedig azonos fzisban reflektldik.) A tpvonalon gy egyidejleg kt irnyban terjednek hullmok: az adtl az antenna fel halad hullmok, s az antenntl az ad fel a visszavert (reflektlt) hullmok. Az egymssal szemben halad, azonos frekvencij hullmok eredjeknt a tpvonalon llhullmok alakulnak ki, azaz a tpvonal mentn klnbz keresztmetszeteiben ms-ms lesz a rdifrekvencis feszltsg (s ram) amplitdja. Ilyen mdon az llhullmok kialakulsa, a halad s visszavert hullmok arnya: az llhullmarny jl jellemzi az antenna illesztettsgt, illetve talpponti impedancijnak viszonyt a tpvonal hullmimpedancijhoz. Az llhullmarny (SWR = Standing Wave Ratio) a tpvonal mentn fellp legnagyobb, s legkisebb feszltsg hnyadosa:

SWR =

U MAX U halad + U reflektlt = U MIN U halad U reflektlt

Ha a lezrs illesztett, nincs reflektlt feszltsg, ezrt

SWR =

U halad + U reflektlt U halad U reflektlt

=

U halad =1 U halad

Illesztetlensg esetn SWR > 1, extrm lezrsnl (szakads vagy rvidzr) Uhalad = Ureflektlt, ezrt

16

SWR =

U halad + U reflektlt U halad U reflektlt

=

U halad + U reflektlt 0

=

Teht az llhullmarny (SWR) illesztett lezrsnl 1, illesztetlensg esetn 1-nl nagyobb (mindig pozitv) szm, rtke szakads vagy rvidzr lezrsnl . Ha az antenna talpponti ellenllsa Ra, a tpvonal hullmimpedancija Z0, a visszavert hnyadot az r reflexis tnyez adja meg,

r=ezzel kifejezve az llhullmarny pedig

Preflektlt Phalad

=

Ra Z 0 Ra + Z 0

SWR=

Z 1 + r Ra = vagy 0 1 r Z0 Ra

(ha Ra > Z0, akkor Ra/Z0, ha pedig Z0 > Ra, akkor Z0/Ra, mindig igaz, hogy SWR 1). Plda: A tpvonal hullmimpedancija 50 , az antenna talpponti ellenllsa 60 . Mekkora az llhullmarny? Megolds:

SWR=

Ra 60 = = 1,2 Z 0 50

A lezrsrl (antennrl) visszaverd teljestmnyt az antenna rtelemszeren nem sugrozza ki, hanem az a tpvonalon reflektlt teljestmnyknt a genertorra (adra) visszajut, s a teljestmnyerst eszkzn (a tranzisztor kollektorn, vagy a cs andjn) hv alakul. Ha a visszavert teljestmny nagy, az erst eszkz emiatt tnkremehet. Ezrt a gyrtk megadjk, hogy a rdiad antenna kimenetre legfeljebb mekkora llhullmarny antenna kapcsolhat (pl. SWR < 2), illetve a korszer kszlkeket vdramkrrel ltjk el, amely, ha az antenna llhullmarnya nagyobb a megengedett rtknl, automatikusan lelltja az ad mkdst (vagy a megengedhet szintre cskkenti a kimen teljestmnyt). Az antennailleszt ha az antenna s a tpvonal kztt helyezik el, a megengedettnl nagyobb llhullmarny antenna impedancijt illeszti a tpvonal impedancijhoz, ha a tpvonal s az ad kztt helyezik el, a tpvonalnak a hullmimpedancijtl eltr bemen ellenllst illeszti az ad kimen ellenllshoz (ez a megolds egyszerbb, hiszen az antennaillesztt a rdiadba lehet pteni, vagy mellette elhelyezni, de a tpvonalon kialakul llhullmarnyt nem cskkenti, gy a tpvonal sugrozhat, cskkentve az antenna ltal kisugrzott teljestmnyt),

ezzel megvdi az adt a reflektlt teljestmny fogadstl. Amatr clokra kszl gyri antennaillesztk SWR < 3 esetre szoktk garantlni a megfelel illesztst. Egyszer szmtssal igazolhat, hogy pl. SWR = 1,2 esetn a visszavert teljestmny kisebb, mint 1% (teht amatr viszonyok kztt ez j lezrsnak tekinthet), de pl. SWR = 2 rtknl mr 11% krli rtk. Az llhullmarny mrse Az llhullmarny egyszer mdon, pl. irnycsatolk alkalmazsval mrhet. Irnycsatol Az irnycsatol a halad ill. reflektlt hullmok mrsre szolgl eszkz. Az llhullmarnymr kt irnycsatol egyestsvel jn ltre: az egyik a halad, a msik a reflektlt hullmokat mri. Az irnycsatol egy rvid koaxilis tpvonalszakasz, melynek hullmimpedancija megegyezik a vizsglt tpvonal (rendszer) hullmimpedancijval. Ennek a tpvonalszakasznak a bels, hullmvezet terben a bels vezetvel prhuzamosan mrvezetket helyeznek el, amely (bektsnek irnytl

17

fggen) a halad vagy a reflektlt hullmokat kicsatolja. A kicsatolt rdifrekvencis feszltsget egy dida egyenirnytja, s egy rzkeny lengtekercses mszer mri (22. bra).

22. bra A koaxilis tpvonalat a KV kls vezet s BV bels vezet alkotja. A mrg MV mrvezetbl, RA lezr ellenllsbl ll. A kicsatolt feszltsget a dida egyenirnytja, CS szri. Ri potenciomter a mszer elttellenllsa, ezzel a mszer vgkitrshez tartoz feszltsg llthat be. A mrvezet a bels vezetvel egyrszt induktv, msrszt kapacitv csatolsban van. A kapacitv csatolson keresztl a bels vezet feszltsge (ez a halad s visszavert feszltsg sszege) kelt a mrvezetben - bektsi irnytl fggetlen feszltsget. Az induktv csatols tjn a bels vezet ramtl (ez a halad s reflektlt ram klnbsge) fgg az indukld feszltsg, melynek irnyt is a bels vezetben foly ram irnya hatrozza meg, teht a halad, s a reflektlt ram ltal keltett feszltsg irnya ellenttes. A mrvezetben a kapacitv s induktv ton ltrejtt feszltsgek sszegzdnek, s fzisuktl fggen erstik, vagy gyengtik egymst. A mrhurok hosszt s a bels vezettl val tvolsgt (valamint RA ellenlls rtkt) gy llaptjk meg, hogy amikor az illeszts tkletes, a kapacitv s induktv ton a mrvezetben keletkez feszltsg rtke azonos legyen. A mrvezetben - bektsi irnytl fggen a kt feszltsg sszegzdik, vagy kivondik egymsbl. Utbbi illeszts esetn (mint azonos rtk feszltsgek klnbsge) 0 lesz. Illesztetlensg esetn a feszltsgklnbsgbl kvetkeztetni lehet az illesztetlensg mrtkre. llhullmarnymr, llhullmarny mrse A kt irnycsatolbl kialaktott llhullmarnymr kapcsolst a 23. bra mutatja. A kt irnycsatol MV1 s MV2 mrvezetknek bektse fordtott, gy egyikben a halad, a msikban a visszavert hullmoknak megfelel feszltsg keletkezik.

23. bra (llhullmarnymr)

18

A mrst kt lpsben vgezzk. 1) A kapcsolt Oda (Halad) llsba kapcsoljuk, s az adt bekapcsolva, P potenciomterrel a mszert vgkitrsbe lltjuk. Ezzel MV2 mrvezetk jelvel kalibrljuk a mszert, hogy a kapcsol tlltsa utn a skln kzvetlenl olvashassuk majd le az SWR rtkt. 2) A kapcsolt Vissza (Reflektlt) llsba kapcsolva az gy kalibrlt mszerrel az MV1 mrvezetk feszltsgt mrjk. Ha a lezrs illesztett, a mszer mutatja nem tr ki. Ha a lezrs Illesztetlen, a mutat kitrse alapjn a sklrl kzvetlenl leolvashatjuk az llhullmarnyt. Vannak llhullmarnymr mszerek, amelyek mrmve kt, egymstl fggetlen lengtekercses mszert tartalmaz, melyek mutati egymst keresztezik. Az egyik mszer a halad, a msik a reflektlt jelet mri. Itt nem szksges kalibrci; a skla gy van elksztve, hogy a mutatk keresztezsi pontja alapjn olvashat le az SWR rtke. Egyes korszer SWR mrket processzoros vezrlssel, digitlis kijelzssel ksztenek; a kicsatol hurkokban keletkezett feszltsgek alapjn kzvetlenl az llhullmarnyt (sok esetben a teljestmnyt is) kijelzik.

3.14.4. Szakadssal s rvidzrral lezrt vonalak, mint hangolt ramkrk Rvidzrral lezrt tpvonal A tpvonalon rkez halad hullmok a rvidzr lezrson teljes reflexit szenvednek, a feszltsg ellenfzisban, az ram azonos fzisban verdik vissza. A halad s visszavert hullmok egyidejleg haladnak a tpvonalon, eredjkknt n. llhullmok alakulnak ki. Ez azt jelenti, hogy a tpvonal klnbz pontjain a nagyfrekvencis feszltsg s ram amplitdja ms s ms. A 24. bra a rvidzrral lezrt tpvonalon kialakul feszltsg s ram llhullmokat, azaz a lezrstl klnbz tvolsgban mrhet feszltsg- s ram amplitdkat mutatja.

24. bra Nyilvnval, hogy a rvidzr lezrson nem lehet feszltsg, ezrt a vezetk vgn a feszltsgnek (folyamatos vonal) minimuma van (U = 0). Ugyanitt az ram (szaggatott vonal) amplitdja maximlis. A lezrstl /4 tvolsgra a feszltsg amplitudja maximlis, az ram pedig 0. Ha a tpvonalra ezen a ponton csatlakoznnk, szakadst tapasztalhatnnk (feszltsg van, ram nincs). Teht a rvidzrral lezrt tpvonal a lezrstl /4 tvolsgra szakadsknt viselkedik. jabb /4 tvolsgra ismt az ram vesz fel maximlis rtket, mikzben a feszltsg amplitdja 0, ezen a tpvonalhoz ezen a helyen csatlakozva rvidzrat mrnnk (feszltsg nincs, ram van). A szakadssal lezrt tpvonal a lezrstl /2 tvolsgra rvidzrknt viselkedik. A feszltsg- s ram maximumok s minimumok fl hullmhosszonknt ismtldnek, ennek megfelelen ismtldnek a rvidzrral s szakadssal helyettesthet tpvonaldarabok hosszai is.

19

A lezrstl nem pontosan a negyed hullmhossz tbbszrsnek megfelel tvolsgra a tpvonal attl fggen induktv vagy kapacitv jelleg, hogy az adott szakaszon az ram a feszltsghez kpest siet, vagy ksik (rvidzrral lezrt tpvonal: 25. bra).

25. bra

Szakadssal lezrt tpvonal Ha a tpvonalat szakadssal zrjuk le, a genertorbl rkez halad hullmok itt is teljesen visszaverdnek: az ram azonos, a feszltsg ellenfzisban (26. bra). Nyilvnval, hogy a szakadson nem folyhat ram, ezrt a lezrson ramminimumot mrhetnk (I = 0), ugyanekkor a feszltsg itt maximlis rtk.

26. bra

/4 tvolsgra a feszltsg 0, s ram maximum van, teht itt (s innen /2 tvolsgonknt) a szakadssallezrt tpvonal rvidzrknt viselkedik. A lezrstl /2 tvolsgra (s innen /2 tvolsgonknt) pedig a szakadssal lezrt tpvonalon a feszltsg maximlis, mikzben az ram amplitdja 0, teht ezeken a helyeken a tpvonal szakadssal helyettesthet.

A feszltsg s ram minimumok ill. maximumok itt is /2 tvolsgonknt ismtldnek. A lezrstl

20

Az olyan tpvonal, amely hossza a lezrstl nem /4 tbbszrse, a feszltsg s ram fzistl fggen kapacitsknt, vagy induktivitsknt viselkedik. Megllapthat, hogy egy (rvidzrral vagy szakadssal) lezrt tpvonalszakasz a hossznak a fggvnyben kapacitsknt, induktivitsknt, szakadsknt (prhuzamos rezgkr), vagy rvidzrknt (soros rezgkr) viselkedik. Ez a tulajdonsga a nagyfrekvencis ramkrkben hasznosthat, hiszen ms mdon pl. (a vezetkek szrt kapacitsa miatt) tkletes nagyfrekvencis szakads nem kivitelezhet, illetve nagy frekvencin nagy jsg tekercs nem kszthet. Megfelel hossz tpvonalszakaszokbl alakthatk ki az adk antennatpvonalainl a szksges hangol reaktancik is. 3.14.5. Szimmetrizls (BALUN) A 3.14.1. pontban lthattuk, hogy a rvidhullmon, ill. ultrarvidhullmon alkalmazott antennk nagyobb rsze szimmetrikus betplls, ezrt (a szimmetria megzavarsa nlkl, amely sugrzsi vesztesgeket okozna) az adval szimmetrikus tpvonallal kthet ssze. A koaxilis kbel alkalmazsnak azonban olyan elnyei vannak (pl. az idjrstl fggetlen, kis vesztesg, vagy hogy fmfellethez, fldhz tetszlegesen kzel vezethet), amelyek indokolnk e tpvonalak hasznlatt. Ha szimmetrikus antennt aszimmetrikus (koaxilis) kbellel tpllnnk, az akkor is terheln az antennt, ha az antenna talpponti impedancija s a kbel hullmimpedancija azonos. A kbel kpenyn kiegyenltdsi ramok lpnnek fel, amelyek sugrzsi vesztesget (s esetleg rdizavarokat) okoznnak. Ezrt a koaxilis kbel antenna felli vgt szimmetrikuss kell tenni. E clra szolglnak a szimmetrizl transzformtorok, melyeket BALUN-nak (BALUN = BALanced-Unbalanced) neveznek. Nagyszm megolds ismeretes, melyek kzl itt a BALUN-vonalat mutatjuk be. Ha kt, azonos hosszsg s kivitel tpvonalszakaszt egyik vgkn prhuzamosan, msik vgkn sorosan ktnk, az szimmetrizl transzformtorknt mkdik, amely egyttal impedancia transzformcit is vget: a soros oldalon a tpvonal hullmimpedancijnak ktszerest, a prhuzamos oldalon a felt mutatja (teht az impedancia-tttel 1:4). A kt vonalszakasz hossza /4 (27. bra).

27. bra Ha a kt, sorba ill. prhuzamosan kttt tpvonalszakaszt feltekercseljk, szles sv, hasonl impedanciatranszforml s szimmetrizl illeszt elemhez jutunk (28. bra).

28. bra

21

Beigazolhat, hogy impedanciatranszformtorknt tpvonaldarabok is felhasznlhatk. A /2 hosszsg tpvonal mint 1:1 tttel szimmetrizl transzformtor, a /4 hosszsg tpvonal mint 1:4 tttel szimmetrizl transzformtor mkdik (29. bra).

29. bra A szimmetrizls tpvonalcsonkokkal val gyakorlati megvalstsra nagyszm megolds ismert, melyek kzl az adott feladat ismeretben vlaszthatjuk ki a megfelelt.

22