Каскадный · [ Стандартный ] · Линейный Тема "вопрос-ответ"

[Chucky]

Любой радиовещательный приемник, в том числе автомобиль­ный, характеризуется рядом технических параметров: чувствитель­ностью, селективностью, выходной мощностью и т. п. Однако к элек­трическим параметрам, потребительским возможностям, конструкции и внешнему виду радиоприемников, устанавливаемых в автомобиле, предъявляется ряд дополнительных требований, которые в конечном итоге определяют все основные эксплуатационно-технические харак­теристики этой разновидности радиовещательных приемников.

Автомобильный радиоприемник должен разрабатываться с ма­ксимальным учетом условий, в которых он эксплуатируется, чтобы пользование им не отвлекло от управления автомобилем в усло­виях высоких скоростей, длительного пребывания за рулем и в слож­ных транспортных ситуациях.

К настоящему времени создан целый ряд моделей транзистор­ных автомобильных приемников различного класаа, которые по своим электрическим и эксплуатационным параметрам в основном отвечают современному уровню требований, предъявляемых к этой разновидности радиовещательных приемников. Задача дальнейшего совершенствования автомобильных приемников требует систематиза­ции и обобщения знаний, накопленных в этой области прикладной радиотехники.

В первом издании книги «Радиовещательный прием в автомо­биле», вышедшем в 1974 г., были обобщены и систематизированы обширные материалы по различным аспектам проектирования и экс­плуатации транзисторных радиовещательных приемников в автомо­биле. Для всех направлений современной радиоэлектроники харак­терны весьма интенсивные темпы развития, и автомобильная радио­электронная аппаратура не является в этом смысле исключением. Поэтому второе издание книги дополнено с учетом новых направ­лений в разработке автомобильной радиоаппаратуры, соответствую­щей современному состоянию развития радиоэлектроники.

Наиболее важными направлениями, определяющими изменение схемотехники и принципов конструирования автомобильной радио­аппаратуры, явились, с одной стороны, все более широкое внедре­ние интегральной схемотехники и, с другой, появление нового вида автомобильной радиоаппаратуры — кассетных магнитол, т. е. устройств, в которых схемно и конструктивно объединены автомо­бильный радиоприемник и кассетный магнитофон.

Другими важными факторами, характеризующими современное состояние автомобильной радиоаппаратуры, явились разработка и-начало промышленного выпуска нового вида антенных устройств — активных автомобильных антенн, разработка и внедрение схемотех­ники для приема стереофонии в движущемся автомобиле. Все эти вопросы подробно рассмотрены в дополнительных разделах второго издания книги. Кроме того, авторы считают целесообразным приве­сти в отдельном разделе материалы, отражающие наиболее важные и перспективные достижения ведущих зарубежных фирм в, области создания автомобильной радиоаппаратуры.

Авторы заранее благодарят читателей за все критические замеча­ния и советы, высказанные по содержанию книги, которые следует направлять по адресу: 101000, Москва, а/я 693, редакция научно-популярной литературы и массовой радиобиблиотеки.

Авторы

Глава 1

ОСОБЕННОСТИ РАДИОПРИЕМА В АВТОМОБИЛЕ

Автомобильный радиовещательный приемник, магнитола, магни­тофон и другие виды радиоаппаратуры постепенно становятся не­отъемлемой частью автомобильного оборудования. Они служат сред­ством повышения комфорта в салоне автомобиля, снижают утом­ляемость водителя и развлекают пассажиров. Водитель автомобиля является основным оператором, управляющим радиоприемником во время движения машины. Приемником также может пользоваться и пассажир, находящийся на переднем сидении рядом с водителем. Поэтому размещение радиоприемника должно подчиняться удобству пользования им как водителем, так и пассажиром.

Современные автомобили весьма насыщены различными типами приборов и механизмов управления, расположенных в приборном щитке или под ним, поэтому в большинстве случаев для радиопри­емника остается очень ограниченное место, а часто и совершенно» нет возможности разместить его в приборном щитке. В этом случае радиоприемник устанавливается под щитком. Хотя такое крепление удобно в конструктивном отношении, оно не является наилучшим, так как предъявляет к радиоприемнику дополнительные требования. В современных автомобилях требование травмобезопасности являет­ся одним из главных условий в их конструкции. Разрабатываются складывающиеся рулевые управления, изготовляются мягкие трав-мобезопасные панели приборных щитков, применяются специальные ремни безопасности и т. д. Аналогичные требования, предъявляются и к автомобильным радиоприемникам. Если он устанавливается не­посредственно в панели приборного щитка, то суть требований по травмобезопасности сводится к тому, чтобы элементу управления незначительно выступали из панели, чтобы отсутствовали острые углы в конструкции и при изготовлении органов управления приме­нялись мягкие материалы. При установке радиоприемника под прйт борным щитком его конструкция и элементы управления должны исключать возможность случайного травмирования водителя или пассажира при резком торможении или аварии автомобиля.

Радиоприемник в автомобиле должен быть не столько источни­ком информации и средством развлечения, сколько способствовать поддержанию активного психологического состояния шофера в даль­них переездах, когда монотонность дорожного движения притупляет его внимание и нагнетает сонливость. В последнее время радиопри­емник приобретает дополнительные функции по обеспечению безо­пасности движения на дорогах. В ряде стран в УКВ диапазоне ведется специальное вещание для водителей, так называемая до­рожная информация, содержащая сведения для локальных районов о дорожной обстановке, пробках, гололедице, отдаленных маршру­тах и т. д. Чем выше класс радиоприемника, чем больше потен­циальных возможностей предоставляет он слушателю — водителю или пассажиру, тем он сложнее и тем в большей степени управление таким радиоприемником должно быть автоматизировано.

Естественно, что радиоприемники различных классов имеют раз­личные электроакустические параметры. Радиоприемники более вы­сокого класса обладают лучшей чувствительностью и селективно­стью, они воспроизводят более широкую полосу звуковых частот при большей выходной мощности, имеют большее количество диа-пазонов по сравнению с радиоприемниками низших классов.

В течение ряда лет наблюдается неуклонная тенденция к умень­шению габаритов и массы автомобильных радиоприемников. Умень­шение габаритов в основном достигается в результате использова­ния малогабаритных узлов и деталей. На первом этапе разработки радиоприемников значительное сокращение размеров и массы было достигнуто за счет их транзисторизации. Крупногабаритные, мало­надежные радиолампы были заманены транзисторами, что позволи­ло исключить громоздкий блок — преобразователь для питания ра­диоламп. Одновременно разрабатывались новые малогабаритные механизмы настройки, ранее занимавшие значительную часть объема радиоприемника. Использование новых ферритовых материалов поз­волило без ущерба для электрических параметров значительно со­вратить размеры контурных катушек, трансформаторов промежуточ­ной частоты. Были использовалы новые типы конденсаторов и ре­зисторов. Все. эти меры позволили сократить объем и массу автомобильных радиоприемников в несколько раз.

Совокупность всех технических и экономических требований с годами позволила выработать определенные нормы, в соответствии с которыми в зависимости от назначения автомобиля и его класса в нем должен устанавливаться радиоприемник, имеющий необходи­мый комплекс технических параметров и эксплуатационных удобств. Условия эксплуатации автомобильного радиовещательного приемника резко отличаются от условий эксплуатации остальных типов радиовещательной аппаратуры. Это отличие заключается в том, что автомобили с установленными на них радиоприемниками практиче­ски могут находиться в любой точке нашей страны. Субтропический климат Батуми и сорокаградусные морозы Верхоянска, влажный морской климат Прибалтики и Владивостока или жаркий сухой климат Ташкента — повсюду автомобильный радиоприемник должен работать одинаково надежно. Установленный на автомобиле, он относительно быстро может перемещаться из одних климатических условий в другие, выдерживая при этом значительные перепады тем­ператур и влажности, вибрацию и тряску. Учитывая это, нормиро­вание электрических параметров автомобильного радиоприемника проводят для нормальных климатических условий как наиболее ха­рактерных для эксплуатации, но в отличие от других видов, аппара­туры автомобильные радиоприемники должны сохранять свои параметры в более широком интервале климатических условий.

Радиоприемник, установленный в автомобиле, постоянно подвергается воздействию вибрации и тряски. Поскольку диапазон вибра­ции достаточно широк, имеется опасность совпадения частоты вынужденной вибрации с собственной частотой механического резонанса отдельных элементов радиоприемника, что может привести к механической поломке этих элементов. Следовательно, надежное креп­ление всех достаточно крупных по габаритам и массе элементов является обязательным условием устойчивой работы автомобильно­го радиоприемника при движении автомобиля по различным доро­гам. Суммарное воздействие всех перечисленных климатических в механических факторов предъявляет высокие требования к механи­ческой прочности и электрической надежности автомобильных ра­диоприемников.

Разработка автомобильного радиоприемника в конечном счете сводится к обеспечению надежной работы его в движущемся авто­мобиле и качественного воспроизведения речевых и музыкальных программ широковещательных радиостанций. Качество звучания в автомобиле зависит как от характеристик самого радиоприемника, его усилителя звуковой частоты и громкоговорителя, так и от дру­гих факторов, не имеющих непосредственного отношения к самому приемнику, но заставляющих учитывать их при его разработке. К ним прежде всего отнвсятся акустические характеристики салона автомобиля и шумы, возникающие при его движении. Шум внутри – салона складывается из вибрации корпуса автомобиля при движе­нии, вибрации двигателя, трениявшин о дорожное покрытие и воз­действия ветра. С возрастанием скорости движения автомобиля уро­вень шума значительно изменяется, причем от изменения, как ча­стоты вращения двигателя, так и частоты вибрации корпуса маши­ны. Последнее особенно сказывается при движении по дорогам, имеющим булыжное покрытие, или по проселочным дорогам, не имеющим специального покрытия. Изменение уровня и характера шума при изменении скорости движения на асфальтированных или бетонированных дорогах определяется главным образом изменением характера вибраций от двигателя, влиянием ветра при открытых окнах и трением шин о дорогу.

Для достижения хорошего качества звучания радиоприемника в условиях повышенного уровня шума при движении автомобиля необходимо, чтобы уровень громкости воспроизведения полезного сигнала превышал на 10 — 20 дБ уровень шума. При этом для полу­чения нужного звукового давления от громкоговорителя к нему не­обходимо подвести звуковую электрическую мощность 2-4 Вт, что в несколько раз превышает мощность, необходимую для нормально­го прослушивания радиопередач в условиях обычной жилой комнаты.

Специфические условия приема радиовещательных станций в движущемся автомобиле обусловили особенности конструкций и параметров автомобильных антенных систем. Применяемые автомо­бильные антенны представляют собой телескопический штырь — не­симметричный вертикальный вибратор, закрепленный в корпусе с разъемом или специальными выводами для подключения соеди­нительного кабеля, при помощи которого принятый антенной сигнал подводится к входу автомобильного радиоприемника. Необходимость в соединительном кабеле вызвана тем, что при конструктивной ком-поновке радиоприемника и антенны на автомобиле практически не­возможно разместить их в непосредственной близости.

Основное достоинство штыревых антенн — наличие у них круго­вой диаграммы направленности, благодаря чему поддерживается неизменный уровень сигнала в антенне при изменении автомобилем направления движения. Другое преимущество штыревых антенн — простота конструкции и сохранение постоянства параметров в диа­пазонах ДВ, СВ и КВ. Вместе с тем современные автомобильные антенные системы имеют ряд существующих недостатков, ухудшаю­щих их эксплуатационные и электрические характеристики. К недостаткам эксплуатационного характера прежде всего следует отнести невысокую надежность. В то же время из-за малой длины антенны я вследствие потерь, обусловленных наличием соединительного кабе­ля, уровень сигнала на входе автомобильного радиоприемника из антенной системы оказывается в 10 — 30 раз меньше сигнала, посту­пающего из антенны на вход стационарного радиоприемника. Вслед­ствие этого к одному из основных параметров автомобильных при­емников — реальной и максимальной чувствительности предъявляют­ся значительно более высокие требования, чем к аналогичным па­раметрам радиовещательных приемников другого применения (ста-дионарным и переносным).

При работе сетевых и переносных радиовещательных приемни­ков координаты точки приема либо вообще не меняются (для ста­ционарных радиоприемников), либо могут меняться сравнительно медленно и в относительно небольших пределах (при пользовании радиоприемником с автономным питанием на ходу). Основная же особенность работы автомобильных радиоприемников — постоянное я быстрое изменение координат точки приема.

Очевидно, что при перемещении автомобиля, особенно с высо-«ой скоростью, характеристики точки приема могут существенно меняться, вызывая как следствие глубокие изменения уровдя сигна­ла, воздействующего на вход радиоприемника. Характер и диапазон этих изменений в основном зависят от диапазона частот и зоны приема — вблизи передающей антенны или на значительном рас­сеянии от нее. При работе радиоприемника в диапазонах ДВ, СВ и KB наиболее трудные условия приема создаются при движении автомобиля в непосредственной близости к антеннам мощных пе­редающих станций. В этом случае уровни сигналов на входе радио­приемника достигают сетей милливольт, что может вызвать пере­грузку ВЧ тракта, проявляющуюся в виде искажений принимаемого сигнала, а также привести к возникновению перекрестных и комби­национных искажений.

Другое специфическое явление, которое может встречаться при работе автомобильного приемника, заключается в кратковременном и глубоком падении уровня входного сигнала при проезде автомо­биля под металлическими или железобетонными мостами, туннелями я т. п. Для того чтобы автомобильные радиоприемники в этих усло­виях обеспечивали требуемое качество приема в диапазонах ДВ, СВ я KB, к их основным параметрам — чувствительности, селективно­сти по соседнему и зеркальнвму каналу, действию автоматической регулировки усиления (АРУ) и т. п. предъявляются более высокие требования, чем к аналогичным параметрам сетевых или переносных радиоприемников соответствующего Класса.

Система электрооборудевания карбюраторного автомобильного двигателя является мощным источником радиопомех. При работе системы зажигания, реле-регулятора, генератора и ряда вспомога­тельных приборов периодического включения (стартер, переключа­тели приборов освещения и указателей поворотов, электродвигатель стеклоочистителя и т. п.) возникают искровые разряды, сопровож­даемые излучением электромагнитных колебаний, спектр которых составляет от десятков килогерц до сотен мегагерц. Кроме того, ВЧ помехи создаются статическими разрядами, возникающими на кузо­ве и отдельных узлах автомобиля.

Использование в современных автомобилях таких эффективных Средств помехоподавления, как подавительные резисторы, реактив-аые провода высокого напряжения с распределенным сопротивле-

Вием, блокировочные и искрогасящие конденсаторы, металлизацион-ные перемычки и т. п., позволяет значительно снизить интенсивность-помех, излучаемых в окружающее пространство. Однако даже в автомобилях, оснащенных полным набором таких средств помехо-давления, уровень помех от системы электрооборудования, воздей­ствующих на антенну автомобильного приемника, остается очень высоким. Необходимо учитывать и то, что вследствие питания ра­диоприемника от общей борт-сети автомобиля значительные напря­жения помех проникают в»-тракт приемника также и по цепям пита­ния Эти помехи при недостаточной фильтрации могут непосредст­венно воздействовать на контуры и ВЧ каскады радиоприемника. Вследствие этого анализ механизма воздействия импульсных помех системы электрооборудования и поиск путей и средств повышения помехозащищенности самого автомобильного приемника также явля­ются одним из направлений в разработке автомобильной радиоаппа­ратуры.

В последующих главах более подробно рассматривается влияние особенностей радиоприема и условий эксплуатации радиоприемника в движущемся автомобиле на теоретические принципы построения Я конкретные технические решения, используемые в автомобильной радиоаппаратуре.

Глава 2

АВТОМОБИЛЬНЫЕ АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ

2.1. Пассивные антенные системы

Автомобильная антенная система (рис. 2.1) состоит из автомо­бильной антенны, устанавливаемой обычно на переднем ирыле или на крыше (у ветрового стекла), и соединительного кабеля, при помо­щи которого Принятый антенной сигнал подводится к входу авто­мобильного приемника. Автомобильная антенна в свою очередь со­стоит из телескопического вертикального штыря длиной 0,9 — 1,5 м и корпуса с разъемом или выводами для подключения соединитель­ного кабеля. Расположение телескопической антенны непосредствен­но над кузовом автомобиля, представляющим собой крупногабарит­ную металлическую массу сложной конфигурации, делает условия ее работы аналогичными условиям работы несимметричного заземленного вибратора (кузов автомобиля, хоть он и не соединен гальванически с землей, имеет относительно земли большую емкость и, следовательно, малое сопротивление на частотах радиовещатель­ных диапазонов)

Параметры антенных систем в диапазонах ДВ, СВ, КВ. Рас­смотрим методы определения эквивалентных параметров автомо­бильной антенной системы в диапазонах ДВ, СВ и KB, которые являются необходимыми исходными данными для электрического и конструктивного расчета контуров преселектора AM, а также для выбора типа и параметров органа настройки автомобильного при­емника в диапазонах ДВ, СВ, КВ.



Рис. 2.1. Антенная система автомобиля

Рис. 2.2. Эквивалентная схема штыревой части антенны в диапазонах ДВ, СВ, KB

На любой из частот радиовещательного диапазона, в котором ведется AM вещание (0,15 — 12,1 МГн), штыревая автомобильная антенна работает в режиме большого удлинения, т. е. соблюдается условие lа<лр (1а — рабочая, не экранированная корпусом длина телескопической штыревой антенны; лр — рабочие длины волн диа­пазонов ДВ, СВ, KB, лр=2000-25 м), и поэтому для определения эквивалент­ных параметров телескопической шты­ревой антенны — действующей высоты hд и реактивного входного сопротивле­ния Ха (активная составляющая вход­ного сопротивления в этом диапазоне частот пренебрежимо мала) можно пользоваться формулами hд=lа/2; Ха= = 1/ (wСА) =300/[tg(2nlA/лP)]. Учиты-вая, что в диапазонах ДВ, СВ, KB все­гда выполняется условие lA/лр<1 и, следовательно, tg (2л1А/Лр)=2пlА/лр, c достаточной для практики точностью формула для Ха после несложных пре­образований может быть приведена к следующему простому соотношению: СA (пФ)=lA (дм).

Эквивалентную схему любой антенны можно представить в виде генератора с ЭДС Uа=EAhд (где EA — напряженность поля в точке приема) и внутренним сопротивлением 2а (рис. 2 2,а). Таким образом, с учетом полученного ранее значения Лд эквивалентом шты-ревой автомобильной антенны в диапазонах ДВ, СВ, KB является генератор с ЭДС EA=lа/2 и внутренним сопротивлением, представ-ляющим собой емкость, равную целому числу дециметров рабочей длины телескопической антенны (рис. 2.2,6).

Вторая составляющая эквивалента автомобильной антенны обусловлена емкостью корпуса Скор, которая в большинстве современ­ных антенн равна емкости цилиндрического конденсатора, образо-ванного стенками корпуса и частью телескопической антенны, кото-рая в рабочем, положении остается внутри корпуса, обеспечивая контакт с выводом разъема для подключения соединительного кабе-ля (рис. 2 3). Диэлектриком конденсатора служат изоляционные шайбы или втулки, фиксирующие, кроме того, положение телеско­пической штыревой антенны в рабочем положении и предотвращаю­щие возможность ее замыкания на корпус.



Рис. 2.3. Разрез корпуса антенны

Емкость корпуса Скор [пФ] можно рассчитать по формуле для емкости цилиндрического конденсатора: CкOp=0,24el/lg (dK0Р/dm). где l — длина части телескопической штыревой антенны, экранируе­мой корпусом (в рабочем положении), см; йш — диаметр нижнего колена телескопической штыревой антенны, см; dKop — внутренний диаметр корпуса, см, е — диэлектрическая проницаемость изоляцион­ного материала, находящегося меж­ду стенками корпуса и нижним ко­леном штыревой антенны.

С учетом емкости корпуса экви­валентная схема автомобильной ан­тенны в диапазонах ДВ, СВ, KB име­ет вид, показанный на рис. 2 4.

При конструктивной компоновке антенны и радиоприемника на авто­мобиле обычно не удается разме­стить их в непосредственной близо­сти, и потому для передачи сигнала из антенны на вход приемника при­ходится использовать короткую фи­дерную линию — соединчтельный ка­бель. Учитывая то, что на любой ча­стоте диапазонов ДВ, СВ, KB соблю­дается условие lкав<Хр (длины со­единительных кабелей lКаб в боль­шинстве автомобилей не превышают 1,5 — 2 м), можно считать, что ка­бель представляет собой распределен­ную емкость, включенную параллель­но емкости корпуса автомобильной антенны. Распределенная емкость мо­жет быть заменена эквивалентной ей сосредоточенной емкостью (Скаб, пФ), которую вычисляют через погонную емкость кабеля (Спог, пФ/м) по формуле Скаб = Спогlкав.



Рис. 2.4. Полная эк­вивалентная схема антенны в диапазо­нах ДВ, СВ, KB

Рис. 2.5. Эквивалентная схема антенной системе в диапазонах ДВ, СВ, KB

Полная эквивалентная схема антенной системы автомобиля по­казана на рис. 2 5,а. Объединив параллельные емкости СКОР и СКАБ в одну Спар = Скор+Скаб, получим окончательно эквивалентную схему (рис. 2.5,6).

Хотя приведенная методика определения эквивалентных пара­метров антенной системы автомобиля в диапазонах ДВ, СВ, KB позволяет довольно точно определить составляющие емкости экви­валента, однако при наличии измерительной аппаратуры (куметра или ВЧ моста) более простым является расчетно-экспериментальный способ определения эквивалента автомобильной антенны. Кроме того, при измерениях удается избежать погрешностей, которые мо­гут быть при расчете из-за трудностей определения и учета емко­стей разъемов, смонтированных на антенне и на концах соедини­тельного кабеля.

Методика расчетно-экспериментального способа определения эквивалентных параметров антенной системы автомобиля базирует­ся на том, что согласно теореме об эквивалентном генераторе пол­ная емкость антенной системы в точках подключения к приемнику (точки 1 и 2 на рис. 2.5,6) равна сумме Ccyм=CA+Cпap. Следова­тельно, это значение может быть измерено куметром или ВЧ изме­рительным мостом, подключенным к выходу антенной системы (к выходному разъему соединительного кабеля). Далее, учитывая to, что высокая точность расчетного метода определения СА как Значения, численно равного целому числу дециметров рабочей дли-вы телескопической штыревой антенны, неоднократно подтверждена экспериментально, определяется вторая составляющая эквивалентна С»«р путем вычитания из измеренного ССУм расчетного значения 6а. Во всех случаях, когда это возможно, измерять емкость СОум нуж-яо непосредственно в автомобиле, где установлена измеряемая ан-генная система. При измерениях вне автомобиля антенную систему Нужно устанавливать и закреплять в положении, аналогичном ее положению в реальных условиях эксплуатации. Крупногабаритных Ивталлических предметов и тел вблизи закрепления антенны не должно быть. Измерения рекомендуется производить на средних частотах ДВ или СВ диапазона (250 кГц или 1 МГц).

Таблица 2.1


Марка автомобиля

Тип исполь­зуемого

радиоием­ника

Марка антенны

Длина сое­динитель­ного кабеля

lкаб. м

hД , м

СА, пФ

Скор, пФ

Cкаб, пФ

Cпар, пФ


«Волга» ГАЗ-24

АТ-66

АР-104Б

1,2

0,54

11

17

32

51


«Волга» ГАЗ-21

АТ-271 А-275

АР-41Б

1,87

0,52

10

21

54

75


«Москвич-412, 408

АТ-64


2140»

А-373М

АР-105

0,7

0,59

12

20

30

50


ИЖ-1500

А-370М


«Жигули»ВАЗ-2101,

А-373


21011

А-370

АР-108

1,12

0,48

10

15

33

51


2103, 2105


Примечание. В соответствии с ГОСТ 17692 — 80, введенном в действие в 1981 г, параметры автомобильвых приемников нормируются при стандартных значениях, «квивалента антенной системы Сд=15 пФ, Спар=50 пФ. Эти значения приняты на основании рекомендаций МЭК (Публикация МЭК 315-1).

Применение изложенной методики рассмотрим на примере опре­деления эквивалентных параметров антенной системы, используемой в автомобилях «Жигули» всех марок.

Антенна представляет собой телескопический штырь с рабочей длиной lа=95 см и диаметром нижнего колена dm=0,6 см, закреп­ленный в корпусе с внутренним диаметром dHOp=l см. Штырь изо­лирован от корпуса изоляционной втулкой из полиэтилена (е=2,24). Длина части нижнего колена штыревой антенны, которая в рабочем положении экранируется корпусом, 1=7,6 см. Антенну подключают к радиоприемнику при помощи соединительного кабеля длиной lкаб=1,12 м с погонной емкостью СПОГ=30,5 пФ/м.

Расчет эквивалентных параметров этой антенной системы дает следующие результаты:

СЛ = 10 пФ; СКОР = 18 пФ; Скаб=33 пФ;

Спар = Скор+Скав=51 пф.

Аналогичные результаты получаем и при использовании расчет-но-экспериментального метода: Сеун=61 пФ; Са=10 пФ; СВар=ССум — СА=51 пФ.

В табл. 2.1 приведены основные данные, по конструктивным и вквивалентным параметрам: в диапазонах ДВ, СВ, KB антенных систем, используемых в современ­ных моделях отечественных лег­ковых автомобилей.

Параметры антенных систем в диапазоне УКВ. В диапазоне УКВ длины телескопической авто­мобильной антенны и соедини­тельного кабеля становятся соиз­меримыми с длиной рабочей вол­ны. Вследствие этого внутреннее сопротивление генератора, эквива­лентного сопротивлению штыревой автомобильной антенны, носит комплексный характер. Соизмери­мость длины соединительного ка­беля с рабочей длиной волны диапазона УКВ также не позволяет рассматривать его как чистую емкость, и анализировать его влияние На эквивалентные параметры антенной оистемы нужно при помощи теорий длинных линий.



Рис. 2.6. Эквивалентная схема ан­тенной системы в диапазоне УКВ

Таким образом, автомобильная антенная система в диапазоне УКВ может. быть представлена в виде эквивалентной схемы (рис. 2.6), состоящей из генератора с ЭДС ЕhД с комплексным вну­тренним сопротивлением ZАm, шунтированного емкостью корпуса Скор и соединенного с нагрузкой (входом радиоприемника) отрез­ком длинной линии (длиной lКаб с волновым сопротивлением рКаб). При проектировании входных цепей тракта ЧМ автомобильного при­емника необходимо определить параметры схемы (рис. 2.6) в точ­ках а, а’, т. е. в месте подключения кабеля к входу радиоприемни­ка. Для этого сначала определяют эквивалентные параметры штыре­вой антенны — несимметричного заземленного вибратора, его дей­ствующую высоту Ад и активную и. реактивную составляющие (RAш и Хаш) комплексного входного сопротивления ZAm.

В режиме удлинения, т. е. при lА<Лраб/4, указанные величины вычисляются по формулам:





где m=2п/ЛРаб; lа — рабочая (не .экранированная корпусом) длина телескопической антенны; рА — волновое сопротивление несимметрич­ного вибратора: рА=60[lA/rа) — 1], гА — средний радиус трубок, образующих телескопическую антенну. В режиме укорочения, т. е. при lА>Лраб/4, приходится пользоваться более сложными форму­лами:



где RZП — сопротивление излучения, определяемое по формуле Ван-дер-Поля [6] либо по графику на рис. 2.7.



Рис. 2.7. График зависимости сопротивления излучения не­симметричного вибратора от от­ношения lА/лраб

Рис. 2.8. Преобразованная эквивалентная схема антен­ной системы в диапазоне УКВ

Теперь, используя теорему об эквивалентном генераторе, часть схемы на рис. 2.7 левее точек б, б’ заменяем эквивалентным гене­ратором с ЭДе E’=Ehд/l+ZAm/wCKop=K1Ehд и внутренним со­противлением Z’=l/1+ZAmjwCKop. Величина К1, связывающая ЭДС, наведенную в штыревой антенне (EhД), с ЭДС, действующей в точ­ках подключения соединительного ка­беля (E’), является таким обра­зом коэффициентом передачи авто­мобильной антенны.

Емкость корпуса антенны Со» . рассчитывают -%io формуле для емкости цилиндрического конденсатора либо определяют экспери­ментально. Для экспериментального определения Скор необходимо измерить суммарную емкость антенны Ссум=Са4-Скор и затем вычесть из нее Сд, численно равную количеству дециметров рабочей длины штыревой антенны. Измерять Ссук удобнее на сравнительно низких частотах 0,5 — 2 МГц. Теперь эквивалентная схема принимает вид, показанный на рис. 2.8. Часть ее левее точек а, а’ в свою оче­редь может быть заменена эквивалентным генератором с ЭДС EэкB=K2E‘=K2K1EhД=KAcEhД и внутренним сопротивлением Zэкв=RЭкв+jXэкв, причем КAс — коэффициент передачи антенной системы по напряжению; R3XB й ХЗКъ — соответственно активная и реактивная составляющие внутреннего сопротивления генератора и являются искомыми эквивалентными параметрами автомобильной антенной системы в диапазоне УКВ.

Для определения Кав=К1К2 и ZЭкв=Rэнв+jXвКВ используем теорему об эквивалентном генераторе и теорию длинных линий. Сопротивление Z3Kb, представляющее собой входное сопротивление длинной линии, нагруженной на комплексное сопротивление Z‘, опре­деляется по диаграмме Вольперта-Смита либо по формуле



где Ркаб — волновое сопротивление соединительного кабеля; mкаб = — длина волны в кабеле (е — диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля); lкаб — длина соединитель­ного кабеля.

Величину Кг, представляющую собой коэффициент передачи фи­дерной линии (кабеля), определяют при помощи теории длинной линии, разомкнутой на конце:



Таким образом, коэффициент передачи антенной системы



Значения Кас, RЭкв и Хякв можно определить и эксперимен­тально: R3кв и Xэкв измеряют при подключении автомобильной антенной системы к измерителю полных сопротивлений, перекрываю­щему частоты радиовещательного диапазона УКВ; для определения Кас необходимо поместить измеряемую антенну в электромагнитное поле с известным уровнем вертикальной составляющей EВерт и на требуемой частоте измерить напряжение на выходе антенной систе­мы Uвых а. Если для измерения UВых а использовался высокоом-ный селективный вольтметр, то Kас=Uвых А/(Eвертhд). Если же имеется низкоомный измеритель, например измеритель помех с вход­ным сопротивлением Rя. п=75 Ом, то для определения (Увыхл не­обходимо измеренное прибором значение 1)я. а умножить на коэф-



В табл. 2.2 приведены конструктивные параметры антенных систем автомобилей «Москвич-412», «Волга» (ГАЗ-24) и «ВАЗ» (всех типов).

Таблица 2.2


Тип антенны

lА, и

Средний радиус трубок антенны rА, мм

Cкор, пФ

iкаб

м

Ркаб, Ом


АР-105 («Москвич-412»)

1,18

2,6

30

0,7

150

1,44


АР-108 (ВАЗ)

0,95

2,2

16

1,12

150

1,44


АР-104Б «Волга» (ГАЗ-24)

1,08

2,6

1.2Ч

150

1,44


Усредненные данные расчетов и измерений эквивалентных парамет­ров этих антенных систем приведены в табл. 2.3.

Приведенные в табл. 2.3 данные показывают, что даже в преде­лах сравнительно узкого частотного диапазона, отведенного для ра­диовещания на УКВ (66 — 73 МГц), активная и особенно реактивная составляющие внутреннего сопротивления генератора, эквивалентно­го автомобильной антенной системе (ZЭКВ), меняются в весьма ши­роких пределах. Следовательно, требуемые параметры входных це­пей тракта ЧМ автомобильных приемников можно получить в ре­альных условиях эксплуатации лишь в том случае, если они будут проектироваться с учетом того, что источником сигнала является генератор с комплексным сопротивлением. Особо важное значение имеют вопросы согласования входной цепи с антенной системой в приемниках, где в блоке УКВ используются перестраиваемые узкополосные входные контуры. При разработке таких блоков УКВ необходимо стремиться обеспечить режим согласования по мощно­сти в точках подключения антенной системы к входу радиоприемни­ка. Для этого активная и реактивная составляющие входного со­противления приемника, по крайней мере на средней частоте диа­пазона УКВ, должны равняться соответственно активной и реактив­ной составляющим эквивалентного сопротивления антенной системы, причем знаки реактивных составляющих должны быть противопо­ложны. Методика расчета параметров узкополосной входной цепи УКВ диапазона, возбуждаемой ненастроенной внешней антенной (RАш=/=рк, RAш=/=0), соединенной с входом приемника фидерной ли­нией, изложена в [9].

Эквиваленты антенных систем в диапазоне УКВ. Аналитический метод определения параметров автомобильных антенных систем в диапазоне УКВ позволяет создавать их эквиваленты, которые не­обходимы для того, чтобы проектировать, настраивать и контроли­ровать параметры ЧМ тракта приемника в условиях, максимально приближенных к реальным.

Таблица 2.3


Эквивалентный параметр

Тип автомобиля, комплектуемого антенной системой


Москвич-408, 412, 2140, ИЖ-1500

“Волга” ГАЗ-24

ВАЗ (всех модификаций)


66 МГц

69 МГц

73 МГц

66 МГц

69 МГц

73 МГц

66 МГц

69 МГц

73 МГц


Действующая высота, м

0,76

0,82

0,84

0,665 .

0,694

0,715

0,555

0,575

0,59


Комплексное сопротивление штыревой антенны

RАш+jXАш. Ом

37+ j16

39 + j43

50+j75

29-j24

36,6

38+ j26.

24-j81

28-j58

33 — j34


Комплексное сопротивление антенны Z‘ (с учетом ем­кости корпуса), Ом

44-j5

93 — j12

106-j71

19 — j24

33 — j11

55 + j8

10-j54

14 — j43

21 — j31


Комплексное сопротивление антенной системы 2ЭКВ, Ом

196 + j220

190+ j90

140 + j60

230 — j420

120 — j225

100 — j140

1430+ j1120

860 — j790

225 — j410


Коэффициент передачи ан­тенны К1

1,09

1,51

1,45

0,81

0,94

1,2

0,65

0,707

0,78


Коэффшшент передачи сое­динительного кабеля Кг

2

1,39

1

3,44

2,1

1,42

12

7,9-

[3,2


Коэффициент передачи ан­тенной антенны ААс

2,2

2,1

1,45

2,8

2,0

1,7

7,8

5,6

2,5


В принципе эквивалент должен представлять собой устройство, имитирующее в требуемом диапазоне частот характер изменения па­раметров реальной антенной системы. Однако разработка и исполь­зование эквивалента автомобильной антенной системы в целом (т. е. с учетом соединительного кабеля) нецелесообразна по двум причинам: во-первых, из-за широкого диапазона значений Rэкв и Хэкв (см. табл. 2.3) построение эквивалента, элементы которого с достаточной степенью точности повторяли бы характер изменения реальных RЭкв и Хэкв, значительно усложняется, а, во-вторых, ко­личество таких эквивалентов было бы неоправданно велико, так как потребовалось бы создавать специальные эквиваленты для антенных систем, различающихся только длиной соединительного кабеля. В связи с этим на практике рациональнее и проще проектировать устройства, имитирующие лишь характер изменения параметров антенн (без учета соединительного кабеля), электрические парамет­ры которых, как следует из табл. 2.3, изменяются в гораздо мень­ших пределах, чем Rэкв и Xэкв, Очевидно, что при подсоединении выхода эквивалента антенной системы к соединительному 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 Rаш, так и реактивной Хаш составляющих входного сопротивления 2лш. не­симметричного заземленного вибратора. Однако имитация частотной зависимости активного сопротивления (в данном случае RАш) 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 Rэкв, равное средне­арифметическому трех реальных значений RАШ, 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 XAш аппроксимировать цепь, имитирующую любую зависимость ХAш, 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.



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 LЭkb можно определить, составив и решив сле­дующую систему уравнений:

2пfтiпLакв — 1/(2пfminСэкв)=ХАшfmin;

2пfmaxLЭКB — l/(2пfmaxCэKB) =ХАшfmах,

где fmin и Хашfmin — ниж­няя граничная частота рабочего диапазона и соответствующее ей значение ХАт реальной антенны (измеренное или рассчитанное); fmax и XАшfmах — 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 (Eвх), 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 Rэкв эквивалента штыревой ан­тенны, последовательное сопротивление Rэкв (см. рис. 2.l0,a) за­меняют параллельным сопротивлением R (при Rэкв — Rг/2, рис 2 11,а) либо последовательно параллельной цепью из сопротивлений R' и R" (рис. 2.11,6 при Rэкв<Rг/2; рис. 2.11, при Rэкв>Rг/2).

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 Rэкв, т е для схемы на рис. 2.11,а RrR'/ (Rr+R1) =RasB; для схемы на рис. 2.11,6 (RT+R")R'/(Rr+R"+R')=RЭKВ и для схемы на рис. 2.11,в RrR'/(Rr+R')+R" — Rэкв. Сопротивление в точках 3, 3' должно-равняться внутреннему сопротивле­нию генератора, т. е. R'=Rг (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, Lэкв, С2). Тогда окончательные выражения, связывающие Rэкв, Rг, R' и R", будут иметь вид: для схемы на рис. 2.11,а R' — 2RЭKB; для схемы на. рис. 2.11,6 (Rr+R")R'/2Rf=Rэкв; для схемы на рис. 2.1 l, e R'+ +2R"=2Rэкв.

Значение Eвх (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 Eвх (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' и R" опре­делялись при Rг=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 | УКВ

Таблица 2.4


Тип автомобильной антенны

Тип автомобиля

Схема эквивалента антенны в диапазоне УКВ

Пересчет­ный коэф-


АР-104 Б

«Волга» (ГАЗ-24)



1


АР-105

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



1


АР-108 (без сое­динительного ка­беля)

«Жигули» (ВАЗ всех модифика­ций)



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 lа и емкости корпуса CKoр). 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' = ZАшZкop/(ZAш+ Zкор) = R' + jX'. (2.1)

где 1кш — входное сопротивление несимметричного вибратора (шты­ревая часть автомобильной антенны); ZКОР — эквивалентное сопро­тивление корпуса автомобильной антенны; R' и X' — соответственно активная и реактивная составляющие входного сопротивления антен­ны Z' в точках подключения соединительного кабеля. Для обеспе­чения режима бегущей волны, в соединительном кабеле одновремен­но должны выполняться условия:

Х'=0, (2.2)

R'=150 (2.3)

Первое условие может быть выполнено только при наличии в схеме реактивных сопротивлений противоположного знака. Электрическим эквивалентом корпуса автомобильной антенны является, как было показано ранее, цилиндрический конденсатор, и потому его эквива­лентное сопротивление ZKOР является чисто реактивным и носит емкостный характер. Следовательно, для выполнения условия (2.2) реактивная составляющая входного сопротивления штыревой антен» ны должна носить индуктивный характер, т. е. антенна должна ра­ботать в режиме укорочения, когда lА>лрав/4.

С учетом изложенного выражение (2.1) может быть представ­лено в виде

(2.4)

На первый взгляд, выражение (2.4) не требует специального анали­за с точки зрения выполнения условия (2.2), представляющего со­вой запись условия резонанса в параллельном колебательном кон­туре, элементами которого является Rаш, Хаш, Хкор. Как известно, для получения резонанса достаточно обеспечить равенство абсо­лютных значений реактивных сопротивлений противоположного зна­ка, т. е. иметь для данного случая |ХАш|=|ХКОР|. Однако следует вметь в виду, что полная компенсация реактивности в выходном сопротивлении параллельного колебательного контура при резонансе достигается лишь в достаточно «добротном» контуре, т. е. при со­блюдении условия Qh=Xk/Rk>1 или Rx<Xk (где Qк — доброт­ность, RK и Хк — соответственно активное и реактивное сопротив­ление элементов контура). Особенностью анализируемого в данном случае контура (Rаш, Хаш, Хкор) является то, что активная Rаш и реактивные Хаш, Хкор составляющие его выходного сопротивле­ния оказываются соизмеримыми (см. табл. 2.3). В этом случае, как показывает анализ выражения (2.4), компенсация реактивных со­противлений будет иметь место при выполнении условия

Подставляя ХКОР в выражение (2.4), получаем:

Z' - R' = (R2АШ + X2Аш )/RАш. (2.6)

Следует также отметить, что при выполнении условия (2.5) коэф­фициент передачи автомобильной антенны K1 достигает максималь­ного значения

(2.7)

С учетом (2.6) можно теперь написать окончательное выражение для условия (2.3) оптимизации автомобильной антенны

(R2аш+Х2аш)/Rаш = 150. (2.8)

Анализируя выражения для RAm и ХАш, легко сделать вывод о той» что значения RAm и ХАш в основном определяются одним парамет­ром mlA или 1А/л, т. е. каждому значению lА/Л соответствует опре­деленная пара значений RAm и ХАш. Таким образом, задача опти­мизации штыревой автомобильной антенны сводится, во-иервых,. к нахождению такого значения 1А /л, которому соответствует пара значений Rаш и ХАт, удовлетворяющих условию (2.8), и, во-вторых, к выбору значения ХКОР (а следовательно, и СКОP) в соответствии с выражением (2.5).

Для нахождения требуемого отношения 1А/л необходимо ре­шить уравнение (2.8), подставив в него значения RAm и ХАт, вы­раженные соответствующим образом. Как уже было отмечено, усло­вие (2.2) и как следствие условие (2.8) могут быть выполнены толь­ко в штыревой антенне, работающей в режиме укорочения. Однако сложность аналитического выражения для RZB [6], через которое выражаются RAm и ХАш в режиме укорочения, не позволяет ре­шить уравнение (2.8) относительно 1А/л алгебраическими методами. С другой стороны, проведенный анализ показал, что для нахожде­ния приближенного решения этого уравнения вполне можно поль­зоваться более простыми выражениями, используемыми для вычис­ления значений RАш и ХАш в режиме удлинения, которые к тому же дают достаточно точные результаты и в режиме небольшого укорочения. Получаемое в результате такого решения приближенное значение 1А/Л легко уточняется при изменении его в небольших пре­делах (увеличении и уменьшении) и вычислении значений RАш и ХАт (по формулам для режима укорочения), соответствующих каж­дому такому значению 1А /Л. В качестве окончательного решения принимается такое значение lА/Л, соответствующая которому пара значений RAm и ХАш обеспечивает наиболее точное выполнение условия (2.8).

В результате подстановки в выражение (2.8) значений RAm в ХЛт для режима удлинения получаем

(2.9)

Приняв рА = 300 (типичное значение для всех используемых автомо­бильных антенн) и проведя соответствующие алгебраические и три­гонометрические преобразования, получим (заменив также mlA на 2пlА/л)

(2.10)

Решение тригонометрического уравнения (2.10) дает четыре вещест­венных значения lA/Л : . (lA/л)1=0,293; (lА/л)=0,215; (lА/л)з=0,705: (lа/л)4=0,79. Однако два решения (lа/Л=0,215 и lA/л=0,705) да­лее не рассматриваются, так как расчетное значение ХАШ при таких значениях lА/Л имеет отрицательный знак (носит емкостный харак­тер) и как следствие требуется получение индуктивного характера сопротивления Хкар, что не может быть реализовано.

Таблица 2.5


f. МГц

lАопт,М

RАш+ jXАш Ом

Xкор, Ом

Cкоp, пФ

Z’ = R’ + jX’,

Ом

К,


66

1,31

— j114

147 — j12

1.8


69

1,25

52 + j71

— j109

21

150

1,7


73

1,18

— j104

146 — j10

1.7


Примечание. Приведенное в таблице одно значение Ско рассчитано по фор­муле (2.5) для средней частоты радиовещательного УКВ диапазона 69 МГц.

Значение lА/Л=0,79 также не имеет практического значения, так жак длина штыревой антенны (lа=0,79л.) в этом случае должна со­ставлять 3,2 — 3,5 м (так как Х=4,1-н4,5 м в радиовещательном диапазоне УКВ), что также не может быть реализовано на практике. Таким образом, решение уравнения (2.10) дает вполне опреде­ленное и единственное значение lА/л. удовлетворяющее требованию оптимизации автомобильной антенны как с электрической, так а с практической точек зрения. Это значение (после небольшого уточ­нения) равно (lА/л)опт=0,288.

Рассчитанные при (lА/л)опт электрические параметры оптими­зированной автомобильной антенны (на трех частотах УКВ диапа­зона) приведены в табл. 2.5; в табл. 2.6 даются параметры антен-яых систем, в которых применена оптимизированная антенна.

Таблица 2.6


1. МГц

Zэкв

К2

KАс


lкаб =

= 0,7 м

lкаб

=1.12 м

lкаб= 1,2 м

lкаб =

= 0,7м

lкаб= 1,12 м

lкаб= = 1,2 м

lкаб =

= 0,7 м

= 1.12 м

lкаб = = 1,2 м


66

144+j7

159 + j10

160+j8

0,98

1,04

1,05

1,76

1,87

1.9.


69

150

150

150

1

1

1.7

1.7

1.7


73

160+j5

162+j2

162+j

1

1,06

1,05

1,7

1,8

1.8


Примечание. ZЭКВ, K1 и К рассчитаны для трех длин кабеля, испольуемых на практике (см. табл. 2.1).

Сравнение данных, приведенных в табл. 2.6, с аналогичными данными табл. 2.3 наглядно демонстрирует преимущества оптими­зированной антенны: постоянство, активный характер и независи­мость от длины соединительного кабеля входного сопротивления автомобильной антенны системы в диапазоне УКВ, значение Zэкв близко к волновому сопротивлению соединительного кабеля 150 Ом (реактивная составляющая практически отсутствует), коэффициент передачи антенной системы также сохраняет постоянное значение во всем диапазоне рабочих частот.

На практике из трех оптимальных значений Uопт, приведен­ных в табл. 2.5, приходится выбрать какое-то одно конкретное зна­чение (рекомендуется lА=1,25 м, т. е. lA 0BT для средней частоты УКВ диапазона), вследствие чего,, конечно, будет иметь место не­которое нарушение условий оптимизации на тех частотах УКВ диапазона, где значение lA/л отличается от оптимального (0 288). Однако, как показывает анализ, и в этом случае основные преиму­щества оптимизированной антенны сохраняются (хотя и проявляют­ся на крайних частотах диапазона в меньшей степени) и антенная, система в целом обеспечивает более эффективную передачу сигна­ла, наведенного в штыревой антенне на вход приемника.

Использование оптимизированной антенны также позволяет упростить процесс проектирования и настройки входной цепи 4JW тракта, расчет которой в этом случае ведется из условия согласо­вания с чисто активным и равным 150 Ом эквивалентным сопротив­лением антенной системы; значительно упрощается и эквивалент антенной системы, который состоит только из активных сопротив­лений, дающих в сумме с внутренним сопротивлением измеритель-. ного генератора 150 Ом.

Суммируя все изложенное, можно сделать вывод, что автомо­бильная антенна,- длина штыревой части которой выбрана равной. 1,25 м, а емкость корпуса 21 пФ, позволяет на частотах радиове­щательного диапазона УКВ (65,8 — 73 МГц) обеспечить режим, близ­кий к режиму бегущей волны в соединительном кабеле с волновым сопротивлением 150 Ом.

Полученные здесь результаты, обосновывающие критерии дл» выбора конструктивных характеристик оптимизированных автомо­бильных антенн для диапазона УКВ, могут быть практически ис­пользованы при разработке новых антенных систем.

2.2. Активные антенны

Активные автомобильные антенны — новая разновидность ра­диоаппаратуры, которая впервые стала применяться в автомобилях в начале 70-х годов. В широком смысле понятие «активная антенна» относится к устройствам, в которых конструктивно объединены без-промежуточных элементов связи или фидерных линий пассивный приемный элемент и электронный блок — широкополосный (непере-страиваемый) антенный усилитель. Особенностью активных автомо­бильных антенн является то, что в них, как правило, используется приемный элемент, габариты которого значительно меньше габа­ритов штыревых автомобильных антенн.

К основным предпосылкам, которые привлекали внимание раз­работчиков к созданию активных антенн, можно отнести следую­щие три фактора: конструктивные и эксплуатационные недостатки пассивных антенн и их низкая надежность; снижение эффективности антенной системы, обусловленное наличием соединительного кабеля и отсутствием согласования по шумам в диапазоне УКВ; специфи­ческая особенность условий радиоприема в автомобиле — высокий уровень помех от системы электрооборудования в месте располо­жения антенны.

Рассмотрим, какое влияние каждый из этих факторов оказал на принципы построения активных антенн. Главные конструктивные и эксплуатационные недостатки пассивных антенн, которые в ко­нечном итоге снижают ее надежность, обусловлены наличием теле­скопического штыря со сравнительно большими геометрическими размерами. В процессе эксплуатации телескопическая антенна под­вергается неблагоприятным климатическим воздействиям (влага, низкая температура), механическим нагрузкам (многократные «вы­движения» и «складывания»), динамическому воздействию ветра и потока встречного воздуха при движении автомобиля. Немаловаж­ное значение имеет и то, что штыревая. антенна, выдвинутая в рабо­чее положение, часто является объектом случайной или умышлен­ной поломки.

Дополнительным неудобством при эксплуатации пассивной ан­тенны является и необходимость выполнения специальной ручной операции для приведения ее в рабочее состояние (выдвижение телескопических штырей), которая не может быть выполнена в дви­жущемся автомобиле. Применение механического привода для авто­матизации процесса выдвижения телескопических штырей хотя и устраняет этот недостаток, но одновременно приводит к значитель­ному усложнению (и удорожанию) антенны, что в конечном итоге также снижает ее надежность.

Перечисленные конструктивно-эксплуатационные – недостатки традиционных пассивных антенных систем обусловили главное на­правление работ по их модификации — создание конструкции, антен­ны с малогабаритным и надежным приемным элементом, не требую­щим изменения взаимного положения его деталей в процессе эко плуатации.

Переход на малогабаритные приемные элементы поставил перед разработчиками проблему компенсации падения эффективности ан­тенны из-за снижения ее действующей высоты (усугубляемой в слу­чае использования антенн, устанавливаемых внутри салона авто­мобиля, экранирующим действием кузова), так как это приводит к падению уровня сигнала, нодводимого к входу приемника, и как следствие к ухудшению его реальной чувствительности (из-за умень­шения соотношения сигнал/шум на входе первого усилительного каскада) и максимальной чувствительности (если коэффициент уси­ления приемного тракта остается неизменным).

Задача компенсации потерь в передаче сигнала, наведенного в малогабаритном приемном элементе антенны, привела к идее использования антенного усилителя, конструктивно объединенного с этим приемным элементом, т. е. к идее реализации активной автомобильной антенны. Однако объединение малогабаритного при­емного элемента с усилителем в лучшем случае позволяет лишь скомпенсировать потери в усилении (т. е. «восстановить» макси­мальную чувствительность приемника), ухудшение же реальной чув­ствительности (из-за падения соотношения сигнал/шум) в этом слу­чае сохраняется.

Решение этой основной яроблемы, возникающей при создании активной антенны для диапазонов AM (0,15 — 12 МГц), оказалось возможным, во-первых, из-за наличия в пассивной антенной системе соединительного кабеля и, во-вторых, вследствие особенностей усло­вий работы антенны, обусловленных в первую очередь высоким уровнем помех в месте ее установки.

При создании активной антенны с малогабаритным приемным элементом для диапазона УКВ улучшение соотношения сигнал/шум может быть достигнуто в результате обеспечения режима согласо­вания по шумам.

В связи с тем что теоретические принципы реализации активных антенн для диапазонов AM (ДВ, СВ, KB) и ЧМ принципиально» различны, далее они рассматриваются раздельно.

Принципы реализации активных антенн в диапазонах ДВ„ СВ, КВ. При устранении соединительного кабеля между пассивным приемным элементом и входным каскадом приемника можно по­лучить значительный выигрыш в передаче сигнала, наведенного в приемном элементе антенной системы. Действительно, как следует из анализа эквивалентной схемы пассивной антенной системы (см. рис. 2.7), ее коэффициент передачи по полю

Kас=Uвх/E=hдСа/(Са+Спар), (2.11)

где UBX — напряжение, действующее на входе приемника; Е — на­пряженность поля сигнала в месте расположения антенны. При ти­пичных значениях hД=0,5-0,6 м (hд=lA/2, 1A. — геометрическая длина приемного элемента пассивной антенной системы), Слт=г .= 10-н12 пФ, Спар=50-н75 пФ (см. табл. 2.1) Кас составляет 0,05 — 0,1.



Рис. 2.14. Подключение при­емного элемента активной антенны к входу усилитель­ного каскада

Рис. 2.15. Схема, поясняющая влия­ние внешних помех и шумов ак­тивного элемента на параметр» активной антенны в диапазонах ДВ, СВ, KB

В активной антенне приемный элемент подключается непосред­ственно к входу первого усилительного каскада (рис. 2.14), т. е„ теоретически устраняются обе составляющие СПар — емкость соеди­нительного кабеля и емкость корпуса. В этом случае KAC опреде­ляется соотношением эквивалентной емкости приемного элемента Сп. э и составляющих входного сопротивления усилительного каска­да Свх и Rвх. Если выполняется условие Rвх>1/(wСвх), то коэф­фициент передачи от приемного элемента на вход усилителя активной антенны

Kп. э = hд. п.эСп. в/(Сп. в+Свх).

В малогабаритных приемных элементах, выполненных, например» в виде укороченного штыря (lп. в=0,4-0,5 м) или корпуса зеркала заднего вида (эквивалентного короткому штырю длиной 10 — 15 см с верхней емкостной нагрузкой), Сп. э = 5-7 пФ, а действующая высота hд n. э=0,l-0,2 м.

Для выполнения условия Rвх>1/

[Chucky]

сорри...фотки не скопипастились
вот http://www.pandia.ru/428674/

[Евген]

Так ты слона не продашь!
Я все это в универе изучал, только там не так часто встречалось слово "автомобиль")) Могу тебе накидать в разы больше. Ты приводишь ту теорию, которую никто, собсна, и не оспаривает, хотя современные методы решения тех же задач довольно сильно отличаются. Я же просил показать результаты тестирования антенн по тем правилам, которые дают четкую картину работы антенны, а не впечатлений потенциального владельца. Не "ловит хорошо, выглядит прекрасно", а данные, диаграммы, графики чувствительности самой антенны, селективности того приемника и параметры того усилителя, который в ней установлены. А у нас получается разговор "как завещал великий Ленин, как учит коммунистическая партия" эта антенна круто, а остальные суксь маздайная. А в чем круто? Почему круто? Не по дядьВасиным понятиям о приеме "маяка" в родной деревне, а конкретная подборка профессиональных тестов, ну хотя бы точные характеристики(раз уж с тестами беда, не тестируют эту шнягу по-настоящему).

[Chucky]

А у нас получается разговор "как завещал великий Ленин, как учит коммунистическая партия" эта антенна круто, а остальные суксь маздайная. А в чем круто? Почему круто?

тебе не достаточно из ссылок всего?
телескопическокая антена устарела!
закисает масса...раздвижной механизм истирается...находится ниже и не в том месте...проигрывает по приему
что еще ты хочешь услышать?

[Евген]

тебе не достаточно из ссылок всего?
телескопическокая антена устарела!
закисает масса...раздвижной механизм истирается...находится ниже и не в том месте...проигрывает по приему
что еще ты хочешь услышать?

Дядь Дим, начнем с того, что любая активная антенна по своим параметрам проигрывает полноразмерной пассивке. Это неопровержимо: если положено использовать, например, 1\4 длины волны, то хоть ты уактивируйся, но антенна в три раза короче хрен что нормально примет, до кучи нахватает паразитного сигнала и усилит его с тем же успехом, что и полезный. В итоге на селектор приемника ты получишь весь эфир, который увидела антенна, его потребуется здорово очищать.
Я сейчас не агитирую за телескопы, а всего лишь(как и несколько постов назад) утверждаю, что современные активные антенны ВЫСОКОГО качества стоят немалых денег, дешёвые же варианты редко бывают полноценными активками с аналогичными характеристиками, отсюда и куча великомучеников, желающих получать кайф бесплатно, но имеющих несуразную конструкцию без особого "выхлопа".

[Chucky]

знач возвращаемся к ATM W EL 70 A
цена в районе 1000 и ловит и за 100км!
я тож не агитирую....просто свидетель)

[TeameR]

ну теорию антенн я не изучал, просто мой личный случай-родной телескоп в крыле, родной кабель и (на тот момент) кассетная магнитола blaupukt. дальше 200-250 км от дома не отъезжал, но на тех самых 200-250 я слушал ковровские станции. с новой гамнитолой похуже, хотя брал откровенно бюджетную модель

[Skrip]

Фух, зачитался тут вашими умными постами..)

Про Bosch Autofun. В СПб ловит хорошо - мне хватает, по крайней мере. На КАДе бывает не особо, сегодня сам ехал. За городом, километров с 40-50, как мне рассказали, начинается "каша".

В общем, дешево и сердито. Для неискушенных - самое то.

[TeameR]

сдох обратный клапан на вакуумный усилитель тормзов. не совсем еще, но подтравливает. на экзисте клапана есть только на KR, PL движки. может кто заморачивался, от PNовского клапана они отличаются чем? по элкату-с виду вроде одно и то же

[Летний]

Любой клапан подойдёт. Хоть от таза. Про кр у него 2 соска Тыц
Я от амулета брал. Там полностью шланг 300р. ТОлько он короткий мне оказался. Пришлось скрещивать.

[CheekFire[rus57]]

В результате хамского поведения на дороге одного "известного по госномеру", разжевывать не буду что и как, вышло из строя мое правое зеркало. Копался в екзисте, чет не сображу, все по отдельности.
Я нашел вот это:
Корпус правого зеркала VAG 191 867 508A - 3584руб.
Зеркальное стекло VAG 191 857 522K - 2122руб.
Это оно и есть целиком по оригиналу (для страховой)?

[Igor_arz52]

по первому номеру показывает целые зеркала в сборе,только номер 191 857 508 A,по второму только одно стекло.

[bolgarin_s]

Как проверить кривизну задней ступицы, и если временно исправить подкладкой пластины, то насколько стрёмно будет ездить?

[Chucky]

Как проверить кривизну задней ступицы, и если временно исправить подкладкой пластины, то насколько стрёмно будет ездить?

1. одеть ровное колесо и покрутить
2. ездят люди

[bolgarin_s]

1. одеть ровное колесо и покрутить

Визуально видно, что верхний край идёт во внутрь а низ наружу. Ест внутреннюю сторону резины.Сайлент и балка на вид в норме...

[TyIIIKAH]

Собираюсь менять кузовню (Телевизор, крылья, и юбку переднюю). Метаюсь между производителями Klokkerholm, Nor Aalborg. Van wezel жестянок на эксисте не нашел.

[Евген]

Собираюсь менять кузовню (Телевизор, крылья, и юбку переднюю). Метаюсь между производителями Klokkerholm, Nor Aalborg. Van wezel жестянок на эксисте не нашел.

Клоккерхольм экзист возит, пробивай по номерам с klokkerholm.com

[TyIIIKAH]

Клоккерхольм экзист возит, пробивай по номерам с klokkerholm.com

Клоккерхольм то есть , стоит ли брать ? просто отзывы почитал, говорят, что как позет!

[Chucky]

Клоккерхольм то есть , стоит ли брать ? просто отзывы почитал, говорят, что как позет!

если на конце номера А1 то качество норм!
если нет прийдет китай кривой.

[TyIIIKAH]

если на конце номера А1 то качество норм!
если нет прийдет китай кривой.

Получается что телевизоров на экзисте нормальных нету (((