кабелю, входящему в комплект соответствующей модели автомобильного приемника, образуется устройство, эквивалентное . реальной антенной системе.

Эквивалент антенны должен представлять собой комбинацию активных и реактивных элементов, схема включения и номинальные значения (активное сопротивление, емкость, индуктивность) которых выбраны таким образом, чтобы в рабочем диапазоне частот полное . входное сопротивление в точках подключения соединительного кабеля (точки б, б на рис. рис. 2.6) изменялось бы по закону, с максимальной точностью повторяющему закон изменения входного сопротивления Z реальной антенны.

Рис. 2.9. Структурная схема эквивалента антенны в диапазоне УКВ

Очевидно, что для этого эквивалент должен включать в себя элементы, имитирующие частотную зависимость комплексных сопротивлений двух основных конструктивных элементов реальной антенны: штыревой части (несимметричного заземленного вибратора) и корпуса (рис. 2.9). Емкость конденсатора С, подключенного параллельно выходу эквивалента, равна емкости корпуса антенны (как показывает анализ и контрольные измерения, емкость СКор от частоты практически не зависит).

Эквивалентом штыревой части антенны в принципе должна быть схема, элементы которой выбраны из условия обеспечения имитации требуемого закона изменения от частоты как активной Яаш, так и реактивной Хаш составляющих входного сопротивления 2лш. несимметричного заземленного вибратора. Однако имитация частотной зависимости активного сопротивления (в данном случае RAni) приводит к значительному усложнению эквивалента, и потому на практике обычно ограничиваются тем, что обеспечивают только требуемый закон изменения ХАт, а в качестве эквивалента или принимают одно значение активного сопротивления Яэкв, равное среднеарифметическому трех реальных значений RAm, рассчитанных или измеренных на минимальной, средней и максимальной частотах ра-бочего диапазона. Располагая расчетной или экспериментальной частотной зависимость Хлт, можно, пользуясь общей теорией двухполюсников, по положению нулей и полюсов ХАш аппроксимировать цепь, имитирующую любую зависимость ХАш, двухполюсником четырех классов. В достаточно узком диапазоне частот (65,8 - 73 МГц) можно сравнительно точно аппроксимировать частотную зависимость ХАш последовательной (рис. 2.10,о) или параллельной (рис. 2.10,6) щепью LC.

14ки

>

акВлор I S=

П)5)

Рис. 2.10. Варианты выполнения эквивалентов антенны в диапазоне УКВ

На практике наиболее часто используют эквиваленты с последовательным включением элементов Rsks, Lane, Сэкв (рис. 2.11,а).

Значения С8Кв и ЬЭкЪ можно определить, составив и решив следующую систему уравнений:

2птп-акв 1/(2пт1пСэкв)-ХАштггнги 2тах1-ЭКВ - 1/(2тахСэКв) =ХАшттах,

где fmin и Хшпйпт - нижняя граничная частота рабочего диапазона и соответствующее ей значение ХАт реальной антенны (измеренное или рассчитанное); fmax и Хашйш - верхняя граничная частота рабочего диапазона и соответствующее ей значение ХАш реальной антенны.

?

Рис. 2.11. Варианты подключения эквивалентов антенн к УКВ-ЧМ генератору

Уровень входного сигнала при измерении параметров автомо-бильных приемников с использованием эквивалента ,антенны отсчитывают в значениях ЭДС (Евх), развиваемых генератором, включенным на входе эквивалента - в точках 1, 1 (рис. 2.11) (эта ЭДС эквивалентна напряжению UA = EhR, наводимому в штыревой антенне при работе в полях реальных сигналов). В связи с тем что внутреннее сопротивление УКВ ЧМ генераторов Rr обычно превышает значение активной составляющей Яэкв эквивалента штыревой антенны, последовательное сопротивление Яэкв (см. рис. 2.l0,a) заменяют параллельным сопротивлением R (при Яэкв - Яг/2, рис 2 11,а) либо последовательно параллельной цепью из сопротивлений R и R" (рис. 2.11,6 при Яэкв<Яг/2; рис. 2.11, при

Сопротивления R и R" выбирают таким образом, чтобы выполнялись следующие условия. При подключении к эквиваленту антенны генератора с внутренним сопротивлением RT эквивалентноесопротивление в точках 1, 1 должно быть равно Яэкв, т е для схемы на рис. 2.11,а RrR/(Rr+R1) =Rqsb; для схемы на рис. 2.11,6 (Rr+R")R/(Rr+R"+R)=R3KB и для схемы на рис. 2.11,6 RrR/(Rr+R)+R" - Rэкв. Сопротивление в точках 3, 3 должно-равняться внутреннему сопротивлению генератора, т. е. R-R (для схемы ,на рис. 2.11,а и в) и R+R" = =RT (для. схемы на рис. 2.11,6). Выполнение этого условия позволяет использовать УКВ ЧМ генератор в режиме работы на согласованную нагрузку и отсчитывать уровни сигнала в точках 3, 3 непосредственно по лимбу генератора (с незначительной погрешность, обусловленной конечным сопротивлением, включенной параллельно R цепи R", Сэкв, Ьэкв, С2). Тогда окончательные выражения, связывающие R, Rs, R и R", будут иметь вид: для схемы на рис. 2.11,а R - 2Rskb; для схемы на. рис. 2.11,6 (Rr+R")R/2Rf=R:}Ke; для схемы на рис. 2.1 l,e R+ +2R"=2R3Ke.

Значение Евх (ЭДС на входе реального эквивалента на» рис. 2.10,а) при использовании эквивалентов, построенных по схе~ мам рис. 2.11,6 и в, равно показаниям генератора. При использовании эквивалента по схеме на рис. 2.11,6 значение Евх (напряжение-в точках 1, 1) равно показаниям генератора, умноженным на пересчетный коэффициент K=R/Rr. При использовании эквивалента, выполненного по параллельной схеме, генератор также необходимо подключать к входу эквивалента с использованием согласующих элементов (рис. 2.12).

Сопротивление R выбирается из условия R<R

экв.пар и R «Хэкв.пар, тогда R Rr R .

Значение Евх равно показаниям генератора, умноженным на пересчеткый коэффициент

K=R/Rr.

В табл. 2.4 приведены схемы, данные элементов и пересчетные: коэффициенты эквивалентов трех типов автомобильных антенн, параметры которых приводились в табл. 2.3 (значения R nR" определялись при Rr=75 Ом).

Рис. 2.12. Подключение эквивалента антенны, выполненного по параллельной схеме, и УКВ-ЧМ генератору

Рис. 2.13. Схема единого (стандартизованного) эквивалента антенны в диапазоне 1 УКВ

Таблица 2.4 Тип

автомобильной антенны АР-104 Б

Тип автомобиля

АР-105

АР-108 (без соединительного кабеля)

«Волга» (ГАЗ-24)

«Москвич» (модели 408, 412, 2140) ИЖ-1500

«Жигули» (ВАЗ всех модификаций)

Схема эквивалента антенны в диапазоне УКВ

чй-

1

0,52

В настоящее время действующими нормативными документами на эквиваленты антенн, а также документами международных организаций (Рекомендации по стандартизации СЭВ PC 4500-74 и Публикация МЭК 315-4) установлен единый (стандартный) эквивалент автомобильной антенны в диапазоне УКВ. Принципиальная схема и значения элементов этого эквивалента приведены на рис. 2.13.

Стандартный эквивалент заменяет автомобильную антенну со следующими приближенными значениями конструктивных характеристик: длина штыревой антенны 1,2 м, емкость корпуса 18 пФ. (Из используемых на практике автомобильных антенн наиболее близкие параметры имеет антенна типа АР-105 для автомобилей «Москвич».)

Оптимизация параметров антенных систем в диапазоне УКВ. Цель приводимого здесь анализа - обоснование выбора таких конструктивных характеристик автомобильной антенны (длины ее штыревой части 1а и емкости корпуса СКор). реализация которых позволила бы оптимизировать электрические параметры антенной системы в диапазоне УКВ в результате обеспечения режима бегущей волны в соединительном кабеле.

Для анализа воспользуемся эквивалентной схемой антенной системы, показанной на рис. 2.6.

Очевидно, режим бегущей волны в соединительном кабеле будет иметь место, если на частотах радиовещательного УКВ диапазона эквивалентное входное сопротивление автомобильной антенны Z будет носить активный характер и будет равным или близким к 150 Ом. Спроектировав затем входную цепь приемника таким образом, чтобы его входное сопротивление также было чисто активным и близким к 150 Ом, можно обеспечить режим согласования во всем тракте передачи сигнала, наведенного в антенне, на вход автомобильного приемника. Согласно рис. 2.7.

Z = 2А11Аор/£Аш+ Z) = R + jX.(2.1)

где 1кш - входное сопротивление несимметричного вибратора (штыревая часть автомобильной антенны); Zkqp - эквивалентное сопротивление корпуса автомобильной

1