|
Автомобильная антенна.
Вернуться на главную страницу 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
Действительно при настройке антенны конденсатором в резонанс эфир взрывается! На передачу, явно дает лучше результаты простой длинный провод . Порядка десяти метров! Но не забываем, что это автомобильная антенна. Стоит уделть внимание конденсатору. Ротор должен жестко закреплен, малейший проворот приводит к изменению резонанса антенны. И вообще конденсатор должен быть механически прочным! RA9WE
Для этого концы коаксиальных кабелей А и В соединяют параллельно. С помощью ГИРа, соединенного через катушку связи, определяется резонансная частота антенны, которая должна быть 7000 кГц. Эту антенну не следует настраивать на середину диапазона. При настройке нельзя пользоваться КСВ-метром для определения резонансной частоты! Частоту настройки можно определить с помощью измерителей АЧХ Х1-7Б, X1-50Б и др. После определения резонансной частоты переходят к согласованию двухпроводной линии с коаксиальным кабелем. Для этого используется КСВ-метр. Лучше мостового типа, чем с ответвителем. Настроенные фидеры подключают к фазосдвигающему устройству. Его настройка сводится к подбору индуктивности катушки. Этот процесс очень важен, — от его точности зависит эффективность работы антенны в целом. Дальнейшая настройка сводится к побору минимума КСВ в отрезке коаксиального кабеля L3. КСВ-метр включается между передатчиком и кабелем L3. Настройка заключается в определении минимума КСВ за счет изменения длины отрезка кабеля L3.
Величина этого угла, в свою очередь, зависит от геометрических размеров антенны. Чаще всего радиолюбители применяют антенны длиной 1/4 L. Однако антенна длиной 1/4 L обеспечивает более пологий угол излучения, поэтому для дальних связей она более эффективна. Дальнейшее увеличение длины антенны приводит к появлению побочных лепестков, что снижает эффективность антенны при работе с DX.При эксперименте F5AD использовал антенну длиной 10 м с четырьмя радиальными противовесами также длиной по 10 м. Для согласования антенны с фидером, выполненным из коаксиального кабеля, применялись устройства, схемы которых показаны на рис.1 — для диапазонов 7 и 21 МГц и рис.2 — для диапазонов 14 и 28 МГцЭти устройства позволили получить в пределах всех четырех диапазонов КСВ не хуже 1,1. Число витков катушки L составляет: Для 7 МГц — 21 виток, отвод от 14 витка; Для 21 МГц — 21 виток, отвод от 11 витка; Для 14 МГц — 21 виток, отвод от 7 витка; Для 28 МГц — 15 витков, отвод от 5 витка. Диаметры катушки и провода в статье не приведены.
Длина примененной F5AD антенны составляет: 1/4 L на 7 МГц; 1/2 L на 14 МГц; 3/4 L — на 21 МГц; L — на 28 МГц.
Отличие от классического спирального GP состоит в том, что предлагаемая антенна имеет всего один виток спирали, что позволяет примерно в два раза уменьшить высоту GP, не потеряв заметно КПД. На практике объемный виток спирали для KB диапазонов изготовить трудно, но его можно заменить на «ломаную спираль» (рис. 1).Эти идеи были проверены на антенне диапазона 80 метров (рис. 2). Длина излучателя выбрана 22 метра. Его полотно представляет собой один виток «ломаной спирали» с шагом намотки 0,1l и условным диаметром 0,04…0,06l. Антенна и два ее противовеса (по 21 метру каждый) изготовлены из самодельного канатика диаметром 2.5…3 мм (несколько свитых проводов ПЭВО,5мм).Антенна установлена непосредственно у поверхности земли. Ее диаграмма направленности в горизонтальной плоскости близка к круговой. Угол максимума излучения в вертикальной плоскости составляет 25″. Форма изолированных от земли противовесов (их длина не менее 0,25l) тоже может быть криволинейной. При этом может несколько измениться диаграмма направленности.
Антенну питают 75-омным кабелем длиной 11м, проложенным над землей на высоте около 2 м.Чтобы получить близкий к единице КСВ, между линией питания и передатчиком включено согласующее устройство. Трехсекционный конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком — от старого лампового радиоприемника. Переключатель — ползункового типа на 15 положений. Катушка имеет 30 витков провода ПЭВ-2 1,1 мм, намотанных с шагом 1 мм на каркасе диаметром 45 мм. Отводы у катушки сделаны через каждые два витка. Это же устройство с успехом используется мной на протяжении ряда лет с различными типами антенн на всех радиолюбительских диапазонах. Настройку антенны осуществляются коррекцией длины спирального излучателя и противовесов, но при использовании согласующего устройства этого можно не делать. Полоса пропускания антенны с согласующим устройством при КСВ не хуже 1,9 получилась около 60 кГц и не хуже 1,2 — около 30 кГц. При перемещении по диапазону с шагом 60 кГц и повторной настройке согласующего устройства эти параметры сохраняются в полосе частот от 3500 до 3750 кГц.
Эффективность антенны оценивалась в сравнении с «Inverted V». Результаты испытаний показали, что на трассах свыше 1000 км «спиральный GP» более эффективен, чем «Inverted V». На трассах до 1000 км не было разницы в оценках корреспондентов. На трассах до 2000 км разница оценивалась в 0,5-1 балл по громкости. На расстояниях 4000…5000 км разница оценивалась в 1-2 балла. И наконец, на трассах протяженностью от 8000 км и более разница составила в среднем 2 балла и выше. Эрнст ОСЬМИНКИН (UA4ANV)
1, а на рис.2 — диаграмма направленности в вертикальной плоскости при коэффициенте усиления +1,7 дБд и максимуме излучения под углом 18° к горизонту.Максимальное отношение излучений Фронт/Тыл 20 дБ было получено при излучении под углом 20° к горизонту.
Длина телескопа 9,5 м почти 1/4 волны на 7 МГц, Для работы на более низких частотах, антенну удленняем электрически, применением катушки индуктивности. Эта катушка намотана на пластиковую трубу диаметром 50 мм, изолированным медным проводом с сечением 1,5 квадрата. Катушка имеет в общей сложности 80 витков, виток к витку по длине 22 см. (Смотрите фотографии.) На катушке изготовлены гнезда, для пайки отводов и присоединения перемычки для переключения диапазонов. Полное количество витков работает на 160 метрах, на 80 м подсоединён отвод 22 витка, на 40 м к 4 витку катушки. Нижний конец катушки подключен к центру разъема PL. В верхней части трубы крепитвя винт для вкручивания телескопической антенны ( 9.5 м ),к этому болту присоединен верхний конец катушки. На нижнем конце трубы устанавливается дюралюминия пластина, служащая контактом для противовесов и массы разъёма PL. С помощью четырех винтов М5, оснащенных гайками, в углах, крепятся радиалы 40 метров длиной, расчитаны на самый низкочастотный диапазон (160 метров ) .
Они свободно расположены на земле, под 90 градусов. В стационарном варианте, противовеса можно закапать на глубину 15 см. Изменением числа витков, производится настройка по диапазонам. К примеру отвод на 3.7 мгц может быть от 21 витка до 25 витков… Автор: Франк OK2FJ Страницы: [1] ВнизАвтор Тема: Простая бюджетная GP Кв антенна на 14 МГц (Прочитано 6327 раз)0 Пользователей и 2 Гостей просматривают эту тему. RN6LLV
RD4HH
Посмотрел видео, собирал такую в своё время, только устанавливал на земле. RM4S
Не понял какой мощностью было произведена QSO ? Например, я в легкую на простой полуволновой диполь 2-мя ваттами общался с Великобританией(из 9-го района). От чего отталкиваться? К чему это я, у меня вопрос какую антенну ставить) RK9CXX
 RA9CUJ после покупки IC-718 проработал на такой 4 года (без тюнера, пять бэндов от 20-ки до 10-ки). Сделал он её из сибишной «футуры», укоротив последнюю до 5,08 (помогал с анализатором), три яруса распопорок из оргстекла на расстоянии 20 см от центрального штыря и 4 по четверти на диапазоны повыше из медного кабеля на 16 квадрат (распотрашёный четырёхжильный силовой кабель ВВГ). каждый отрезок выбирается по расчёту четвертушки и тупо откусывается по анализатору в КСВ-1, при этом полосища по уровню КСВ-1,5 на всех пяти диапазонах получается с полным закрытием бэнда (в отличии от одиночной четвертухи)
(2 сказали спасибо)
Небюджетное Учреждение «Лига Радиолюбителей Качканара».Да, активных Радиолюбителей у нас осталось не много,но мы живы-здоровы и в эфире нас вполне можно услышать . Рано хоронитеСтраницы: [1] Вверх
|
А остаток провода катушки лучше в середине было намотать,всё-таки там «горячий конец». Я больше обратил внимание на участок . На таком участке можно было что-то поинтереснее поставить). Такая антенна уместна где есть проблемы с пространством, например на маленькой крыше.Archive — RECEIVER.
BYa quick search in the archives of amateur publications
Recent searches
akai [94], Синтезатор [68], регулятор мощности [35], Приципиальная схема модуля цветности МЦ-31 [4], Парус 302 (магнитофон) — 56Кб [1], daewoo [335], Радиотехника [37], otake [9], музыкальный центр [4], Pioneer [94], ишим [5], Урал РП-340А [3], лорта 75у-101с [1], антенна [4], ламповый корректор [3], блок [525], Эффективная антенна для 160 (80)метров [1], Электроника М 332С [1], panasonic t2365 [1], Трансивер [226], samsung max-s720 [1], blaupunkt [244], DVMC [1], panasonic nv [21], Technics Su [4], GOLDSTAR [105], schematic [262], DAEWOO [330], Схема радиостанции «Пальма» 1.2m [1], Квазианалоговый тахометр [3], Пульт дистанционного управления, который не теряется [2], Вольтметр универсальный В7-22A [2], Мегаомметр М-1102/1 инструкция [1], антенна wi [2], AIWA CT-R 429M [1], прибор [191], Горизонт 34WT-545 [1], Маяк 240С-1 — Магнитофон (СССР) приставка (дека) 144Kb [2], Малогабаритная антенна СВ-диапазона [1], Антенна [257], TS-140S Service manual [1], technics [20], sony trinitron [6], digital [26], alinco [89], alan 48 [5], alan [45], Vestel [5], DAEWOO DMQ-2195TXT схема [1], осциллограф с1-94 [4], осциллограф с1-93 [2], осциллограф с1-83 [2], осциллограф с1-77 [2], осциллограф с1-101 [2], осциллограф с1 [65], орный часть2 /Радиотехника У-7101 часть1/ 34Kb [2], орель 101 [1], ореанда 204с [7], ореанда 204 [7], ласпи 005 [2], ламповый передатчик [2], ламповый пере [2], ламповый АМ передатчик [1], лавное зажигание освещения [2], вега 300 [1], вега 115 [2], вега 106 [1], бриг 001 [3], Kenwood TK-2107/3107 Руководство [2], FUNAI TV-2000A MK8.
Принципиальная схема [1], Схема магнитолы Panasonic RX-CT870 138Kb [1], блок питания на 60 вольт [1], Сигнал 201 (устр.программное) — 34Кб [1], Сервисные режимы телевизоров Shivaki [1], Схема простого волномера В. Полякова [1], Сделай сам wi-fi антенну из упаковки для CD-ROM [1], Fortress TYPE2/TYPE3. Схема подключения. [1], блок питания к телевизору sony kv-m2181kr (шасси be-4) (str-s5706). [1], Реле поворотов РС950К (ТУ37.003.454-78) [1], блок питания к телевизору sony g25m1/g25m11 (шасси bg-1s). [1], блок питан [239], биполярный блок питания [2], антенна бегущей волны [1], антенна [173], Я3Ч-41 техническое описание [1], Эффективная антенна для 160 (80)метров. [1], Этюд 603 [4], Электрон 104 [2], Электрон 103 — стереофонический усилитель [2], Электроника 323 МС схема [1], Электроника — 801 Видеокамера [1], Электроника в автомобиле [1], Электроника Элетап-микро — Телефон (СССР) 40Kb [2], Электроника ПМ-01 (микшер) — 128Кб [1], Электроника ПМ-01 [1], Электроника ВЛ-100 [2], Электроника Б6-403 — Часы (СССР) настольные 22Kb [1], Электроника Б6-403 — Часы [1], Чайка 66 — Магнитофон (СССР) ламповый 32Kb [2], Чайка Ц280Д (полупроводник.
ч.1) — Кб [1]Использование вертикальных антенн при дальних связях. Использование вертикальных антенн при дальних связях Элементы конструкции согласующего устройства
Данная антенна долгое время используется совместно со специальным устройством для согласования. Фидер антенны сделан из коаксиального кабеля 50 Ом общей длиной 22 м.
Настройка антенны на соответствующем диапазоне производится переменным конденсатором с воздушным диэлектриком, согласно рисунку:
Для оперативной работы его желательно разместить на рабочем месте.
Элементы конструкции согласующего устройства
Схема согласующего устройства следующая:
Согласующее устройство состоит из фильтра высокой частоты (ФВЧ) с частотой среза — 30 МГц и КСВ-метра, с помощью которого легко оптимизировать настройку антенны на любом из любительских диапазонов.
Катушки L1 … L6 намотаны медным проводом ПЭВ-2 диаметром 2 мм на оправке 12,5 мм.
L1, L5 содержат по 6 витков.
Длина намотки 20 мм.
L2, L4 — по 11 витков. Длина намотки 37 мм.
L3 — 13 витков. Длина намотки 43 мм.
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с магнитной проницаемостью 20 — 30 ВЧ К20х10х5 мм. Первичная обмотка выполнена из отрезка коаксиального кабеля, соединяющего коаксиальный разъем со стороны входа антенны с выходом ФВЧ. На него одевается ферритовое кольцо, при этом изоляция с кабеля не снимается. Оплетка коаксиального кабеля соединяется с корпусом только с одной стороны — у входного коаксиального разъема. Вторичная обмотка содержит 2х24 витка. Намотка производится проводом ПЭЛШО 0,15 по всей окружности кольца.
При работе в диапазоне 7 … 26 МГц максимальная емкость конденсатора С1max = 200 пФ
При КСВ не хуже 1:1,5. В диапазоне 3,5 28 МГц емкость конденсатора С1max = 400 пФ при КСВ 2,5 … 3. На диапазоне 3,5 МГц антенна используется как вспомогательная.
Довольно часто бывают обстоятельства, когда установитъ более одной антенны не удается. Но ведь кроме антенны для радиостанции на один диапазон нужны антенны на другие диапазоны.
Решение проблемы — использовать многодиапазонную антенну.
Вертикальная антенна (Ground Plane), рассчитанная на работу в нескольких диапазонах, больше всего подходит для этой цели. В данной статье рассматриваются практические вопросы настройки и конструктивного исполнения штыревой антенны на диапазоны 14, 18, 21, 24и 28 МГц.
Зная особенности распространения радиоволны в каждом любительском диапазоне, нужно разумно этим пользоваться. Радиолюбители используют широкую сетку частот, чтобы обеспечить устойчивую связь в данное время с нужным корреспондентом, выбрав соответствующий диапазон, на котором вероятность связи будет максимальна.
Часто коротковолновики спрашивают: «Какую антенну выбрать?». Точно ответить на этот вопрос невозможно, так как все зависит от того, для какой цели строится антенна. Если предполагаются связи во всех направлениях, для проведения ближних и дальних радиосвязей, очень удобны антенны с круговой диаграммой направленности. Вертикальная антенна (Ground Plane) — одна из самых простых и популярных антенн.
Начинающему коротковолновику следует начинать с постройки простейших антенн и по мере роста опыта и знании переходить к более сложным системам.
При выборе типа антенны нужно учитывать и то, какие основные материалы имеются в вашем распоряжении. Если проблемно приобрести дюралевые трубы различных диаметров для антенных елементов, то штыревая антенна как раз подойдет для вас.
Настройка антенны даже для специалиста отнимает много времени. А так как настройку антенны нужно проводить на высоте ее постоянной эксплуатации, это создает большие проблемы с подъемом и опусканием антенны или с установкой быстросъемных лесов. Настройка предлагаемой
антенны предельно упрощает этот процесс.
На радиостанции UR5LAK длительное время были в эксплуатации штыревая антенна для диапазона 14 МГц, и до сих пор прекрасно работающая. Хотя использование подобной антенны на один или два диапазона — это слишком расточительно. Вид антенны на диапазон 14 М Гц показан на рис. 1 .При постройке антенны использована стандартная дюралевая труба диаметром 30 мм и длиной 5,2 м, как по соображениям механической прочности, так и для получения достаточной широкополосности.
Используются три противовеса такой же длины. Антенный изолятор является одним из конструктивных элементов антенны. Применен опорный изолятор от распределительных устройств с напряжением 380 В. Вид данного узла крупным планом показан на рис.2 .
Антенна установлена на фронтоне летней кухни на высоте 4 м над землёй.
По КСВ-метру, встроенному в трансивер FT-950, получились следующие параметры, приведенные в табл. 1 .
Широкая полоса в диапазоне 14 MГц объясняется большим диаметром вертикального вибратоpa. Антенна хорошо согласовывалась также в диапазонах 18 и 28 МГц. В диапазоне 21 МГц работа велась на телеграфном участке. Но в телефонном участке антенна имела высокое КСВ, и антенным
тюнером не удавалось согласовать трансивер с антенной. В диапазоне 24МГц антенна имела большое КСВ и вообще отказывалась работать.
Проанализировав советы радиолюбителей, я понял, что заслуживает внимания возможность установки дополнительных вибраторов на разные диапазоны к уже имеющему вертикальному штырю (рис.
1).
Доработка антенны
Со временем я модернизировал антенну для работы на диапазонах 14, 18,21,24и 28 МГц. Получилась многодиапазонная антенна с круговой диаграммой направленности. Один из вариантов такой антенны показан на рис.3 . Решил добавить проволочный вертикал на 21 МГц и установил два противовеса на 21 МГц к трем имеющимся на
14 МГц. По минимуму КСВ подобрал длину проволочного вертикала на 21МГц. Затем было решено доработать антенну для работы в диапазоне 24 МГц. Положил штырь, опираясь при этом на изолятор, закрепил на уже вымеренном расстоянии пластиковую трубку. В другую сторону трубки продел леску диаметром 1,2 мм для крепления и подъема проволочного вибратоpa на 24 МГц. Подобрал его длину по минимуму КСВ. Противовесов на 24 и 28 МГц не добавлял.
Полученные параметры антенны приведены в табл.2. Теперь модернизированная антенна могла быть успешно использована для работы в диапазонах 14. 18,21.24 и 28 МГц.
Вид узла с изолятором, противовесами и присоединенным коаксиальным кабелем крупным планом показан на рис.
4 .
Диэлектрическую трубку для крепления дополнительных вибраторов лучше изготовить из стеклопластиковых лыжных палок или пластиковых труб, применяемых для
водопровода, или из оргстекла. Вертикальный вибратор диапазона 14 МГц и дополнительные вибраторы (рис.4) обеспечивают круговую диаграмму в горизонтальной плоскости. Угол между вибраторами и противовесами определяет волновое сопротивление антенны.
Максим Вербицкий (US4LP),
г. Балаклея, Харковская область
Из этого следует, что если подобрать размер заземленной трубы, попадающим в эти пределы во всех требуемых диапазонах, то можно получить Ra близкое к 50 Ohm при неизменных физических размерах как
самого GP так и трубки γ-match. Конечно, реактивная часть входного импеданса JXa будет меняться от частоты и конденсатор γ-match придется подстраивать при смене диапазона. Но в данном случае мы
на это согласимся: подстроить переменный конденсатор невелика сложность, а удобства велики.
Полученная антенна показана на следующем рисунке:
Этот заземленный вертикальный излучатель высотой 4,5 м и диаметром 20 мм и трубкой согласования высотой 1,32 и диаметром 8 мм м на расстоянии 150 мм от излучателя. Все размеры критичны, за исключением диаметра трубки согласования, без заметного ухудшения она может иметь диаметр от 6 до 10 мм.
С помощью конденсатора переменной емкости 10…70 pF антенна может быть настроена в резонанс на любительских диапазонах 14 MHz, 18 MHz, 21 MHz, 24 MHz, 27 MHz и 28 MHz с КСВ
Причем в полосе 18…29 MHz антенна может быть настроена на любую частоту с КСВ (SWR)
В участке 15… 17 MHz получить низкий КСВ невозможно, т.к. высота антенны близка к четверти волны, а это не попадает в упомянутые выше допустимые для такого согласования высоты излучателя. Но в диапазоне 14 MHz высота GP уменьшается до 0,2λ и настройка снова возможна.
Настройка антенны при смене диапазона крайне проста: вращать КПЕ до минимума КСВ. Я это делал руками, но ничто не мешает использовать КПЕ без ограничителя угла поворота и небольшой моторчик с
редуктором для его вращения.
КСВ по диапазонам:
- 14,15 МГц . На резонансе КСВ
Удвоенный вариант этой антенны на диапазоны 7, 10 и 14 МГц имеет высоту 9,25 м и выполнен из телескопического набора труб диаметрами от 30 мм внизу до 14 мм вверху. Шлейф гамма-согласования подключен на высоте 2,7 м и выполнен из проволоки диаметром 2 мм. По диапазонам удвоенный вариант выглядит так:
- 7,1 МГц . На резонансе КСВ
- 10,12 МГц . На резонансе КСВ
- 14,18 МГц . На резонансе КСВ
Если излучатель выполнить из стали (например, пруток арматуры или труба), то антенна может служить громоотводом (сечение по металлу должно быть не менее 100 мм 2). Естественно, при этом должно использоваться правильное для громоотвода заземление и соединении основания антенны с этим заземлением металлом с поперечным сечением не менее 100 мм 2).
Использование стали для излучателя приведет к снижению усиления антенны на ~0,5 дБ. Это не много. Но зато получается надежная грозозащита участка и вам будет что ответить антеннофобным соседям
(”Громоотвод у меня, безопасность обеспечиваю.
”).
C другой стороны, если у вас на участке уже есть громоотвод предписанного нормами по грозозащите сечения, то отступив от его вершины 4,5 м (для диапазонов 14 – 28 МГц, или 9,25 м для диапазонов 7 – 14 МГц) и приделав к нему соответствующие противовесы и шлейф гамма-согласования, вы получите неплохую антенну.
При использовании антенны как громоотвода между нижним концом шлейфа гамма-согласования (до настроечного конденсатора) и точкой подключения противовесов должен стоять разрядник на 10….20 кА. Лучше готовый газовый (например, V10h24X, но можно и самодельный: два заточенных на конус болта M8 … M14 остриями друг к другу на расстоянии ~1 мм.
Update от 10.06.2014
Найдено решение, позволяющее добавить в антенну диапазон 10,1 МГц. Для этого на вершину мачты добавляют трап на 14,18 МГц 20 uH \ 6,3 pF а от него в сторону леской оттягивают кусочек тонкого
провода длиной 51 см. Для обеспечения возможности настройки КПЕ увеличивают до 130 pF. Конечно, в диапазоне 10 MHz антенна получается сильно
укороченной и, соответственно, узкополосный.
Но на любительский диапазон 10100 … 10150 kHz ее хватает с КСВ
Конструктивно трап выполняется в виде однослойной катушки с шагом. Поскольку расчетная емкость очень мала, то, в зависимости от конструкции катушки и ее собственной емкости, дополнительная емкость контура должна быть всего 2…5 pF. Такую емкость можно обеспечить просто расположив выводы катушки рядом (пропустив их внутрь каркаса). Трап надо настроить на 14,18 МГц до его монтажа на антенну.
Т.к. полоса в диапазоне 10 MHz очень узкая, то при при установке антенны требуется подстройка либо катушки трапа, либо длины дополнительного проводника, либо угла этого проводника к мачте. Понятно, что последнее наиболее удобно, особенно при временной установке антенны.
Остальные диапазоны почти не страдают от добавки 10 МГц (лишь немного возрастает минимум КСВ на 21 МГц). http://dl2kq.de/ant/3-28.htm
Постановка задачи
Есть разные варианты создания многодиапазонного вертикала:
Сделать что-то конструкцией самой антенны, чтобы получить низкие КСВ по требуемым диапазонам.
Например, включить несколько разных резонансных излучателей параллельно , иливвести трапы в один излучатель . Это очень удобно в работе, но сложновато в
изготовлении и настройке вертикала.
В точке питания простого вертикала включить несколько СУ (своё на каждый диапазон) и переключать их вручную или дистанционно . Это упрощает конструкцию вертикала (прощаются промахи в его размерах, т.к. СУ их выберет при настройке) и настройку СУ (т.к. на каждом диапазоне настройка независима). Но требует переключателя или реле, а также управления ими. Что не всегда удобно.
К простому вертикалу подключить автоматический тюнер в точке питания. Не предъявляет почти никаких требований к антенне. Но нужен дорогостоящий автоматический тюнер (который из-за реле еще и ограничивает мощность) и кабель питания\управления. Что вызывает понятные трудности.
Механически изменять размеры антенны при смене
частоты. Сложновато механически, не очень подходит для постоянных антенн. И все те же трудности с управлением при смене диапазона.
Сделать вертикал, точно определенных в конструкции размеров и геометрии. Подключить к нему сложное, не переключаемое СУ так, чтобы система СУ + вертикал резонировала бы одновременно на всех частотах, которые нам нужны. Это очень удобно в работе (антенна без всякого участия оператора сразу имеет 50 Ом на рабочих диапазонах). Но требует точности в изготовлении вертикала (т.к. его импеданс уже не может быть произвольным, а только таким, который правильно согласовывает многодиапазонное СУ) и непросто в настройке СУ (т.е. его все детали работают одновременно во всех диапазонах, то имеется сильное взаимное влияние настроек разных диапазонов).
Для двух диапазонов задача создания такой системы решается относительно легко . А для трех диапазонов сконструировать такую штуку не проще, чем попасть одним выстрелом (одним фиксированным СУ) в трех зайцев (резко отличающиеся по
диапазонам комплексные входные импедансы одного и того же вертикала). Тем не менее, именно этим мы и займемся в этой статье.
Не могу сказать, что это наилучшее на практике решение. Но его поиск представляет интерес (мне, во всяком случае было интересно).
Конструирование
Пожалуй пропущу как выбирались размеры вертикала и делался синтез схемы СУ (вообще синтез под заданные импедансы на многих частотах — это интересная тема, но не этой статьи, потом может быть) и сразу перейду к результатам.
Оказалось что вертикал высотой 430 см из проволоки диаметром 1,6 мм может быть одновременно согласован на частотах 14,15, 21,2 и 28,3 МГц следующим СУ:
На этом рисунке также приведены требуемые высоты для двух других возможных диаметров проволоки: 425 см при диаметре 1 мм и 435 см при диаметре 2 мм (именно так, не опечатка: рост диаметра требует увеличения высоты вертикала).
Также на схеме указаны (оливковым цветом) границы изменения номиналов СУ при изменении длины провода диаметром 1,6 мм от 420 см до 440 см, а также при использовании вибратора 435 см/2 мм и 425
см/1мм.
Видно, что эти границы невелики. Иными словами: схема достаточно устойчива и не рассыплется при небольшом изменении параметров вибратора. Что, впрочем, не исключает необходимости его по
возможности точного выполнения. Чем мы сейчас и займемся.
Настройка
Понятно, что проволочный вертикал будет размещен на несущем диэлектрике, например, стеклопластиковом удилище.
Имейте в виду, что из-за влияния этого диэлектрика физическая длина провода должна быть на 5 … 8 см короче, чем указанно на схеме.
Чтобы быть уверенным, что все правильно, измерьте собственную резонансную частоту вибратора без СУ. Она должна быть 16,7 МГц при диаметре провода 2 мм, 16,9 МГц при диаметре 1,6 мм и 17,1 при диаметре 1 мм. Эта проверка весьма рекомендуется, иначе можно долго и безуспешно подстраивать СУ.
Проверяйте КСВ по диапазонам. Если что не так, подстраивайте конденсаторы и катушки (да, увы, все одновременно, но начинать имеет смысл с С3, следующий за ним элемент по чувствительности это L3)
одновременно контролируя КСВ на трех диапазонах.
Легко это не будет, но процесс в принципе, сходящийся.
В результате вы должны получить что-то близкое, к приведенному на следующих рисунках. По диапазонам:
Во всей полосе (на следующем рисунке частота меняется от 13 до 31 МГц, шаг сетки 2 МГц):
Если упорно не получается, то:
- Проверьте еще раз собственную резонансную частоту вибратора.
- Убедитесь, что нет ошибки с номиналами СУ (они должны быть близки к указанным на схеме).
- Сделайте оси катушек взаимно перпендикулярными.
- Если используются приподнятые радиалы, настройте их в резонанс на всех диапазонах, т.к. реактивность, вносимая радиалами испортит дело.
- http://dl2kq.de/ant/3-62.htm
Диаметром 40 мм
Первичная обмотка 2 витка
Вторичная обмотка 4 витка
Антенна висит наклонно на высоте от 12 до 6 метров.
По измерениям КСВ на диапазонах составил:
Встроенный КСВ -метр трансивера / внешний КСВ метр
80 м КСВ 2,3 2.
5 — по сообщению Владимира — антенна по КСВ 2,0-2,5-3,0 перекрывает весь 80 м диапазон
40 м КСВ 1,5 1,5
30 м КСВ 1,8 2,0
20 м КСВ 1,4 1,6
17 м КСВ 1,4 1,8
15 м КСВ 1,7 2,0
12 м КСВ 1,4 1,7
10 м КСВ 1,4 1,8
Данная антенна долгое время используется совместно со специальным устройством для согласования. Фидер антенны сделан из коаксиального кабеля 50 Ом общей длиной 22 м.
Настройка антенны на соответствующем диапазоне производится переменным конденсатором с воздушным диэлектриком, согласно рисунку:
Для оперативной работы его желательно разместить на рабочем месте.
Элементы конструкции согласующего устройства
Схема согласующего устройства следующая:
Согласующее устройство состоит из фильтра высокой частоты (ФВЧ) с частотой среза — 30 МГц и КСВ-метра, с помощью которого легко оптимизировать настройку антенны на любом из любительских диапазонов.
Катушки L1…L6 намотаны медным проводом ПЭВ-2 диаметром 2 мм на оправке 12,5 мм.
L1, L5 содержат по 6 витков. Длина намотки 20 мм.
L2, L4 — по 11 витков. Длина намотки 37 мм.
L3 — 13 витков. Длина намотки 43 мм.
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с магнитной проницаемостью 20 — 30 ВЧ К20х10х5 мм. Первичная обмотка выполнена из отрезка коаксиального кабеля, соединяющего коаксиальный разъем со стороны входа антенны с выходом ФВЧ. На него одевается ферритовое кольцо, при этом изоляция с кабеля не снимается. Оплетка коаксиального кабеля соединяется с корпусом только с одной стороны — у входного коаксиального разъема. Вторичная обмотка содержит 2х24 витка. Намотка производится проводом ПЭЛШО 0,15 по всей окружности кольца.
При работе в диапазоне 7 — 26 МГц максимальная емкость конденсатора С1max = 200 пФ
При КСВ не хуже 1:1,5. В диапазоне 3,5 28 МГц емкость конденсатора С1max = 400 пФ при КСВ 2,5…3.
На диапазоне 3,5 МГц антенна используется как вспомогательная.
Радиолюбительские антенны
Использование вертикальных антенн
Французский радиолюбитель F5AD проведел
эксперимент по использованию вертикальных антенн типа»Ground
Plane»
при работе с DX.
Известно, что эффективность вертикальной антенны при дальних связях определяется углом излучения антенны относительно горизонта. Величина этого угла, в свою очередь, зависит от геометрических размеров антенны. Чаще всего радиолюбители применяют антенны длиной 1/4 L. Однако антенна длиной 1/4 L обеспечивает более пологий угол излучения, поэтому для дальних связей она более эффективна. Дальнейшее увеличение длины антенны приводит к появлению побочных лепестков, что снижает эффективность антенны при работе с DX.
При эксперименте F5AD использовал антенну длиной 10 м с четырьмя радиальными противовесами также длиной по 10 м. Для согласования антенны с фидером, выполненным из коаксиального кабеля, применялись устройства, схемы которых показаны на рис.1 — для диапазонов 7 и 21 МГц и рис.2 — для диапазонов 14 и 28 МГц
Рис.1
Рис.2
Эти устройства позволили получить в пределах всех четырех диапазонов КСВ не
хуже 1,1.
Число витков катушки L составляет:
Для 7 МГц — 21 виток, отвод от 14 витка;
Для 21 МГц — 21 виток, отвод от 11 витка;
Для 14 МГц — 21 виток, отвод от 7 витка;
Для 28 МГц — 15 витков, отвод от 5 витка.
Диаметры катушки и провода в статье не приведены. Длина примененной F5AD антенны составляет:
1/4 L на 7 МГц;
1/2 L на 14 МГц;
3/4 L — на 21 МГц;
L — на 28 МГц.
Полученные результаты
На 7 МГц по отношению к полуволновому диполю DX ZL, YV оценивали выигрыш в громкости сигнала при переходе на испытуемую антенну до двух баллов; европейские корреспонденты отмечали проигрыш до 1 балла.
На 14 МГц по отношению к GP длиной 1/4 L выигрыш при связи с DX составлял 1/2 балла; европейские корреспонденты SM, LA не отмечали разницы; ближние корреспонденты указывали на проигрыш до 1/2 балла.
На 21 МГц по отношению к GP длиной 1/4 L результаты по характеру
аналогичны результатам на 14 МГц; по величине проигрыш и выигрыш достигают 1
балла.
На 28 МГц по отношению к GP длиной 1/4 L во всех случаях получен
проигрыш до 1 балла.
F5AD делает вывод о целесообразности применения подобных антенн для работы с DX, а также для получения многодиапазонных антенн. Оптимальной длиной антенны он считает 5/8 L.
«Radio REF», 1971, №1
Комментарии к статье:
Многодиапазонная GP
Многодиапазонная GPМногодиапазонная GP
Обычно многодиапазонную антенну GP выполняют либо
как набор расположенных рядом трубчатых четвертьволновых вибраторов [1], либо
как один вибратор с переключаемым по диапазонам согласующим устройством [2],
либо как один вибратор с трапами.
Первый вариант удобен тем, что не требует коммутации, но зато дорог и
сложен конструктивно, требуется много труб (на каждый диапазон).
Второй — прост
по конструкции излучателя, но требует переключаемого согласующего устройства.
Третий путь — установка контуров-трапов, усложняет конструкцию и ограничивает
мощность.
Среди радиолюбителей СНГ получила распространение экспоненциальная антенна,
(используемая в служебной связи), адаптированная для любительских диапазонов
UW4HW [3], известная также под названием «морковка». Она имеет относительно
удовлетворительные характеристики (достигается КСВ менее 2) в непрерывном
диапазоне частот от 14 до 28 MHz, но требует изолированной мачты. Кроме того,
для радиолюбительской связи непрерывное перекрытие по частоте не нужно и даже
вредно. Во-первых, облегчается излучение в эфир внеполосных составляющих сигнала
передатчика, что увеличивает риск создания помех, во-вторых, возможны
дополнительные помехи приему из-за перегрузки мощными (десятки-сотни киловатт!)
сигналами вещательных и служебных станций, расположенных между любительскими
диапазонами.
Модернизированная «морковка» с заземленной мачтой [4] более удобна
конструктивно; но имеет значительную неравномерность КСВ по диапазонам (особенно
на 18 и 21 MHz, где КСВ может быть более 3).
Оба варианта «морковки» не имеют никаких подстроек, и можно только смиряться
с полученными значениями КСВ, подстроить-то антенну нечем. Особенно это
неприятно, когда антенна расположена низко, и из-за влияния окружающих предметов
(лифтовые будки, TV антенны, и т. д.) КСВ может вырасти весьма значительно.
Случаи когда «морковка» напрочь отказывается иметь приемлемый КСВ на нескольких
диапазонах нередки.
Тут же крайне уместно заметить, что приводимые иногда в любительской
литературе данные о том, что «КСВ антенны UW4HW во всём диапазоне не более1,2»
(некоторые ретивые авторы пишут даже 1,05) не имеют отношения к
действительности, и являются не более чем выдачей желаемого за действительное.
На самом деле (об этом кстати писал в первой публикации UW4HW) КСВ «морковки»
меняется в полосе 14…29 MHz довольно сильно, достигая значений 2…2,5.
Что, однако никак не умаляет достоинств «морковки» и для широкополосной антенны
является очень неплохим результатом.
Антенна
На рисeyrt 1 показана пяти-диапазонная (14, 18, 21, 24, 28 МГц) антенна GР, которая сочетает в себе достоинства всех вышеупомянутых антенн — имеет только одну заземленную трубу, не требует коммутации и имеет возможность независимой настройки каждого диапазона.
На
каждом из диапазонов достигается КСВ на резонансе менее 1,2. Антенна не имеет
непрерывного перекрытия по частоте и резонирует только в любительских
диапазонах.
Конструкция
Мачта антенны представляет собой обычную антенну GР на 14 MHz с заземленным
основанием и питанием через гамма-согласование. Параллельно ей включены
удлиненные и слегка изогнутые (так оказалось удобнее всего конструктивно)
четвертьволновые вибраторы на 18, 21, 24 и 28 MHz. На высоте 1,3…2 м (ее
значение некритично) на мачту надет хомут с приваренными (или даже просто
вставленными головкой к мачте, а резьбой наружу и прижатыми хомутом) к нему
четырьмя болтами. На эти болты плотно надеты отрезки трубок-распорок длиной
30-60 см (также некритичный размер). Лучше использовать пластиковые трубки, но
можно и металлические. В последнем случае на концах трубок необходимо установить
изоляторы: керамика , фторопласт, и даже пластик (напряжение там не очень
велико). Проволочные вибраторы (диаметром 1.
..2,5 мм каждый — также некритично)
диапазонов 18…28 МГц расположены как показано на рис.1, их вершины стянуты к
концу мачты изолированными шнурами (капрон, толстая леска). Указанные на рисунке
1 размеры проволочных вибраторов и длина трубки гамма-согласования даны для
кабеля 50 Ом.. В случае использования кабеля 75 Ом указанные размеры надо
увеличить на 12…14%. Конструктивное выполнение нижнего узла антенны и схема
питания показаны на рисунке 2.
Нижние изоляторы удобно закрепить на хомуте, аналогичном тому, который
используется для крепления распорок.
Настроечные конденсаторы располагаются в пластиковой коробке с плотной
крышкой, а коробка парой небольших хомутиков прикреплена к основанию мачты.
Противовесы
Конструкция противовесов зависит от расположения и высоты антенны.
Лучший
вариант – (с точки зрения эффективности антенны) если Вам удастся приподнять
противовесы над землей (или крышей) хотя бы на полметра (лучше на метр-другой).
Для этого достаточно лишь взять мачту с соответствующим запасом длины — изолятор
в ней не нужен. В этом случае совершенно достаточно по два резонансных
четвертьволновых противовеса (нюанс — точно в разные стороны!) на каждый
диапазон, дальнейшее увеличение их количества практически не улучшит работу
антенны. Настройка противовесов в данном варианте желательна, но необязательна,
вполне можно обойтись точно отмеренными четвертьволновыми кусками провода.
Если же основание антенны расположено прямо на земле или крыше, то это
хуже. В этом случае, для получения хорошего качества работы антенны желательно
проложить по 4…6 резонансных противовесов на каждый диапазон. Это не так
страшно, как может показаться — достаточно разобрать один отслуживший свое
силовой трансформатор ватт на 200 и провода там хватит не на одну систему
противовесов.
Крепление их тоже не сложно — каплями смолы (при лежащих на крыше
противовесах). Сложность здесь в том, что «резонансных» в данном случае совсем
не означает «четвертьволновых». Противовес, лежащий прямо на земле из-за её
большой (и заранее неизвестной диэлектрической проницаемости) подвергается очень
сильному электрическому укорочению, поэтому его электрический резонанс наступит
при физической длине намного (на десятки процентов) меньше, чем четверть волны.
При какой именно? Эх, если б знать заранее… Только настройка противовесов в
резонанс (гетеродинным индикатором резонанса или по максимуму втекающего в
противовес тока — измеряется с датчика на ферритовом кольце) может дать точный
ответ на этот вопрос.
Если Вы при противовесах, лежащих на земле не планируете их настраивать, то
при некотором ухудшении излучения под низкими углами можно оставить простейшую
нерезонансную систему противовесов (типа 4 по 5,1 м как у той же “морковки”).
Степень ухудшения качества антенны в данном случае зависит от проводимости земли
(не системы противовесов, а именно
земли, почвы, грунта). При высокой
проводимости последней (сырая местность, черноземы) антенна почти ничего не
потеряет. А вот если проводимость почвы плоха (песок, камни, бетонная, или
шиферная крыша), то ухудшение работы антенны будет значительным.
Настройка
Установить роторы C1 -C5 (можно использовать КПВ-1) в положение примерно 2/3
максимальной емкости. Меняя положение перемычки (она должна иметь очень хороший
контакт, как с мачтой, так и с трубкой согласования – там протекает значительный
ток) найти минимум КСВ на 14 MHz. Затем подстройкой C1 добиться КСВ<1,2. Может
быть, потребуется повторить эти операции несколько раз. Если мачта имеет иной
диаметр, чем указан на рисунке 1, желательно соответственно изменить диаметр
трубки согласования, чтобы отношение их диапазонов осталось бы прежним — около
3. Если этого не сделать, то антенну все равно можно настроить, но возможно
придется заметно изменить длину трубки гамма -согласования и ёмкость C1.
Затем поочередно (начиная с 18 MHz и двигаясь по диапазонам вверх)
настраивают вибраторы, добиваясь резонанса. На 18,1 MHz подстройкой C2, ни 21,15
MHz — C3, на 24,9 MHz — C4, на 28,3 MHz — C5. Если на резонансе минимум КСВ на
данном диапазоне более 1,2 значит надо несколько изменить длину вибратора
данного диапазона (это удобно делать изменяя длину горизонтальных
трубок-распорок, это и невысоко, и не потребуется что-то делать с верхними,
труднодоступными концами вибраторов), поэтому на рисунке 1 длины вибраторов
указаны с запасом в примерно 10…20 см — отрезать это всегда легче.
Имеется взаимное влияние настроек, прежде всего двух соседних диапазонов (14
MHz на 18, 18 — на 21 и т. д.). Хотя это влияние и не очень сильное, но по
окончании настройки диапазона 28 MHz, вернитесь еще раз к началу и проверьте
еще раз КСВ во всех диапазонах, и при необходимости выполните повторную точную
подстройку.
После завершения настройки подстроечные конденсаторы для увеличения надежности можно заменить на постоянные, например KCO, параллельно которым для точной установки емкости подключить небольшие отрезки разомкнутого кабеля. Погонная емкость большинства 50 Ом кабелей около 1 pF на см и из него удобно делать небольшие подстроечные конденсаторы, причем в данном случае можно использовать для этого даже очень тонкий кабель (например RG58) — напряжение на конденсаторах невелико.
Варианты
Используя данный принцип можно на заземленной мачте высотой 10,2 м сделать семи
диапазонную антенну (мачта — 7 MHz и шесть вибраторов с 10 до 28 MHz ). Конечно,
придется использовать не 4, а 6 трубок-распорок. В этом варианте начиная с 21
MHz можно использовать вибраторы длиной 5/8l
с согласующими катушками. Аналогично, на мачте 7,5 м можно сделать шести
диапазонную антенну 10…29 MHz.
Если Вас почему-либо не устраивает гамма-согласование, то можно удлинив
мачту до 0,28l
(для 75 Ом – до 0,31l)
поставить ее на изолятор и включить также как и остальные вибраторы – через
последовательный конденсатор.
Естественно во всех вариантах можно не устанавливать вибраторы ненужных в
вашем случае диапазонов (например, WARC).
Антенна имеет достаточно широкие полосы, с большим запасом перекрывающие
любительские диапазоны, и только в диапазоне 28 MHz ее полоса мала — около 500
kHz (по уровню КСВ<2). Если Вам необходимо перекрыть весть диапазон 28 MHz с
малым КСВ можно установить два вибратора этого диапазона на разные
трубки-распорки (одну придется добавить), соединив их начала и концы внизу и
вверху. То есть сделать “толстый и объемный ” удлиненный вибратор диапазона 28
MHz, из двух параллельно включенных тонких проволочных. Соединенные внизу концы
этого “толстого” вибратора 28 MHz также через настроечный конденсатор – к
центральной жиле кабеля. В этом варианте можно получить КСВ менее 1,8 во всем
диапазоне 28…29,7 MHz.
Литература
1.
Беньковский 3., Липиньский Э., Любительские антенны коротких и ультракоротких
волн.
2. Ротхаммель К, Антенны. — 3-е изд. — М.: Энергия, 1979.
3.Радио.—1961.—N2,—стр.21.
4. Радио. — 1981. — N9, — стр.19.
Укороченные антенны 40 м настройка. Altyn Club
Коллектив Сов.Антенна предлагает вертикальную антенну на диапазоны 40 и 30 м которая будет отличным дополнением к Вашему трайбендеру. Антенна выполнена по классическому принципу и имеет систему из 4-х противовесов на каждый диапазон (противовесы в комплект не входят). Вертикал имеет высоту 7.5 м и укорочен высокодобротной катушкой. Антенна обладает высокой эффективностью и практически не уступает в работе полноразмерному вертикалу. Вес антенны около 6 кг, что позволяет устанавливать антенну одному. Антенна выполнена из толстостенных дюралевых труб АД31Т1. На фото изображенна антенна установленная у Владимира RV9CJ. Стоимость антенны 8000 р. |
Начато производство 3-х диапазонных безтраповых вертикалов на диапазоны 40, 30 и 20 м (7, 10 и 14 мГц).Высота антенны 7.5 мАнтенна практически эквивалентна соответствующим четверть волновым вертикалам.Для нормальной работы антенны неободимы по 4 противовеса на каждый диапазон.Входное сопротивление близко к 50 Ом.Цена антенны 9200 р.Предлагается КИТ — дополнительный излучатель 20 м (14 мГц) для уже установленной антенны SAV 4030. Полный комплект с крепежём. Цена набора 1200 р. |
Начато производство антенны на диапазоны 40 и 20 м. Антенна проверена в работе и показала отличные результаты. Антенна представляет собой полный аналог SAV 4030 с боковым излучателем настроенным на диапазон 20 м.
Полоса пропускания по КСВ
Антенна требует системы противовесов по 4 шт на каждый диапазон.
Высота антенны 7.5 м.
Вес антенны около 6 кг.
В комплект входит набор для сборки антенны, плита с изоляторами и хомутами, вертикальная установочная стойка длиной 0.6 м.
Противовесы не входят в комплект антенны.
В упакованном виде набор имеет длину 1.7 м.
Стоимость антенны 8000 р.
На фидере у точки питания антенны желательно установить запорный дроссель .
Возможно комплектование вертикалов новым проводом П-274М (полёвка) для изготовления противовесов. Провод сплетённый из 2 проводов. Цена — 8 р. за п.м. Началось про изводство траповых многодиапазонных вертикаловБудут выпускаться следующие антенны:
14 — 18 — 24 мГц
18 — 24 мГц
| SAVT 40-15 7 — 14 — 21 мГц вертикальная антенна Эффективная трёхдиапазонная антенна для работы в диапазонах 7 мГц, 14 мГц, 21 мГц. От четырёхдиапазонной эта конструкция отличается большей длиной и более широкой полосой на более низкочастотных диапазонах. Большая длина способствует большей эффективности антенны в диапазоне 40 м. Антенна обладает малым весом и пригодна для использования в качестве выездной. Длина упаковки около 1.5 м. Высококачественные трапы обеспечивают хорошие электрические параметры антенны. Полоса с КСВ 7 мГц — 180 кГц 14 мГц — 270 кГц 21 мГц — 1.0 мГц Антенну легко можно подстроить в предпочтительный участок диапазона.Усиление антенны — 2.15 dBi. Высота антенны — 7.4 м.Вес антенны около 6 кг.Цена антенны — 9000 р |
SAVT 40-10 7 — 14 — 21 — 28 мГц вертикальная антенна Эффективная четырёхдиапазонная антенна для работы в диапазонах 7 мГц, 14 мГц, 21 мГц, 28 мГц. Антенна обладает малым весом и пригодна для использования в качестве выездной. Длина упаковки около 1.5 м. Высококачественные трапы обеспечивают хорошие электрические параметры антенны.Полоса с КСВ 7 мГц — 100 кГц 14 мГц — 180 кГц 21 мГц — 340 кГц 28 мГц — 1.3 мГц Антенну легко можно подстроить в желательный участок диапазона.Усиление антенны — 2.15 dBi. Высота антенны — 6.7 м.Вес антенны около 6 кг.Антенна комплектуется площадкой крепления антенны к стойке диаметром 40 мм. В комплекте прилагается стойка длиной 40 см. Для штатной работы антенне требуется система противовесов по 4 шт. на каждый диапазон. Противовесы в комплект не входят. Допустимая мощность (в SSB) — 1300 Вт, на диапазоне 7 мГц — 1000 Вт.Цена антенны — 9900 р |
SAVT 30-12 W 10 — 18 — 24 мГц вертикальная антенна Эффективная трёхдиапазонная антенна для работы в диапазонах 10 мГц, 18 мГц, 24 мГц. Антенна обладает малым весом и пригодна для использования в качестве выездной. Длина упаковки около 1.5 м. Высококачественные трапы обеспечивают хорошие электрические параметры антенны.КСВ по диапазонам не более — 1.3 . Усиление антенны — 2.15 dBi.Высота антенны — 5.3 м.Вес антенны около 5 кг.Антенна комплектуется площадкой крепления антенны к стойке диаметром 40 мм. В комплекте прилагается стойка длиной 40 см. Для штатной работы антенне требуется система противовесов по 4 шт. на каждый диапазон. Противовесы в комплект не входят. Цена антенны — 8500 р | ||
|
Начато производство новых универсальных трёхдиапазонных антенн предназначенных для эффективной работы на диапазонах 14 мГц, 21 мГц и 28 мГц (SADV 14-28) и 10 мГц, 18 мГц и 24 мГц (SADV 10-24). Особенностью антенн являются их небольшие размеры, позволяющие устанавливать антенну в условиях ограниченного пространства, что очень удобно на дачах, небольших крышах и в поездках. Для установки антенны требуется мачта (труба) высотой от 3-х м и выше. Антенне не требуются противовесы, а при наличии простейшего поворотного устройства ориентация на корреспондента даёт прирост сигнала около 2-х баллов по S-метру. При этом диаграмма направленности близка к круговой и аналогична диаграмме антенны Inv-V, т.е. имеет диаграмму в виде двух восьмёрок одна из которых имеет горизонтальную, а другая вертикальную поляризацию, что позволяет уверенно проводить радиосвязи как со станциями ближней так и дальней зоны.
Вес антенны около 6 кг.
Полоса пропускания по КСВ
14 мГц — 200 кГц
21 мГц — 250 кГц
28 мГц — 680 кГц
У антенны SADV 10-24 КСВ в пределах диапазонов не превышает 1.3
Длина плеча SADV 14-28 — 4,5 м, SADV 10-24 — 5,5 м
Усиление антенны — 2.15 dBi
Входное сопротивление — 50 Ом. Желательна запитка через балун 1:1 любой конструкции.
Антенна изготавливается в модификации для мощности 1300 Вт.
Цена антенны SADV 14-28 — 12000 р, SADV 10-24 — 13000 р.
Это антенна ZL3XDJ. Если вы живёте на краю света, то к вам сигналы радиолюбителей приходят всегда с одной стороны. Посчитал антенну. У меня получились чуть другие параметры. Почему так? Во первых, если посмотреть на характеристики антенны (диагр. направ.) e автора? то сразу можно сказать что антенна не в резонансе. Посмотрите на четвертый параметр Z: 85.182 +j91.508 Ohm Величина +j91.508 — это реактивная часть входного сопротивления антенны. Кода антенна в резонансе то параметр «j» должен быть равным нулю, а он у нас +91,508 по этой цифре можно сказать что антенна находится за пределами 7,05 мГц. где то 7,9-8,0 мГц. ну естественно и SWR 4.0 (пятый параметр) при волновом сопротивлении антенны Z 85.182 Ом.
Во вторых, меня сильно смущало усиление антенны указанное у автора Ga 6.74 dBi (по отношению к изотропному излучателю). Я нигде не встречал вертикал с таким высоким усилением да еще без противовесов. После просмотра фотографий ZL3XDJ на www.qrz.com/ пришел к выводу что антенна рассчитывалась на жидкой поверхности, а не твердой, т. к. он живет на берегу океана, а значит вода соленая и характеристики земли будут намного выше. Нереально получить усиление антенны 6,74 dBi на качестве земли (среднее) без противовесов. Ну а теперь о расчетах.
Честно признаюсь не хотелось поднимать кучу литературы и тратить на это не один час, а то и день для изучения всех тонкостей GP с директорами, рефлекторами и т.д. и т.п. Распечатал рисунок Brian-а ZL3XDJ и вогнал в масштаб т.е. в 1 см. получилось 990 мм. у него на первом рисунке где нарисована антенна в программе, первый провод обозначен как штырь и высота Length составляет 9,2м. Набросал в MMANA v.1.2.0.20 проводники, вогнал в резонанс, посчитал на нашей Українській земле, а потом на океанических водах Австралии:-) и вот что получилось.
Высота вертикального штыря 9,685м., длинна наклонного луча (рефлектора) при углу в зените 45,2 градуса получилась 13,251 м. и часть загнутого рефлектора равна 6,7м. Нижняя часть рефлектора высоты от поверхности земли (воды) 0,16м. Расстояние между питанием антенны и рефлектором (нижний конец) равен 3,2м. Расстояние верхнего конца штыря и рефлектора равна 0,53м. Все проводники антенны имеют диаметр 1,6мм. медь. Прилагаю файл модели антенны 7050_reflector.maa и характеристики антенны.
Файлы 1.jpg и 2.jpg на них видно усиление антенны Ga(dBi) 7.48 — расчет проводился на поверхности «морская вода» при проводимости 5000mS/m и диэлектрической проницаемости 81 є. ну и соответственно макс. угол излучения равна Elev (гр).10,0 градусов.
Рисунки 3.jpg и 4.jpg показывают нам что расчет проводился на сельской местности, холмы средней высоты, тяжелые глинистые почвы при проводимости 5mS/m и диэлектрической проницаемости 13 є (качество земли среднее). соответственно имеем: усиление Ga(dBi) 2.87 и максимальный угол излучения Elev (гр). 31,0 градус.
Из всего что посчитано хочу сделать вывод. У нас нет такой поверхности воды как у ZL3XDJ, и получить усиление антенны можно если применить много противовесов лежащие на земле, разве что на берегу реки можно приблизится к заданным параметрам. Имея то что имеем и применив к вертикальному штырю рефлектор мы явно получим усиление 2,86dBi, а это почти один бал. По этому у кого нет места для противовесом можно смело устанавливать рефлектор, 13,251м. не так уж и много места и можно смело проводить связи. Ну а что касается подавление заднего лепестка то здесь оно неплохое около -9,7dBi это на нашей почве, а на воде или берегу около -15,3dBi. По этому антенна вертикальный штырь с рефлектором намного лучше чем сам вертикал ну и плюс направление.» UY2RA Егор:
Понятно, что мы затевали это не собираясь остановиться на анализе увиденного. Мой опыт подсказывает, что если добавить второй рефлектор и один директор (что очень привлекательно с точки зрения конструкции — сразу получаем растяжки верхней точки, т.е. механический выигрыш), то можно получить куда более серьёзные значения усиления вперёд, ради чего, собственно и огород городиться. А если добавить систему хотя бы из трёх противовесов и приподнять основание штыря хотя бы на полтора метра над землёй, то удасться немного «прижать» диаграмму излучения к земле. Ясный перец, что это годится не всем, но для тех, у кого есть приоритетные направления на этом диапазоне, или наоборот, одна сторона закрыта наглухо, например ЖБ высотками, идея получить выигрыш в другом направлении весьма привлекательная. Поэтому Часть 2
Хорошо, что народ помогает. Вот получил письмо с поддержкой нашего плана рассказа в три этапа по направленному GP от UT3XA
«Доброго дня, Єгор! Пише Андрій UT3XA. Хочу подякувати за Ваш блог! Читаю щодня. А тепер по темі GP yagi. Ось модель, яку розробив Юра UT7XX і поділився зі мною. Цієї зими не встиг її зробити. Але хочу спробувати.»
Поскольку мы с Серёжей UR5RMD планируем «разобрать по косточкам» модификации этой (далеко не новой) идеи, то чужой опыт как нельзя кстати. Сегодня добавляем в антенну директор. Тоесть получим трехэлементный GP:-) Проверили, хотя, наверное, больше для того чтобы получить картинки диаграммы:-) Вот что вышло. Сергей UR5RMD : «Промоделировал антенну Юры UT7XX получил неплохие параметры по усилению и подавлению заднего лепестка диаграммы направленности (ДН).
Опишу по порядку: на рис. 3 видим что активное входное сопротивление антенны R=49,6 Ом, можно сказать что ровно 50 Ом, реактивное входное сопротивление антенны jX -1,78 это говорит что антенна немного не в резонансе рис. 4.jpg (7,195мГц.) с заданной частотой 7,1мГц. Ну это не проблема это можно подогнать на jX 0,0 за счет применяемого конденсатора который подсоединяется последовательно со штырем ~220пФ (+-).
Рис. 2 — КСВ 1,04 очень хороший, но вот на 7,050 КСВ-1,18 и растет до 1,55 на 7,003 мГц. рис. 5.jpg. Усиление антенны Ga 4,03dBi добавка почти 1,5 бала это неплохо как для GP. Ну и подавление F/B (отношение излучений вперед/назад) составляет 20,8dB неплохой показатель для спасения от надоедливых соседей или подавления помех. Максимальный угол излучения 27,7* рис. 2.jpg и 3D_diagram.jpg Это результат не лучший, но и неплохой, и, конечно же, зависит от многих факторов… Пожалуй на этом можно закончить кратенький обзор антенны Юры. Как по мне так неплохая антенна для НЧ диапазонов. Вид антенны на рис. 3.jpg, чертеж на быструю руку ant.jpg Что же касается питание антенны вертикала с заземленной мачтой то здесь играет очень большая роль проводимость земли ну или если есть возможность разместить хотя бы радиалы на поверхности земли то это лучше чем плохая земля. В общем каждый параметр антенны требует детального рассмотрения для того что бы понять почему КСВ на нижнем участке диапазона растет и что на это влияет. Естественно что и расстояние между вибратором (вертикалом) и директором или рефлектором тоже играют роль по усилению и подавлению заднего лепестка ДН.
You have no rights to post comments Недостаточно прав для комментирования
Приятно осознавать что твой сайт читают. И не только в русскоязычных странах… 🙂 Уже второй раз получаю письмо с просьбой ответить как еще, имеется в виду без установки Орбитрона, обновления кеплеровских данных и т.п. заморочек, посмотреть где летит конкретный спутник, который заинтересовал. С учетом того, что мы все любители (читай дилетанты), сами мы за эту задачу не возьмемся. Просто применим два пути, которые приведут к одному и тому же результату (ресурсу) — http://www.n2yo.com/?s=37772
Первый, самый простой, заходим на сайт asmat.org, выбираем там закладку Sat Status, далее нужный спутник, затем просто смотрим включенный в страницу гаджет, который просто показывает на карте Гугля где летит выбранный спутник.
Второй, более интеллектуальный. В связи с тем, что AMSAT показывает не все спутники, заходим на сайт N2YO — www.n2yo.com — затем выбираем группу
Fox-1A новый спутник с ЧМ транспондером
Андрей UR5XMM: Похоже у нас появится еще один ЧМ спутник. AMSAT анонсировала дату запуска нового спутника FOX-1A. Событие произойдет совсем скоро — 27 августа 2015 года. FOX полетит на ракете United Launch Alliance Atlas 5 с базы ВВС США Vandenberg в Калифорнии. Время запуска будет сообщено дополнительно. По словам разработчиков этот сат будет очень похожим по параметрам к очень известном в прошлом АО-51 Echo. Частоты для работы через FOX-1A:
Uplink 435.180 FM (67 Hz tone) // Downlink 145.980 FM.
73! Андрей UR5XMM
EN5R Islands Activity
EN5R Islands Activity: UIA award |
Прохождение на выходные
На днях зашёл разговор о прохождении. Сегодня, перед круглым столом области, сам бог велел расскзать о том что ждёт нас на выходные. И далее до середины недели. SSN в эти дни не поднимется выше 27. Это говорит о том, что для тех у кого диполь, особых радостей не предвидится. Хотя в любом случае возможны улыбки Фортуны. И бывает на ровном месте, в абсолютно пустом эфире, громко слышно редкую станцию. В эти выходные это вполне возможно, потому что зоны хорошего прохождения сильно фрагментированы. Особенно на диапазонах 24 и 28 мгц. Поверхность евразийского континента покрыта пятнами как шкура леопарда:-) Но продолжается это недолго — примерно с 10 до 14 часов по Киеву. Куда лучше выглядят диапазоны 14-21 мгц. Фифтин открывается с 6 утра и работает до 17-18 часов, на этот час области прохождения сильно фрагментированы и находятся над африканским континентом. 18 мгц гораздо лучше, но открыывается с 4 часов утра и закрывается позже. Пик прохождения на этом диапазоне с 14 до 18 часов по Киеву. Двадцатка будет открываться еще раньше, покрывать ровным слоем всё освещённое на это время солнцем и даже Тихоокеанскую акваторию включая VK&ZL и ЮВА. На западе граница прохождения ограничена атлантическим побережьем США и Карибским бассейном. Но к 18 часам территории прохождения сузятся до зоны влияния Gray Line и к 20-ти часам превратится в рваные облачка над Атлантикой:-(
Супер лёгкая поворотка
Уже давно не обсуждается то, что даже самая простая поворотная антенна лучше неповоротной. Одна проблема: поднимать надо высоко, крутить нелегко….. Но однако, в ущерб, конечно, каким-то другим свойствам, с данном случае, ветровой нагрузке и вращаещему моменту, находятся храбрецы, берущие на себя гарантийные обязательства вот по такой супер мобильной поворотке. Кто хочет рассмотреть поподробнее и поближе —
В повседневной жизни понятие связанное больше с проблемами, чем с радостями. В нашем хобби иногда проявляются неожиданные грани, которые добавляют положительных эмоций. Вот например SDR. Моё к ним отношение уже не раз проявлялось в виде скептических нотаток и даже карикатур. Кто не читал, заходите на мой сайт чаще и читайте дольше:-) Но техника развивается и незаметно положительных аспектов набралось столько, что они стали уравновешивать моё неуверенно-хорошее отношение к SDR технологиям.
Первое, что меня сильно раздражало в SDR — один орган управления: мышь. Серая. С двумя кнопками. Случайно, по просьбе соседа Жени US5UM, прилаживая к его Flex3000 двойной валкодер (Геркулес) обратил внимание что рук теперь не хватает:-) И два гетеродина можно крутить одновременно и полосу менять ползунковыми регуляторами и переключений сколько хочешь….. Одним словом мой скепсис «поплыл»…….. Но, продолжая упорствовать, мой мозг абсолютно не приемлет задержку сигнала в трактах приёма и передачи:-) DX уже секунду назад закончил вызов, а мой SDR только-только закончил «прожёвывать» сигнал на приём. В это время шустрые ребята уже по два раза успели дать вызов…. Работать в телеграфе без самоконтроля грустно. Когда включаешь реальный контроль, второй или WEB приёмник — просто ужасает! Вплоть до того, что передавать нельзя…. Опоздание просто сбивает с толку…
Когда совсем делать нечего:-)
Я уже писал, что пакетрадио с МКС с лёгкостью принимается даже на очень простой сетап: иногда даже на Baofeng с резинкой. Совсем хорошо на что-нибудь типа автомобильной или колинеарной антенны. И уж просто оглушительно на что нибудь более 5-ти элементов. Причём не надо ничего такого городить — достаточно ходиболтайки и компьютера. Ну, вру, еще пары шнурков чтобы заставить в нужное время ручное радио переходить на приём:-) Одним словом почти без затрат можно приобщиться к радиолюбительской спутниковой тематике:-) Думаю баофенгов у наших много, проводов на простую конструкцию хватит, осталось только чтобы Муза посетила — паяльник в руки взять:-) Вот как примерно может выглядеть сеанс (или наблюдение) за работой через диджипитер RS0ISS
Катушка жестко закреплена на нижнем колене 7-и метрового стекло-пластикового удилища при помощи каркаса-распорки. Катушка намотана медной трубкой диаметром 3мм. Трубку эту применяют для ремонта холодильной техники (называют эту трубку капиляркой). Части каркаса (4 шт) вырезаны из текстолита толщиной 8мм. Отверстия для витков сверлятся сверлом 4мм с шагом 6мм и зенкуются. У каркаса имеются 3 ножки, в которых круглым напильником делаются продольные канавки, для лучшей фиксации на удочке.
Размер каркаса (а точнее расстояние от «ножек» до отверстий) определяются исходя из диаметра имеющегося удилища. Дело тут вот в чем: сама катушка мотается на каркасе в виде водопроводной трубы D=50мм. После намотки катушка немного «распружинивается и увеличивается в диаметре. У меня получилось после сборки расстояние между осями диаметрально противоположных отверстий 58мм.
Дальнейшая сборка проводится в следующем порядке: Катушку вкручивают в части каркаса. после того как катушка вкручена, все части каркаса располагают с одной стороны катушки и в таком виде надвигают на удилище. Теперь части каркаса распределяют равномерно по окружности катушки. Каркас держится на удилище с приличным трением. Для верности он дополнительно был приклеен клеем ВК-9 к удочке. Верхние и нижние отверстия в каркасе оставляем свободными от витков катушки, туда будут крепится полотно антенны и радиалы.
Полотно антенны: четыре провода МГТФ-0.35 длинной 5.9м закрепленных в верхних отверстиях каркаса и спаянных между собой. В этом месте так-же припаян провод с «крокодилом». Радиалы, по 3 шт (для диапазонов 20-30-40м) закрепляются в нижних отверстиях каркаса и распаиваются на нижний виток катушки. К нему-же припаяна пластинка и стеклотекстолита на которой установлен разъем питания и укорачивающий конденсатор диапазона 20м. К центральному контакту разъема припаян один вывод конденсатора и провод со вторым «крокодилом». Ко второму выводу конденсатора подключается крокодил от полотна антенны во время работы на 20м. Параллельно конденсатору КСО емкостью 82пФ на напряжение 250В подключен кусок кабеля РК50-2-11 длиной 30см (откусывается в процессе настройки). Во время работы на 30 и 40м «крокодилом» от полотна антенны находят виток катушки при котором наблюдается резонанс системы. «крокодилом» от разъема питания подбирают виток при котором наблюдается наименьший КСВ.
Зашел сегодня в магазин Реал. На вывеске о распродаже увидел «Набор шампуров 4 шт» за 9 руб 90 коп. Когда увидел этот «набор» вблизи, сразу появилась мысль использовать эти «шампуры» в качестве колышков для фиксации радиалов системы заземления под вертикалами. Эти шампуры имеют длину 370мм и диаметр 3мм. Изготовлены из стальной проволоки, покрыты хромом. Гнуться достаточно плохо. Сам не удержался и купил 20 таких наборов. При следующем выезде на природу проверим в работе 🙂
Еще один вариант изготовления походной антенны:
Не ослабевает интерес у радиолюбителей к вертикальным излучателям из-за ограниченного места на крыше и малого угла излучения к горизонту способствующему работе с DX. Особый интерес в этой связи представляют многодиапазонные антенны, а низкий КСВ таких систем позволяет исключить необходимость применения антенного тюнера.Уменьшение же физических размеров вертикального излучателя в многодиапазонном исполнении отрицательно сказывается на КПД низкочастотных участков.
Предлагаемая антенна «ВЕРТИКАЛ НА 40, 20, 15 МЕТРОВ» полностью удовлетворяет всем необходимым требованиям.
Антенна представляет собой вертикальный вибратор на рабочие частоты 7,05; 14,150; 21,2МГц. На самом низкочастотном участке 7МГц полотно работает, как четвертьволновый вибратор. На 14МГц – вибратор 5/8 L. На 21МГц, как полуволновый излучатель. Переключение диапазонов осуществляется дистанционной подачей напряжения постоянного тока на реле расположенное у основания антенны. Когда реле обесточено – задействован диапазон 20метров, при этом полотно антенны гальванически заземлено, а ВЧ питание производится через омега согласующее устройство. При подаче напряжения на реле коммутации, в диапазонах 40 и 15метров происходит электрическое, корректирующее удлинение полотна последовательно включённой индуктивностью.
В качестве вибратора используется дюралевая труба диметром 22…30мм. Петля омега согласующего выполнена из алюминиевой трубки или прутка диаметром 4,5…8мм. Нижние части закреплены на пластине из текстолита, на которой располагается карболитовая коробка от пускателя с размещёнными в ней конденсаторами, катушкой и реле РЭН-33. Катушка индуктивности имеет 5 витков посеребряного медного провода диаметром 2,5мм на каркасе диметром 45мм и длиной 30мм. В качестве конденсаторов можно использовать постоянные или подстроечные. При значительных мощностях передатчика возможна замена на эквивалентные отрезки коаксиального кабеля, как ёмкости.
Настройка производится по минимуму КСВ:
— на диапазоне 20м подбором ёмкостей C2 и C1;
— на 15м – подбором числа витков катушки L1;
— на 40м — не требуется.
Удобно, при настройке на 20м, в качестве C1 и C2 временно использовать подстроечные конденсаторы типа КПК-2, при минимальной мощности передатчика, с последующей заменой на постоянные. До 100Ватт выходной мощности будет вполне достаточно электрической прочности таких подстроечных ёмкостей, пропаяв в заключении контакты скольжения, т.к. они работают в токовых цепях. Противовесы располагаются над плитой перекрытия, либо утапливаются в слой утеплителя. Таким образом элементы арматурной сетки дополняют количество противовесов при их минимальном числе.
Из-за резкого сокращения мест расположения приемных аппаратов и быстрого роста телекоммуникаций в последнее время все чаще стали использовать вертикальные кв антенны. Они представляют собой устройство, которое будет передавать или принимать сигнал в пределах коротких волн. Для монтажа не нужно много пространства, она компактная по размеру. Обладает такими достоинствами:
- Проста в изготовлении и настройке.
- Достаточно высокая мощность, что делает вертикальные антенны кв диапазона широко применяемыми.
- Надежная зашита от любых погодных условий.
- Во время работы обеспечивает качественный сигнал в эфире.
Купить такой аппарат можно на нашем сайте. Выбор достаточно велик, так что потребитель может выбрать антенну на любой вкус и в любой ценовой категории.
Вертикальные кв антенны радиолюбителей
Такие агрегаты принимают волны диапазона от 10 до 100 метров, то есть от 3 до 30 МГц. На радиостанциях зачастую используется гражданский диапазон си би. Распространение коротких волн доступно на большие расстояния. И с помощью высококачественной техники их можно фиксировать и передавать в общее пользование. На сайте представлены варианты с разными техническими характеристиками, но из высококачественных материалов.
Купить вертикальные антенны КВ Вы можете недорого у нас в интернет–магазине. Средняя стоимость невысокая. Более детально ознакомиться с прайсом можно на интернет-портале. На сайте РадиоЭксперт есть возможность заказать доставку. Продажа производится по всем регионам России и странам СНГ.
Простая в сборке стержневая антенна для 14 МГц (диапазон 20 метров) — DK7IH HF Radio Engineering
Для своего портативного приемопередатчика QRP я разработал стержневую антенну для использования вне помещений во время езды на велосипеде или пеших прогулок. В этой статье я сначала расскажу читателю о некоторых основных соображениях относительно укороченных антенн, а затем об их практических последствиях.
Укороченные антенны
Полноразмерная вертикальная антенна обычно имеет длину четверти длины волны. Также широко известны некоторые специальные конструкции с длиной волны 1/2, 5/8 и другие.Но для стержневой антенны основная конструкция представляет собой схему на основе 1/4 длины волны. Полноразмерные антенны с длиной волны 1/4 и правильной длины (1/4, умноженное на коэффициент укорочения 0,95) имеют импеданс точки питания от 40 до 50 Ом. Таким образом, их можно напрямую подключить к коаксиальному кабелю на 50 Ом. Проблема: для 14 МГц эта антенна будет иметь общую длину около 5 метров. Не очень подходит для портативного трансивера, за исключением того, что вы Арнольд Шварценеггер .. 😉
Если механическая длина антенны меньше 1/4 длины волны, для которой требуется, может наблюдаться рассогласование.Антенна больше не резонирует с рабочей частотой. Появляется дополнительное емкостное реактивное сопротивление. Это должно быть компенсировано индуктивным сопротивлением. Поэтому укороченные антенны имеют встроенную катушку внизу (нижняя загрузочная катушка), в любом месте посередине (центральная загрузочная катушка) или вверху (верхняя загрузочная катушка).
Необходимо решить еще одну проблему: импеданс точки питания обычно намного ниже, чем у полноразмерной антенны. Иногда только от 10 до 15 Ом. Таким образом, также должна быть интегрирована какая-то схема согласования импеданса,
Наконец, снизится и КПД.Так что не ждите слишком многого от укороченной антенны!
Подводя итог вышесказанному: Мы должны столкнуться с двумя общими электрическими проблемами с короткими антеннами:
- Необходимо найти правильную загрузочную катушку, и
- должно быть выполнено надлежащее согласование импеданса.
Практическое строительство
В мою антенну я встроил 2 катушки нагрузки. Один внизу, чтобы служить согласователем импеданса, и один немного ниже центра, чтобы компенсировать емкостное реактивное сопротивление.
Схема:
Штыревая антенна для 14 МГц (C) Питер Рачоу, DK7IH, 2015Антенна устанавливается на стандартный штекерный BNC-разъем.
Механические размеры и данные рулона:
Нижняя катушка (L2):
L2, нижняя катушка, представляет собой 50 витков эмалированного провода диаметром 1 мм, намотанного на пластиковую трубку диаметром 8 мм из местного строительного магазина. От нижнего конца L2 конденсатор 120 пФ подключен к потенциалу земли вилки BNC.Это вместе с L2 устанавливает фильтр нижних частот, служащий согласователем импеданса.
Edit: Еще одна схема согласования импеданса, которую я описал здесь.
Пластиковая трубка, используемая для L1 и L2, полая. В эту трубку точно входит алюминиевый стержень диаметром 6 мм. Длина стержня между двумя витками 45 см. Ниже приведен еще один кусок пластиковой трубки, несущей L1.
Центральная катушка (L1): L1 — это 45 витков эмалированного провода диаметром 0,6 мм.
Верхний стержень антенны представляет собой телескопическую антенну общей длиной 120 см, которую можно купить в Интернете. Его внешний диаметр также составляет 6 мм, поэтому он также входит в пластмассовый стержень.
Вот изображения, чтобы лучше понять, как устроена антенна:
Стержневая антенна для 14 МГц (C) Питер Рэчоу, DK7IH, 2015 г. Полный вид стержневой антенны для 14 МГц (C) Питер Рэчоу, DK7IH, 2015 г.Чтобы повысить обычно низкий уровень эффективности такой антенны, я изготовил что-то вроде « противовес », который представляет вторую часть диполя: изолированный кабель длиной 5 метров с большим зажимом типа« крокодил », который прикреплен к потенциалу земли металлического разъема BNC.
Edit: Между тем я несколько раз использовал эту стержневую антенну на 14 МГц / 20 метров во время активного отдыха. Во что я никогда не поверил: я смогу провести с ним много QSO! В частности, если вы находитесь на высоком месте (например, на виду), вы можете работать на расстояниях от 1000 до 3000 километров прямо с 4 ваттами из ваших рук. При условии, что станция, на которую вы отвечаете, сильная. Тогда есть реальный шанс, что он услышит вас с разумной силой сигнала.
Дешевая вертикальная антенна на 14 МГц, найдите вертикальную антенну на 14 МГц на сайте Alibaba.com
Дешевая вертикальная антенна 14 МГц, предложения по вертикальной антенне 14 МГц можно найти на сайте Alibaba.com На главную ›(6 результатов)
Comet Original CHA-250B HF / 50 МГц (3,5 ~ 57) Широкополосная наземная вертикальная базовая антенна
409,95
Comet Original CHA-250B HF / 50 МГц (3,5 ~ 57) Широкополосная наземная вертикальная базовая антенна
409,95
wlaniot GSM-антенна Разъем SMA-штекер 2 дБи 900 МГц 915 МГц 1575 МГц 1900 МГц широкополосная мобильная антенна Кабель антенны для монтажа на крыше 30 см rg174
11.89
FM DX Antenna Co Наружная вертикальная приемная антенна большого радиуса действия 88-108 МГц
null
Sirio Tornado 36-42 МГц Всенаправленная вертикальная базовая антенна
96,00
MAXRAD — 430-480 МГц НИЗКИЙ ПРОФИЛЬ ЧЕРНАЯ ВЕРТА
38,4
MAXRAD — 430-480 МГц НИЗКОПРОФИЛЬНАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА, БЕЛЫЙ
37,2
MAXRAD — НИЗКИЙ ПРОФИЛЬ 1700-2500 МГц ВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА, БЕЛЫЙ
38.7
Антенна Sirio Sirio Tornado 50-60 МГц Всенаправленная 6M Вертикальная антенна базовой станции
93,00
Вертикальная антенна из стекловолокна УКВ 144–174 МГц Коэффициент усиления 6,7 дБд для базовой радиотрассы 1490
Куполnull
22 Диапазон Wilsualon Антенна с вертикальной поляризацией 899–910 МГц 1800–1990 МГц49,98
Tubwair 2400–2500 МГц 20 дБи Беспроводная антенна WiFi 50 Ом Номинальная всенаправленная линейная вертикальная антенна
null
Надоело искать поставщиков? Попробуйте запрос предложений! | Запрос коммерческого предложения
Настройка обработки апелляций
|
HYS Мобильная вертикальная базовая антенна из стекловолокна 136-174 МГц и 400-470 МГц Антенна с высоким коэффициентом усиления
19.99
Hy-Gain AV-14AVQ 10/15/20/40 метровая вертикальная антенна
225,75
4-полосный кабельный разветвитель вертикальный 5-1000 МГц 130 дБ Изоляция постоянного тока на все порты Блок питания 1 ГГц для всех портов Высокая изоляция по вертикали Splitter Combiner Video Signal Coaxial UHF / VHF TV Antenna Combiner
9,15
PCTEL Maxrad — Мобильная низкопрофильная вертикальная антенна с 740-870 МГц — черный / хром
54,21
CUSHCRAFT ARX220B 222-225 МГц 1.Вертикальная базовая антенна 25 метров Ham, RINGO RANGER II
141,75
Трехдиапазонная вертикальная базовая антенна Comet GP-15 52/146/446 МГц
null
Антенна сканера — 800 МГц Антенна сканера — Стеклянная антенна сканера BNC 30–1200 МГц Крепление мобильной полнодиапазонной пасты (антенна радиосканера)
9,29
Антенна Sirio Sirio Tornado 50-60 МГц Всенаправленная 6-метровая вертикальная антенна базовой станции
93,0
Wilson 301152 Низкопрофильная 50-омная всенаправленная 14-вертикальная антенна с вертикальным креплением Кабель RG174 и штекер SMA
13.99
Обновление прямого маркетинга Частота 800–2500 МГц Наружная антенна для усилителя мобильного телефона Усилитель 5 шт. / Лот
$ 135,88
Антенна GSM Superbat 824 ~ 896 / 1850-1990 МГц Вертикальная N Male 5dbi -AP антенна Черный
null
wlaniot Потолочная антенна 3G 4G Усилитель сигнала сотового телефона широкополосная антенна 800-6000 МГц 5Dbi GSM / EDGE / UMTS / HSPA / CDMA / 3G WiFi-антенна Внутренняя потолочная антенна N Штекерный разъем
14,99
Wilson Electronics Dual Band — 800-1900 МГц Низкопрофильная антенна с гнездовым разъемом FME и 14-футовым коаксиальным кабелем RG 58
22.94
Superbat 5dbi Антенна GSM белого цвета 890-960 / 1710-1880 МГц Вертикальный N-штекерный разъем AP-антенна
null
Антенна Plus AP-4GANTENNA-CWG-BL AP-CELL / LTE / WIFI Антенна — всенаправленная — 5 ГГц — вертикальная полярность — черный
175,97 $
Двухдиапазонная антенна Wilson Electronics 800-1900 МГц с гнездом FME и 14-футовым коаксиальным кабелем RG 58
15,90
Hy-Gain SPT-500 24-29 МГц Вертикальная 5/8-волновая антенна 10/12 метров Super Performance
178.50
WSN301152 — WILSON 301152 Низкопрофильная 50_ Всенаправленная вертикальная антенна с 14-футовым кабелем RG174, штекерный разъем SMA
15,62
Вас также может заинтересовать:
Примечание: статьи, изображения, новости, мнения, видео или Информация, размещенная на этой веб-странице (за исключением всей интеллектуальной собственности, принадлежащей Alibaba Group на этой веб-странице), загружается зарегистрированными членами Alibaba. Если вы подозреваете какое-либо несанкционированное использование ваших прав интеллектуальной собственности на этой веб-странице, сообщите нам об этом по следующему адресу: ali-guide @ service.alibaba.com.
Опорная цепь 14 МГц
Контест-станция High End 20 M SSB
Конкурсные станции для соревнований используют большие антенны для связи даже с самыми маленькими и удаленными станциями.
Сложенные яги в антенной книге подаются на 200 футов Hardline в тихой сельской местности.
Типовая 20-метровая контестовая станция SSB
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.15-14.35 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | речь |
Тип излучения | 2K50J3E |
Мощность передатчика (дБВт) | 31.7 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача: .6 Прием: 0.6 |
Поляризация антенны | Горизонтальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 14 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 46,1 |
Ширина полосы ПЧ приемника | 2500 Гц |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -145 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +6 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Целевой показатель доступности% | |
Максимальная длина пути (км) |
Одноместный четырехэлементный яги в типичном загородном районе.Высота в первую очередь влияет на вертикальный рисунок, но не на максимальное усиление.
Контест-станция High End 20M CW
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.0-14.100 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | 10 бит / сек |
Тип излучения | 100HA1A |
Мощность передатчика (дБВт) | 31.7 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача: .4 Прием: 0.4 |
Поляризация антенны | Горизонтальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 17 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 48,3 |
Ширина полосы ПЧ приемника | CW: 100 Гц |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -149 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +6 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Максимальная длина пути (км) |
Типичная любительская станция 20 м SSB
Типичная любительская станция SSB взаимодействует с другими SSB, используя распространение F-уровня.
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.15-14.35 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | Выступление |
Тип излучения | 2K50J3E |
Мощность передатчика (дБВт) | 31.7 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача: .6 Прием: 0.6 |
Поляризация антенны | Горизонтальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 12 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 43,1 |
Ширина полосы ПЧ приемника | SSB: 2500 Гц |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -145 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +6 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Максимальная длина пути (км) | Зависит от вида распространения |
Предельный усилитель Legal и небольшой трибандер, такой как Force 12 C3 (12-дюймовая стрела).Трибандер имеет усиление на 4,5 дБ по сравнению с диполем.
Типовая любительская станция 20M CW
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.0-14,1 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | 10 бит / с |
Тип излучения | 100HA1A |
Мощность передатчика (дБВт) | 20 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача:.5 Поступление: 0.5 |
Поляризация антенны | Горизонтальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 8 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 27,5 |
Ширина полосы ПЧ приемника | CW: 100 Гц |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -159 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +1 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Максимальная длина пути (км) | Зависит от режима распространения |
Цифровая любительская станция High End 20 M
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.0-14,1 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | 45-300 бит / сек |
Тип излучения | Много разных типов |
Мощность передатчика (дБВт) | 31.7 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача: .4 Прием: .4 |
Поляризация антенны | Горизонтальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 17 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 48,3 |
Ширина полосы ПЧ приемника | 500 |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -152 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +3 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Максимальная длина пути (км) | Зависит от режима распространения |
Типовая цифровая любительская станция 20M
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.0-14,1 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | 45-300 бит / сек, в худшем случае 0-300 бит / сек |
Тип излучения | Много разных типов |
Мощность передатчика (дБВт) | 17 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача:.6 Получение: .6 |
Поляризация антенны | Горизонтальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 8 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 24,4 |
Ширина полосы ПЧ приемника | 500 Гц |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -152 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +3 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Максимальная длина пути (км) | Зависит от вида распространения |
Типовая любительская станция SSTV
Типичная любительская станция SSTV обменивается изображениями с другими станциями.
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.15-14.35 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | .От 22 до 7,5 кадров / сек |
Тип излучения | 2K50J3E |
Мощность передатчика (дБВт) | 30 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача:.6 Получение: .6 |
Поляризация антенны | Горизонтальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 12 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 41,4 |
Ширина полосы ПЧ приемника | 2500 |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -145 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +30 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Максимальная длина пути (км) | Зависит от вида распространения |
Типичная радиолюбительская станция с радиусом действия 20 м
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.1 |
Расстояние между каналами | НЕТ |
Скорость передачи информации | 10 бит / с |
Тип излучения | 50HA1A |
Мощность передатчика (дБВт) | 20 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передать :.5 |
Поляризация антенны | Вертикальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 0 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 19,5 |
Ширина полосы ПЧ приемника | 100 Гц |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -159 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +1 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Максимальная длина пути (км) | зависит от режима распространения |
Типовая портативная любительская станция длиной 20 м
Типичная портативная любительская станция SSB может связываться с другими любительскими станциями SSB.
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.15-14.35 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | речь |
Тип излучения | 2K50J3E |
Мощность передатчика (дБВт) | 3 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача:.0 Прием: 00 |
Поляризация антенны | Вертикальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | -10 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | -7 |
Ширина полосы ПЧ приемника | 2500 Гц |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 13 |
Системный шум приемника (дБВт) | -145 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | +6 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Целевой показатель доступности% | |
Максимальная длина пути (км) |
Mizuho продают эти маленькие радиоприемники.
Типовая станция AM 20 м
Характеристики | Значения |
Диапазон частот (МГц) | 14.15-14,3 |
Расстояние между каналами | Случайно |
Скорость передачи информации | Выступление |
Тип излучения | 6K0A3E |
Мощность передатчика (дБВт) | 31.7 |
Потери в линии передачи (дБ) | Передача: .5 Прием: 0.5 |
Поляризация антенны | Горизонтальный |
Максимальное усиление антенны (дБи) | 12 |
Максимум e.i.r.p. (дБВт) | 43,2 |
Ширина полосы ПЧ приемника | 6 кГц |
Коэффициент шума приемника (дБ) | 7 |
Системный шум приемника (дБВт) | -142 |
Отношение сигнал / шум приемника (дБ) | 10 |
Максимальная мощность длительных помех [дБ (Вт / Гц)] | Подлежит определению |
Максимальная длина пути (км) | Зависит от вида распространения |
Potable Vertical Moxon for 14 MHz Ignacio, Moxon 20m Vert_eng.pdf EA2BD — Moxon Vertical 14 МГц
EA2BD Moxon Vertical 14 МГц — 1 —
Питьевой вертикальный Moxon для 14 МГц Ignacio, EA2BD
Введение
С тех пор, как я нашел дизайн Moxon в Интернете, Ив подготовил несколько их с проволокой и простыми опорами из стекловолокна
. Его результаты всегда были очень хорошими.
Те, что я делал раньше, были для верхней части ВЧ. Затем я спросил себя, могу ли я построить его для диапазона
20 м. Его общая длина была проблемой, чтобы рассмотреть возможность установки одной горизонтальной опоры на слабую удочку
для портативной работы.
Просматривая еще раз в Интернете, я нашел альтернативную конструкцию с использованием двух удочек для подвешивания
Moxon в вертикальном положении. Я посчитал, что держать их хорошо разделенными и устойчивыми
немного сложно, и его установка будет также сложной.
Тогда я подумал, а что, если я могу повесить его только на один столб?
Следующее является результатом некоторых экспериментов, которые убедили меня в том, что Vertical Moxon — это возможный вариант
с некоторым снижением производительности, но все же очень эффективным.
Схема
Вот как выглядит мой вертикальный Moxon: (2,8 м x 7,7 м):
Два ключевых момента, делающих эту антенну достаточно надежной:
a) Верхняя часть будет поддерживать Moxon. Поэтому необходимо добавить несколько растяжек, чтобы закрепить эту опору из стекловолокна.
REFLECTORDRIVEN
Столбы из стекловолокна
Проволока
Трос
Излучение
Точка питания
Fis
h po
le
Центральный разбрасыватель EA
9002 МГц
b) Также обязательно наличие центральной опоры удочки с растяжками во избежание чрезмерного изгиба.
Размеры
Я использовал программное обеспечение MOXGEN от W4RNL (http://www.ac6la.com/moxgen.html).
Полный диапазон составляет от 14 до 14,35 МГц. Наиболее распространенная частота SSB составляет около 14.200, я использовал
в качестве центральной частоты, чтобы получить размер провода.
Перечень материалов
Это то, что мне нужно:
— Столбы из стекловолокна (используются для воздушных змеев): 4 стойки диаметром 12 мм на 150 см длиной, — Маленький деревянный квадратный профиль 30 на 30 мм (для распределителя), — Обычная изоляция (ПВХ) электрический провод сечением 1,5 мм2, — растяжки (походная веревка), — коаксиальный RG-58, — гнездовой разъем SO-239 и электрический разъем.
Пошаговая подготовка
— Сначала я подготовил провод: один провод длиной 10,56 м в качестве рефлектора и два провода длиной 5,03 м в качестве проводника.
— Я готовлю расширитель: часть длиной 18 см, в которой я просверливаю несколько отверстий:
EA2BD Moxon Vertical 14 MHz — 3 —
Два непроходящих отверстия диаметром 12 мм, в которые я вставлю опоры из стекловолокна. Избегайте попадания
в центр распределителя.
Затем я просверливаю поперечное отверстие диаметром 14 мм, чтобы повесить расширитель на удочку.
— Я готовлю небольшой деревянный держатель для точки питания диполя. Чтобы проволока не вытягивалась из точки подачи, я просверливаю несколько небольших отверстий, по которым проволока будет пересекаться. Я добавляю электрический разъем для
коаксиального кабеля:
(на этом изображении коаксиальный кабель представляет собой тонкий RG-174, который я использовал для первоначального тестирования)
— В конце коаксиального кабеля я добавляю гнездовой SO-239, который будет быть привязанным к удочке. Затем я добавлю более длинный коаксиал, чтобы добраться до трансивера.
(Эпоксидный клей может применяться для защиты сварного шва от коррозии)
EA2BD Moxon Vertical 14 MHz — 4 —
— Затем подготавливается верхняя растяжка для поддержки груза.
— Я использую нейлоновые стяжки, чтобы прикрепить провод к опорам из стекловолокна. Наконец, необходимо использовать дроссель Balun, чтобы избежать возврата RF к передатчику.
Это можно сделать, используя несколько витков коаксиального кабеля (балун с открытым проводом), но вместо этого я использовал коммерческий
с несколькими ферритами (типа W2DU).
— Осталось только проверить антенну на поле!
Развертывание антенны
Я использую телескопическую удочку длиной 12 метров, чтобы удерживать антенну.
Чтобы поднять, я выполняю следующие шаги:
— я начинаю со свернутой удочкой. Я установил разбрасыватель с его стержнями из стекловолокна. Затем я накладываю верхнюю растяжку
и с помощью нейлоновых стяжек прикрепляю проволоку к стержням. Я должен держать оба провода
отдельно на 18 сантиметров (я использую рулетку).
EA2BD Moxon Vertical 14 МГц — 5 —
— Я начинаю развертывать веху.
— Когда я дохожу до центральной части столба (около 5 метров), я добавляю нейлоновую стяжку, чтобы закрепить 4 растяжки
строп.
Кроме того, я присоединяю коаксиальное соединение с удлинительным кабелем, чтобы добраться до моего передатчика.
Если это не тихий день безо всякого дыхания, мне понадобится кто-то еще со мной, чтобы поддерживать
определенное напряжение в растяжках, пока я разворачиваю шест.
— Когда он полностью встал, я прикрепляю растяжки к полу с помощью штифтов (я использовал штифты для палаток).
Хорошо, все готово .. Взгляните на следующую схему сборки:
EA2BD Moxon Vertical 14 MHz — 6 —
Нисходящие стержни из стеклопластика под действием силы тяжести лежат у земли.Я прикрепляю его к удочке, чтобы он не двигался
.
Тестирование в эфире
В первый день, когда я взял антенну для тестирования, мои ощущения были довольно плохими. Коаксиальный кабель
отсоединяется от разъема при его поднятии, и из-за отсутствия переносного припоя я приложил все усилия, чтобы обеспечить надежный контакт вручную.
Кроме того, резонансная частота антенны была ниже 14000, так что на участке SSB у меня было
показаний КСВ, равных 4.
Это явление происходит из-за слоя ПВХ, изолирующего провод. Этот слой стремится к
уменьшению необходимой длины проводника по сравнению с голым проводом для определенной частоты.
Тестирование в тот день дало плохие результаты без удаленных контактов.
После разборки антенны и ее ремонта дома (я удалил около 8 сантиметров на всех проводах
крайностей) вскоре у меня появилась еще одна возможность протестировать антенну.
После установки я проверяю КСВ и получаю хорошие значения.
Был полдень, поэтому я направил антенну в западном направлении, ища Азию, потому что
было слишком рано, чтобы добиться успеха со станциями в Америке.
Коаксиальный
Разбрасыватель
Отводная линия
EA2BD Moxon Vertical 14 МГц — 7 —
Посмотрите на прикрепленное изображение, чтобы увидеть, какие объекты будут работать в следующие два часа. Я использовал
Yaesu FT-857 и автомобильный аккумулятор и работал с мощностью 80 Вт.
Сущности (17):
F ON LX PA G DL
LA SM S5 YT YO LZ
UE3 4L UE9 A71 JA
Best DX (JQ1QKK): IN92FE QM06CG: 10495 км
test Я снова уверен в надежности лучей Moxon.Минусы: единственное, что я обнаружил, это то, что в этой вертикальной конфигурации я не могу повернуть антенну из-за растяжек посередине. У меня может быть только люфт около 90. Мне нужно будет выбрать до его развертывания
, куда направить эту антенну.
В любом случае, я считаю, что этот дизайн является улучшением по сравнению с версией с двумя удочками.
Вероятно, лучше всего использовать эту антенну для конкретного конкурса (ARRL, Oceana) или для определенной короткой экспедиции
.
Если у вас есть сомнения или проблемы, не стесняйтесь спрашивать меня: [email protected]
http://ea2bd.ure.es
Удачи и всего наилучшего, 73! Игнасио
Июнь 2009 г.
Хотя сложно получить хорошее изображение такой большой проволочной антенны, я оставлю здесь пару:
EA2BD Moxon Vertical 14 МГц — 8 —
EA2BD Moxon Vertical 14 МГц — 9 —
Мне повезло: с собой был зонтик!
EA2BD Moxon Vertical 14 МГц — 10 —
ПРИЛОЖЕНИЕ: Моделирование диаграммы направленности
Перед созданием вертикального моксона я провел сравнение модели между версиями Horizontal и
Vertical, чтобы проверить, в чем разница.Для этой цели я использовал программное обеспечение Mmana
Moxon Horizontal (10 метров над землей):
Ga: 10,33 дБи на высоте 24 °, горизонтальная поляризация.
Moxon Vertical (нижняя часть находится на высоте 2 метра над землей):
Ga 4,49 дБи на высоте 18, вертикальная поляризация.
Подтверждено определенное снижение усиления, хотя угол возвышения снижается, что помогает DX.
Вертикальная версия также имеет более округлый рисунок вперед по сравнению с горизонтальной версией
, которая излучает более концентрированно вперед.
EA2BD Moxon Vertical 14 МГц — 11 —
Конструкция Moxon демонстрирует хорошие характеристики: и горизонтальная, и вертикальная версии демонстрируют большую полосу пропускания
и стабильность КСВ: все диапазоны ниже 2.
При минимуме вертикальной сейсмики шум около 3 мГц | Международный геофизический журнал
Сводка
Спектральные плотности мощности ускорения вертикального сейсмического шума на лучших сейсмических станциях показывают минимум около 3 мГц.Мы предполагаем, что этот минимум вызван нейтрализацией около этой частоты ньютоновского притяжения по отношению к свободному воздуху и инерционным эффектам, оказываемым атмосферными явлениями на массу сенсора. Для количественной оценки этого эффекта используются упрощенные модели атмосферных явлений, и показаны примеры для особых атмосферных явлений.
1 «Gedanken Experiments»
Рассмотрим кусок воздуха над вертикальным акселерометром (сейсмометром или гравиметром), изменяющий свою плотность синусоидально вокруг среднего значения.В момент максимальной плотности ньютоновского притяжения на сенсор масса будет направлена вверх. В этот же момент атмосферное давление будет иметь максимум, как и отклонение земной корки вниз. Это, в свою очередь, увеличит силу тяжести вниз (эффект свободного воздуха). Ускорение грунта вверх в этот момент является максимальным, и, в свою очередь, инерционное воздействие (сила Даламбера) на массу датчика будет максимальным при движении вниз. Таким образом, последние две силы противоположны эффекту Ньютона.Поскольку сила инерции сильно зависит от частоты колебаний плотности, а две другие силы — нет, эти три эффекта будут компенсировать друг друга на некоторой частоте. Мы пытаемся проиллюстрировать это синтетическим примером в приложении.
Напротив, рассмотрим вертикальную плоскость, проходящую через место горизонтального сейсмометра, измеряющего ускорения, перпендикулярные этой плоскости. Теперь позвольте половине атмосферы справа изменить свою плотность синусоидально около значения половины слева.Ньютоновское притяжение массы сенсора будет максимальным вправо, когда плотность максимальна. В то же время отклонение вниз на некотором расстоянии вправо будет максимальным, и датчик будет испытывать максимальный наклон вправо, поэтому гравитация Земли создает силу на датчике в этом направлении. В этот же момент горизонтальное смещение на площадке будет максимальным вправо, и сила Даламбера будет указывать в том же направлении. Таким образом, для горизонтальных составляющих все три силы складываются, в то время как для вертикальных составляющих ньютоновскому притяжению противодействуют свободный воздух и инерционные эффекты в зависимости от частоты.Мы предполагаем, что эти физические принципы и тот факт, что атмосфера является основным источником долгопериодного шума, вызывают различное поведение вертикальных и горизонтальных датчиков с точки зрения наблюдаемого долгопериодного шума на лучших станциях. Шум инструментального происхождения или вызванный недостаточной защитой от непосредственного окружения явно исключен в приведенном выше заявлении.
Далее мы обсудим эти идеи более подробно и количественно, используя упрощенные модели атмосферных явлений в длиннопериодическом сейсмическом диапазоне.
2 Введение
Петерсон (1993) определил так называемую новую модель с низким уровнем шума (NLNM) для вертикального сейсмического шума. Эта модель представляет нижнюю огибающую большого набора спектральных плотностей мощности (PSD), полученных из множества спокойных вертикальных сейсмограмм от многих станций Глобальной цифровой сейсмической сети (GSN). «Тихий» в этой работе означает: отсутствие явных сигналов землетрясений и явных инструментальных или искусственных возмущений, но приливы не были удалены из данных.Эта модель широко используется для справки. Новая работа была проделана в том же направлении Berger et al. (2004) и текущие оценки шума из глобальной сети по сравнению с NLNM можно найти во всемирной паутине по адресу http://www.seismology.harvard.edu/…. NLNM показан на рис. 1 для вертикального ускорения. Эта модель показывает один широкий минимум между 2,5 и 25 мГц с небольшим выступом около 6–10 мГц. В этой статье рассматривается минимум слева от этого горба.
Рисунок 1.
Спектральные плотности мощности ускорения для 56-часовой записи сейсмометров СТС-1 на станции БФО. Сплошные линии, обозначенные Z, EW и NS, относятся к соответствующим компонентам для очень тихого 56-часового интервала, начинающегося 29 сентября 2004 г., 0:00:00 по Гринвичу. Обратите внимание на большую разницу между вертикальной и горизонтальной составляющими. Жирная сплошная линия представляет собой NLNM Петерсена (1993). Z точно следует NLNM примерно до 12 мГц. Разница между EW и NS обусловлена усилением шума, вызванного давлением на последнем компоненте, из-за эффекта полости (King et al. 1976). Кривая, обозначенная Z-2, соответствует вертикальной составляющей в течение 56-часового интервала с барометрическими шумами, начинающегося с 0:00:00 по Гринвичу 29 октября 2004 г., для сравнения.
Рисунок 1.
Спектральные плотности мощности ускорения для 56-часовой записи сейсмометров СТС-1 на станции БФО. Сплошные линии, обозначенные Z, EW и NS, относятся к соответствующим компонентам для очень тихого 56-часового интервала, начинающегося 29 сентября 2004 г., 0:00:00 по Гринвичу. Обратите внимание на большую разницу между вертикальной и горизонтальной составляющими.Жирная сплошная линия представляет собой NLNM Петерсена (1993). Z точно следует NLNM примерно до 12 мГц. Разница между EW и NS происходит из-за усиления шума, вызванного давлением на последнем компоненте, из-за эффекта полости (King et al. 1976). Кривая, обозначенная Z-2, соответствует вертикальной составляющей в течение 56-часового интервала с барометрическими шумами, начинающегося с 0:00:00 по Гринвичу 29 октября 2004 г., для сравнения.
Горизонтальный шум обычно выше в 5-10 раз, особенно при длительных периодах, и сильно зависит от метода установки.Ряд оценок шума для сравнения снова можно найти в работе Berger et al. (2004 г.) и на указанном выше веб-сайте. Даже самые лучшие горизонтальные спектры шума не показывают эти два минимума, а монотонно спадают с увеличением частоты в спектральном диапазоне, где NLNM имеет этот минимум. Однако другой минимум горизонтального сейсмического шума также существует на частоте около 20 мГц (Agnew 1986). Вероятно, ниже этой частоты преобладает шум от атмосферной нагрузки, а выше него океанический шум резко возрастает до микросейсмических пиков.Однако горизонтальный шум не является предметом данной статьи.
На рис. 1 также показаны примеры спектральных плотностей мощности шума ускорения от трех сейсмометров STS-1 (Z, NS, EW) (Wielandt & Streckeisen 1982) в шахтной обсерватории BFO (48,33 ° N, 8,33 ° E), описанных Richter et al. (1995), который известен своими низкими уровнями шума, особенно в длительные периоды (Beauduin et al. 1996; Freybourger et al. 1997; Banka & Crossley 1999; Van Camp 1999; Berger et al. 2004). Вертикальный компонент показывает широкий минимум, а горизонтальный — нет.
Далее мы обсудим возможное физическое объяснение существования минимума около 3 мГц в NLNM для вертикальных ускорений, расширив модель от первого «эксперимента Gedanken» выше до более подробных, но все же очень упрощенных моделей взаимодействий между местная атмосфера, твердая земля и сейсмические датчики.
Агнью и Бергер (1978) в более ранней статье о вертикальном сейсмическом шуме предполагают, что высокий уровень шума в записях гравиметра с прибрежных и островных участков может быть вызван краевыми океанскими волнами.Такие площадки не достигают низкого уровня шума NLNM. Поскольку мы обсуждаем здесь минимально достижимые уровни шума, рассматриваются только лучшие датчики на лучших станциях. Инструментальные эффекты и участки с высоким уровнем шума в данной статье не рассматриваются.
Одним из важных возможных источников инструментального шума является плавучесть. Вариации давления окружающего воздуха и связанные с этим изменения плотности воздуха вокруг массы вертикального датчика вызывают колебания силы плавучести и, следовательно, шум на сейсмограммах.Исходя из основных принципов и в предположении постоянной температуры, вариации вертикального ускорения задаются следующим образом: Δ a B = g o · ρ воздух / ρ масса · Δ p / p o , где ρ air — плотность воздуха при давлении p o , ρ mass плотность массы сейсмометра и g o ускорение свободного падения. на сайте.Для массы датчика, изготовленной из латуни (ρ масса = 8,4 · 10 3 кг · м −3 ), коэффициент давления только для эффекта плавучести становится Δ a B / Δ p ≈ 1500 нм с −2 гПа −1 , что почти в 500 раз больше, чем эффект гравитации воздуха (уравнение 1 ниже). Таким образом, плавучесть может быть очень серьезным источником шума. Однако некоторые технические меры для STS-1 / Z на BFO снижают этот коэффициент до такой степени, что плавучесть можно игнорировать:
- (1)
Сейсмометр заключен в герметичный колпак, жесткость которого снижает колебания давления внутри примерно в 10 4 раз.
- (2)
Еще один коэффициент 5 получается путем вакуумирования внутренней части колпака примерно до 200 гПа или выше. Эта мера также успешно борется с конвекцией воздуха.
- (3)
В то время как предыдущие два факта применимы ко всем вертикальным STS-1, кроме того, на BFO воздушный шлюз снижает колебания давления внутри шахты и, таким образом, рядом с колпаком, по крайней мере, в 20 раз. в длиннопериодическом сейсмическом диапазоне. Воздушный шлюз описан Richter et al. (1995), с тех пор его постоянная времени была увеличена с 4 до 36 часов.
Следовательно, оценочная проводимость от эффекта плавучести снижается примерно до 1500/10000/5/20 = 1,5 · 10 −3 нм с −2 гПа −1 , что незначительно по сравнению с обсуждаемыми эффектами. В следующих.
Важно в течение очень длительного периода времени осознавать, что вертикальный акселерометр воспринимает различные физические силы от одного и того же геофизического явления: инерционный эффект, преобладающий на высоких частотах, эффект свободного воздуха из-за вертикального движения, изменение гравитации из-за перераспределения массы в поле смещения (Gilbert 1980) и прямая ньютоновская гравитация от источника (например, Луны и Солнца в случае земных приливов).Существуют дополнительные эффекты, например, Кориолиса и центробежные силы из-за вращения Земли (например, Zürn et al. 2000), но они в основном незначительны по сравнению с четырьмя вышеупомянутыми. В таблице 1 мы перечисляем для вертикальных акселерометров вклад этих четырех физических эффектов в сигналы от различных геофизических явлений.
Таблица 1.
Относительные вклады (в процентах) соответствующих сил явлений, измеряемых вертикальными акселерометрами.Отрицательные вклады сдвинуты по фазе на 180 ° по фазе с положительными. Амплитуды можно сравнивать только в пределах одной строки. Обратите внимание на возрастающее значение инерционного эффекта с увеличением частоты. Для приливов указаны вклады в гравиметрический фактор. Данные для свободных режимов были взяты из Dahlen and Tromp (1998, таблица 10.1). 1 S 1 — режим Slichter. Пятый пример соответствует кроссоверу между свободным воздухом и инерционным эффектом для простого гармонического вертикального движения, например, на вибростоле или калибровочной платформе.AGW означает атмосферную акустико-гравитационную волну, смоделированную Neumann & Zürn (1999).
Таблица 1.
Относительные вклады (в процентах) соответствующих сил явлений, регистрируемых вертикальными акселерометрами. Отрицательные вклады сдвинуты по фазе на 180 ° по фазе с положительными. Амплитуды можно сравнивать только в пределах одной строки. Обратите внимание на возрастающее значение инерционного эффекта с увеличением частоты. Для приливов указаны вклады в гравиметрический фактор. Данные для свободных режимов были взяты из Dahlen and Tromp (1998, таблица 10.1). 1 S 1 — режим Slichter. Пятый пример соответствует кроссоверу между свободным воздухом и инерционным эффектом для простого гармонического вертикального движения, например, на вибростоле или калибровочной платформе. AGW означает атмосферную акустико-гравитационную волну, смоделированную Neumann & Zürn (1999).
3 шумовых механизма ниже 0,007 Гц
3.1 Ньютоновское притяжение ниже 2 мГц
На частотах ниже примерно 0.При 5 центрах в час (0,14 мГц) исследованиями приливной гравитации четко установлено, что после удаления земных приливов из записи можно увидеть остаточный сигнал, который четко коррелирует с местным барометрическим давлением (например, Warburton & Goodkind 1977). Поэтому в современном приливном анализе гравиметрических данных сигнал местного барометрического давления включается в модель для приливов и одновременно получается решение методом наименьших квадратов. Результирующие коэффициенты регрессии имеют порядок от 3,0 до 4,3 нм с −2 гПа −1 и объясняются переменным ньютоновским притяжением массы датчика изменяющимся распределением плотности во всей атмосфере, но с воздухом выше сенсор очень сильно утяжелил.Кроме того, воздушные массы нагружают кору и вызывают переменное поле смещения, которое, в свою очередь, производит меньшие и противоположные гравитационные сигналы из-за связанного перераспределения массы и эффектов свободного воздуха.
Две простые модели атмосферы могут быть использованы для демонстрации того, что экспериментально найденные факторы регрессии имеют физический смысл. Сначала возьмем чрезвычайно простую атмосферу над бесконечным полупространством с плотностью ρ o , постоянной до высоты H o и нуля выше (модель пластины Бугера, BPM).Влияние силы тяжести этой атмосферы составляет 2 · π · G · H o · ρ o , давление p внизу это просто g o · ρ · H o , где G — гравитационная постоянная, а g o — ускорение свободного падения. Идентичные уравнения применимы к вариациям плотности Δρ, силы тяжести Δ g и давления Δ p .Теоретический коэффициент между эффектом локальной гравитации и давлением становится равным 1. Поскольку эффекты распределения свободного воздуха и массы имеют противоположный знак эффекту Ньютона, наблюдаемый коэффициент регрессии должен быть меньше по величине, чем эта оценка. изотермический, где плотность изменяется экспоненциально с высотой z : ρ = ρ o · exp (- z / H ), где H — теперь масштабная высота атмосферы.Теоретический коэффициент в этом случае, как и прежде, равен 2. Это очевидно из ур. (2) любое распределение плотности ρ ( z ) в интегралах приведет к тому же фактору, пока оно является однородным и плоским с боковых сторон (стопка пластин Бугера). Конечно, эти модели чрезвычайно упрощены, и было предложено несколько модификаций для повышения эффективности корректировок гравиметрических данных, особенно на очень длительных периодах. Из-за кривизны Земли в периоды, превышающие суточные приливы, ожидается меньшая проводимость (поскольку удаленная атмосфера будет ниже горизонта), а также экспериментально обнаружено (например,грамм. Boy et al. 1998). Также колебания барометрического давления с точностью до одного цикла в день и целые числа, кратные этой частоте (например, S n волны), относятся к явлениям в атмосфере, явно отличным от широкополосных колебаний за пределами этих частот и, следовательно, на этих частотах. Снова ожидаются и наблюдаются разные частоты (Warburton & Goodkind 1977).Zürn & Widmer (1995) поняли, что простая регрессия с местным барометрическим давлением и допусками около 3.5 нм с −2 гПа −1 эффективен на частотах от 1 до 2 мГц и, таким образом, позволяет улучшить отношение сигнал / шум (SNR) в вертикальных записях самых тяжелых свободных колебаний Земли. Они показали, что скрытые в шуме моды иногда могут быть отчетливо видны после коррекции. Виртанен (1996) и Ван Кэмп (1999) продемонстрировали этот эффект, также используя записи сверхпроводящих гравиметров. Beauduin et al. (1996) также удалось снизить PSD шума для вертикальных компонентных записей сейсмометров STS-1 на станциях GEOSCOPE SSB (Франция) и TAM (Алжир) с использованием локально зарегистрированного барометрического давления.На рис. 2 показан пример эффективности этой поправки для записи землетрясения на Северных Суматрах и Андаманских островах от 26 декабря 2004 г., полученного сверхпроводящим гравиметром в Бад-Хомбурге, Германия.
Рисунок 2.
Фурье-спектры после обработки 300-часового временного ряда, начиная с 12:00 GMT, 26 декабря 2004 г., со сверхпроводящего гравиметра GWR-CD030 (нижняя сфера), показывающего сфероидальные моды низшего порядка, возбуждаемые N-суматрой. Землетрясение на Андаманских островах.Нижняя панель — необработанные данные, верхняя панель — те же данные после корректировки с учетом местного атмосферного давления с использованием коэффициента 3,5 нм с −2 гПа −1 . Обратите внимание на очень явное улучшение отношения сигнал / шум, в частности, для 2 S 1 на 0,41 мГц.
Рисунок 2.
Фурье-спектры после обработки 300-часового временного ряда, начиная с 12:00 GMT, 26 декабря 2004 г., со сверхпроводящего гравиметра GWR-CD030 (нижняя сфера), показывающего сфероидальные моды низшего порядка, возбуждаемые N-Суматрой. -Землетрясение на Андаманских островах.Нижняя панель — необработанные данные, верхняя панель — те же данные после корректировки с учетом местного атмосферного давления с использованием коэффициента 3,5 нм с −2 гПа −1 . Обратите внимание на очень явное улучшение отношения сигнал / шум, в частности, для 2 S 1 на 0,41 мГц.
Zürn & Widmer (1995) также показали, что для отличных гравиметров уровни шума после коррекции могут упасть ниже NLNM для частот ниже 1 мГц. Моделирование показывает, что большая часть этого эффекта вызвана ньютоновским притяжением массы датчика с небольшим вкладом от нагрузки (например,грамм. Таблица 1, AGW). Также было обнаружено, что для частот выше 1–2 мГц уровень шума увеличивается после применения поправки с простым коэффициентом. На самом деле это не проблема, поскольку фильтрация нижних частот записи атмосферного давления перед корректировкой данных полностью устранит эту проблему. Этот упрощенный метод также очень хорошо работал при моделировании гравитационного эффекта атмосферной гравитационной волны, поскольку задействованные частоты были значительно ниже 1 мГц (Neumann & Zürn 1999).
Müller & Zürn (1983) аналитически вычислили вертикальную гравитационную силу, создаваемую атмосферой, состоящей из двух воздушных масс с разной плотностью на уровне земли, разделенных вертикальной плоскостью (холодным фронтом) над жестким полупространством с экспоненциально падающими плотностями. с высотой как во второй модели выше (изотермический BPM). Когда фронт движется от −∞ к + ∞, полное изменение силы тяжести также определяется уравнением. (1). Авторы сравнили наблюдаемые гравитационные сигналы с теоретическими, рассчитанными с использованием наблюдаемого повышения давления и падения температуры, чтобы оценить изменение плотности.Поскольку наблюдения были получены с использованием гравиметрической записи с полосовой фильтрацией, скорость фронта также должна была быть указана, и было использовано значение 10 м с -1 . Это значение получено в результате оценки средней скорости холодных фронтов по погодным картам (с интервалом 24 часа). Мюллер (1981) сообщает о 14,4 м с −1 для холодного фронта, наблюдаемого в окрестностях BFO с помощью трехчастной сети микробарографов. В численных расчетах фронт формировался в соответствии с требованиями учебников по метеорологии (параболический).Хорошее согласие теоретических и наблюдаемых амплитуд и полярностей было получено для нескольких прохождений холодного фронта. Этот результат подтверждает объяснение шума в этой полосе частот ньютоновским притяжением массы датчика атмосферой.
Видмер-Шнидриг (2003) и Цюрн и Видмер-Шнидриг (2003) сообщают, что упрощенная поправка хорошо работает с лучшими гравиметрами. Иногда, когда барометрические флуктуации малы, получают спектральные плотности мощности ниже NLNM, когда флуктуации велики, по крайней мере достигается NLNM.Это не относится к сейсмометрам STS-1 / Z. Только когда флуктуации велики, можно улучшить отношение сигнал / шум с помощью коррекции. Для STS-2 / Z в шуме ниже 1 мГц преобладают инструментальные эффекты. Для других широкополосных сейсмометров у нас нет опыта работы в этом диапазоне частот. NLNM, очевидно, описывает нижний предел, достигаемый сейсмометрами STS-1 / Z. Самые низкие уровни шума ниже 0,8–1 мГц теперь достигаются с помощью сверхпроводящих гравиметров (SG) последнего поколения, когда к данным применяется барометрическая коррекция.Тот факт, что самые низкие уровни шума ПГ, достигнутые для атмосферно тихих и шумных дней, различаются, в основном, доказывает, что простая коррекция не исключает полного эффекта давления из данных. Действительно, Meurers (2000) обнаружил вариации силы тяжести в этой полосе с SG в Вене в связи с ливнями без соответствующего изменения барометрического давления. Он попытался объяснить эффект вертикальным переносом воды в атмосфере над площадкой. Саймон (2003) идентифицировал такие эффекты в чрезвычайно долгопериодических гравиметрических записях и использовал данные радиозонда для их моделирования.
В любом случае, ниже 1 мГц очевидно из эффективности снижения шума в гравиметрах с помощью местного барометрического давления и моделирования, что вертикальный шум определяется детерминированными эффектами атмосферы и большей частью. ньютоновским притяжением. Этот момент был упущен Танимото (1999), который попытался статистически объяснить долгопериодический сейсмический шум атмосферной турбулентностью (поправку см. Tanimoto & Um 1999).
3.2 Диапазон частот от 2 до 7 мГц: гул
Примерно в 1998 году японские сейсмологи обнаружили, что путем суммирования спектров бесшумных записей вертикальных компонентных сейсмограмм, полученных с гравиметров и сейсмометров STS-1 / Z, можно увидеть непрерывно возбуждаемые фундаментальные сфероидальные колебания (гул) Земли между 2 и 7 мГц (например, Нава и др. 1998; Суда и др. 1998; Танимото и др. 1998; Нишида и др. 2000; Экстрём 2001). Сначала излюбленным источником этих колебаний была атмосфера (Tanimoto 1999; Fukao et al. 2002). К такому выводу приводят сезонные изменения амплитуд этих мод и типично увеличенная амплитуда o S 37 (близкая к основной вертикальной свободной моде атмосферы) по отношению к своим соседям. Этот атмосферный режим был впервые обнаружен на сейсмограммах во время сильного извержения горы Пинатубо (Филиппины) 15 июня 1991 г. (Kanamori & Mori 1992, Widmer & Zürn 1992, см. Также Lognonné 1998). Недавняя работа Ри и Романовича (2004) и Танимото (2005) попыталась идентифицировать источник энергии для возбуждения гула как инфрагравитационные волны в океанах.Конечно, это будет зависеть от атмосферы, а также приведет к сезонным колебаниям.
Мощность в этих режимах, очевидно, представляет собой нижний предел вертикального сейсмического шума между 2 и 7 мГц на уровне ниже минимума NLNM примерно на 3,2 · 10 −19 м 2 с −3 . Мы делаем это утверждение потому, что фоновые моды не могут быть идентифицированы в спектрах одиночных 12- или 24-часовых окон. Шум, который мы видим в таком окне в этой полосе частот, вероятно, является результатом трех составляющих: инструментального шума, фоновых режимов и инерционных эффектов от локальной барометрической нагрузки, как мы пытаемся показать ниже.Последний вклад, конечно, будет нестационарным (Widmer-Schnidrig 2003; Zürn & Widmer-Schnidrig 2003). Если глобальные барометрические флуктуации действительно являются причиной фоновых режимов, то в принципе нет причин останавливать возбуждение на 2 и 7 мГц соответственно; моды вне и рядом с этой полосой должны возбуждаться до одинаковых амплитуд. Выше примерно 7 мГц влияние латеральных неоднородностей на положение спектральных пиков основных мультиплетов сфероидальных мод становится настолько сильным, что гул не может быть обнаружен путем суммирования многих спектров (например,грамм. Dahlen & Tromp 1998). Однако как Ekström (2001), так и Nishida et al. (2002) показывают, что вертикальный шум на частотах от 7 до 20 мГц состоит из энергии фундаментальной волны Рэлея (поверхностный волновой эквивалент фундаментальных сфероидальных мод). На частотах ниже 2 мГц шум ускорения резко возрастает из-за ньютоновского притяжения (местной) атмосферой, как обсуждалось выше, что, в свою очередь, связано с возрастающей мощностью колебаний барометрического давления (примерно пропорционально квадрату периода).Непрерывно возбуждаемые моды будут более глубоко погребены в локальном шуме, чем на частотах выше 2 мГц. Ни атмосфера, ни океаны не могут возбуждать o S o (или любую другую радиальную моду), поскольку общий вес этих масс постоянен.
4 Модели атмосферного шума с учетом инерционного эффекта
4.1 Тарелка Буге модель
Таблица 1 демонстрирует, что для любого явления, деформирующего Землю, сила инерции на датчике из-за ускорения земли преобладает на более высоких частотах.Приведенный выше простой BPM учитывал только ньютоновское притяжение. Теперь мы немного улучшим BPM, взяв либо однородную, либо изотермическую атмосферу и позволив ей оказывать давление на поверхность упругого слоя с параметрами Ламе λ и μ и толщиной D над жестким полупространством, а также добавив свободный воздух и инерционные эффекты (отныне IBPM). Когда плотность воздуха в атмосфере и (следовательно) атмосферное давление на упругом слое изменяются гармонично с угловой частотой ω (мы неявно предполагаем, что плотность на каждой высоте и давление на поверхности находятся в фазе), депрессия на поверхности будет равна 3. и, следовательно, допуск между изменением давления Δ p и вертикальным ускорением Δ g становится равным 4, где ǀδ g / δ z ǀ — вертикальный градиент силы тяжести на поверхности, а z — вертикальная координата.Аддитивные члены в правой части — это ньютоновская гравитация, инерционный и атмосферный эффекты соответственно. Эффектом перераспределения масс здесь пренебрегают (см. Ниже). Вторые два вклада имеют противоположную полярность первому. Следовательно, частота ω o существует для каждой модели полупространства под атмосферой, где эффекты точно компенсируют друг друга, а полная проводимость изменяет полярность. 5 Это уравнение, конечно, не имеет реального решения для ω 2 o , если первое слагаемое численно меньше второго.Это условие, очевидно, переводится в условие, при котором (λ + 2μ) меньше определенного числового значения, которое оказывается на два порядка меньше, чем средняя жесткость коры (кстати, это значение очень близко к литостатическому давлению на основа эластичного слоя).На рис. 3 показан частотно-зависимый адмитанс (уравнение 4) для нескольких моделей земной коры. Смена полярности смещается в сторону более высоких частот с увеличением жесткости упругого слоя и уменьшением толщины D.Для этой модели f 0 не зависит от каких-либо свойств атмосферы, только от параметров, описывающих упругий слой.
Рис. 3.
Величина передаточных функций от барометрического давления до вертикального ускорения для упругой модели пластины Бугера (IBPM) из уравнения. (3). На каждой кривой указаны параметры Ламе μ = λ и толщина упругого слоя D .
Рисунок 3.
Величина передаточных функций от барометрического давления к вертикальному ускорению для упругой модели пластины Бугера (IBPM) из уравнения.(3). На каждой кривой указаны параметры Ламе μ = λ и толщина упругого слоя D .
На рис. 4 показаны кривые частоты режекции f 0 = ω 0 / (2π) в сравнении с D с параметром μ. На рис. 5 показан шум вертикального ускорения в течение двух дней, рассчитанный на основе местных изменений давления. Первый интервал барометрически очень тихий, второй очень шумный. Прогнозируемый шум можно сравнить с реально наблюдаемым шумом, показанным на рис.1.
Рисунок 4.
Частота нуля (уравнение 4) передаточной функции для IBPM от давления к вертикальному ускорению как функция глубины D упругого слоя с модулем сдвига μ = λ в качестве параметра различных кривых.
Рисунок 4.
Частота нуля (уравнение 4) передаточной функции для IBPM от давления к вертикальному ускорению как функция глубины D упругого слоя с модулем сдвига μ = λ как параметр различных кривых .
Рис. 5.
Прогнозирование PSD вертикального ускорения с использованием IBPM и местного барометрического давления для двух временных рядов по 56 часов, как указано. PSD можно напрямую сравнить с наблюдаемыми PSD на рис. 1. NLNM показан жирной сплошной линией.
Рис. 5.
Прогнозирование PSD вертикального ускорения с использованием IBPM и местного барометрического давления для двух временных рядов по 56 часов, как указано. PSD можно напрямую сравнить с наблюдаемыми PSD на рис. 1. NLNM показан жирной сплошной линией.
Эта модель не учитывает, что колебания давления связаны с воздушными массами конечной протяженности и что размер этих воздушных масс уменьшается с увеличением частоты. Типичное отношение пространственного масштаба к масштабу времени для атмосферных явлений составляет 10 м с -1 (Fortak 1971), но очевидно, что это сильное упрощение, которое в основном справедливо для конвективных явлений. Для звуковых и гравитационных волн отношение длины волны к периоду определяется фазовой скоростью. Фронтальные системы имеют разную протяженность в поперечном направлении, чем в направлении распространения.
4.2 Модифицированная модель Уорбертона – Гудкайнда
Варбертон и Гудкинд (1977) также разработали модель (отсюда и WG77) атмосферных воздействий на гравиметры. К сожалению, авторы не указывают явно несколько фактов, поэтому, например, мы можем только предполагать, что эффект свободного воздуха и эффекты перераспределения массы включены, но, конечно, инерционный эффект не включен. Их модель состоит из круглого цилиндра с радиусом R , погруженного в стандартную атмосферу.Относительная разница плотности внутри и снаружи цилиндра одинакова на всех высотах. Параметром, описывающим эту модель, является перепад давления Δ p под цилиндром. Эффекты учитываются только на поверхности в центре цилиндра. Их модель Земли сферическая, но определяется только одной комбинацией параметров Ламе. Они определяют эффекты уменьшения силы тяжести за счет прямого ньютоновского притяжения и увеличения силы тяжести из-за деформации Земли.Они обнаружили, что вертикальное смещение Δ z = постоянное · R · Δ p в центре цилиндра. Ясно, что для гармонических вариаций давления инерционный эффект находится в фазе с эффектом свободного воздуха, и поэтому снова на определенной частоте будет полная компенсация всех вкладов. Эффект ньютоновского притяжения цилиндра с постоянной плотностью, радиусом R и высотой H на поверхности по оси симметрии равен (e.грамм. Dobrin 1960) 6 с b 1 = 1. К сожалению, Warburton & Goodkind (1977) представили результаты только на рис. 3. Чтобы иметь возможность аппроксимировать их результат (для стандартного профиля плотности атмосферы), мы ввели поправочный коэффициент b 1 в уравнение выше. Из их рис. 3 мы определяем b 1 до прибл. 0,936. Из того же рисунка мы находим, что адмиттанс для эффектов перераспределения свободного воздуха и массы является линейной функцией R , и описываем это числом 7 с κ 1 = 1.58 · 10 −17 м 2 с −2 Па , определенное из этого Рис. 3. Чтобы учесть другие свойства земной коры, мы ввели коэффициент b 2 (равный 1 для их корковая эластичность). Предполагая, что вклад перераспределения массы мал по сравнению с эффектом свободного воздуха (см. Ниже) и стандартным вертикальным градиентом силы тяжести, мы можем приблизительно определить размер вертикального смещения и, в свою очередь, соответствующий инерционный эффект для этой модели 8 с κ 2 = 5.28 · 10 −12 Па −1 . Поскольку должна существовать связь между пространственным и временным масштабами атмосферных явлений, мы ввели дополнительный коэффициент пропорциональности ψ между R и 1 / ω с R = ψ / ω (для волн ψ = 2 · π · c с фазовой скоростью c и длиной волны R ). Суммарный эффект для этой расширенной модели (WG77), действительный на оси симметрии в нижней части цилиндра, равен 9. Коэффициенты b 1 и b 2 имеют порядок 1, а ψ описывает размер ячейки как функция частоты.Если в левой части ур. (9) устанавливается равным нулю, получается полиномиальное уравнение четвертого порядка для ω o , то есть частоты, при которой гравитационные сигналы этой модели исчезают. Численно можно найти два реальных решения, одно на более высоких частотах около 3,5 мГц, где свободный воздух и инерционные эффекты отменяют ньютоновское притяжение, как для IBPM. Другое решение находится на гораздо более низких частотах, где инерционный эффект незначителен, а два других эффекта компенсируют друг друга.Последнее связано со вторым слагаемым в ур. (9) которое нереально возрастает до бесконечности при очень малом ω. Однако модель также очень нереалистична в том смысле, что атмосферные ячейки с разными размерами (частотами) не могут быть активными в одно и то же время с центром над точкой наблюдения. Следующая модель намного более реалистична, чем две описанные до сих пор.
4.3 Модель акустико-гравитационных волн
Важным атмосферным явлением в обсуждаемой полосе частот являются акустико-гравитационные волны (AGW, e.грамм. Госсард и Гук 1975; Наппо 2002; Nishida et al. 2005). Neumann (1997), Neumann & Zürn (1999) и Zürn (2002) рассчитали сигналы, создаваемые плоской синусоидальной волной плотности 10, где, и результирующее распределение давления с 11, движущимся в направлении x вдоль поверхности упругой половины. -пространство (λ и μ, как указано выше) с горизонтальной фазовой скоростью c h и горизонтальным волновым числом k h = ω / c h . c — скорость звука. Высота шкалы H теперь определяется немного иначе H · γ / c 2 = 1/ g o по сравнению с IBPM (с адиабатическим коэффициентом γ = c p / c v , соотношение теплоемкостей при постоянном давлении и объеме соответственно). В отличие от IBPM упругое полупространство не ограничено. Эта модель хорошо описывает волну Лэмба (например.грамм. Gossard & Hooke 1975), но только для эффектов нагрузки — хорошая модель для общей AGW, поскольку они движутся под углом к поверхности Земли, а распределение плотности зависит не только от z . Горизонтальные фазовые скорости таких волн находятся в диапазоне от 10 м с -1 до 330 м с -1 и даже выше, когда волны распространяются под большим углом. Вертикальный акселерометр расположен по адресу x a , y a = 0 и z a = 0.R.h.s. уравнения (13), (15) и (16) должны быть умножены на коэффициент 12. Результат для ньютоновского притяжения массы датчика воздухом будет (Neumann 1997) 13 Восходящее ускорение здесь положительно и для чрезвычайно длинных волн k h = 0, ω = 0 и c h = ∞ правая часть снова дает результат уравнений (1) и (2). Отношение вертикальных притяжений для BPM и AGW равно 14, что равно единице, когда ω = 0.Уравнения движения для упругого твердого тела обрабатываются квазистатически, то есть инерционные члены опускаются, потому что фазовые скорости атмосферных волн ненамного превышают скорость звука 330 м с -1 . Поле смещения было рассчитано по Сорреллу (1971). Из его компонентов получены следующие вклады. Эффект свободного воздуха из-за вертикального смещения датчика в невозмущенном гравитационном поле Земли равен 15, где ǀδ g / δ z ǀ — местный вертикальный градиент силы тяжести.Инерционный эффект, связанный с этим движением 16, Сорреллс (1971) вывел инерционный эффект только потому, что он не учел обсуждаемые здесь длительные периоды. Между прочим, при выводе этого уравнения в его статье ошибок печати много, но окончательная формула, соответствующая уравнению. (16) выше напечатано правильно. И снова эффект ньютоновского притяжения имеет противоположный знак по сравнению с эффектами инерции и свободного воздуха. На рис. 6 показана величина передаточной функции как функция частоты с модулем сдвига μ = λ и горизонтальной фазовой скоростью c h в качестве параметров для нескольких моделей такого типа.Заметно более высокие значения c h усиливают подъем к более высоким частотам из-за инерционного эффекта. Это вызвано большей горизонтальной длиной волны λ h = 2 π c h / ω, что приводит к большей амплитуде вертикального смещения и, как следствие, к увеличению влияния свободного воздуха и инерции.Рисунок 6.
Величины передаточной функции от местного барометрического давления до вертикального ускорения для модели AGW vs.частота. В качестве параметров использовались экстремальные значения горизонтальной фазовой скорости волн и три различных значения для μ = λ. Обратите внимание на довольно неглубокую выемку на крайней левой кривой.
Рис. 6.
Величины передаточной функции от местного барометрического давления к вертикальному ускорению для модели AGW в зависимости от частоты. В качестве параметров использовались экстремальные значения горизонтальной фазовой скорости волн и три различных значения для μ = λ. Обратите внимание на довольно неглубокую выемку на крайней левой кривой.
Опять же, есть угловые частоты ω 0 , на которых все эффекты компенсируют друг друга. Пусть для простоты λ = μ, тогда эти частоты должны удовлетворять следующему полиномиальному уравнению 17Этот многочлен от ω 0 показан на рис.7 в зависимости от f 0 = ω 0 / (2π) для двух крайних значений. горизонтальные фазовые скорости и три значения модуля сдвига μ. Частоты метки для каждой модели — это значения, при которых полином обращается в нуль. Единственный член, который может стать отрицательным и погасить другие, — это линейный член.Предполагая стандартный градиент силы тяжести на поверхности земли, выражение в скобках действительно отрицательное для μ ≥ 0,585 ГПа, что почти на два порядка меньше значений для земной коры.
Рис. 7.
Полиномы третьего порядка для частоты режекции f 0 как функция частоты волн. Кривые обозначены горизонтальной фазовой скоростью c h и параметрами Ламе μ = λ полупространства.Крайняя левая кривая (330 м с −1 и 20 ГПа) не имеет перехода через нуль в этом диапазоне частот.
Рис. 7.
Полиномы третьего порядка для частоты режекции f 0 как функция частоты волн. Кривые обозначены горизонтальной фазовой скоростью c h и параметрами Ламе μ = λ полупространства. Крайняя левая кривая (330 мс −1 и 20 ГПа) не имеет перехода через нуль в этом диапазоне частот.
Однако из-за других положительных членов этот порог возникает при более высоких значениях μ, что можно увидеть на кривой с параметрами μ = 20 ГПа и c h = 330 мс −1 в диаграмма.Нули на рис. 7 разбросаны по диапазону частот, содержащему минимум NLNM.
4.4 Массовое перераспределение
В приведенных выше моделях (кроме WG77) мы пренебрегли вторичным гравитационным эффектом из-за перераспределения массы в Земле в результате деформации. Rabbel & Zschau (1985) численно оценили гравитационные изменения и деформации на модели земли Гутенберга-Буллена, вызванные круглыми ячейками давления с аномалией давления в форме Δ p ( r ) = Δ p max · ехр (- r 2 / r 2 o ).Они оценили две модели с r o равными 160 и 1000 км. Они обнаружили, что эффект прямого притяжения снова хорошо коррелировал с местным давлением с факторами регрессии ≈4 нм с −2 гПа −1 , что эффект перераспределения массы хорошо коррелировал с вертикальным смещением u z с коэффициентом регрессии 440 нм с -2 м -1 и что общее гравитационное возмущение все еще коррелирует с местным давлением с коэффициентами от 3 до 4 нм с -2 гПа -1 .Эффект перераспределения массы для этих двух моделей составляет около 15% от эффекта свободного воздуха для стандартного вертикального градиента силы тяжести. На этом уровне усложнение возникает из-за того, что перераспределение массы будет каким-то образом зависеть от горизонтального волнового числа и, следовательно, от частоты, и, следовательно, режектор, безусловно, будет немного сдвинут по частоте. Учитывая умозрительный и приближенный характер моделей IBPM, WG77 и AGW для объяснения вклада атмосферы в шум, кажется, что наше пренебрежение эффектом перераспределения массы оправдано.
5 примеров
В полосе частот от 2 до 25 мГц сейсмометры STS-1 в настоящее время являются вертикальными датчиками с самой высокой чувствительностью (например, Widmer-Schnidrig 2003). Поэтому мы попытались экспериментально оценить передаточную функцию от местного барометрического давления к вертикальному ускорению грунта, используя данные этого датчика на тихом участке BFO. 11-дневный временной ряд (20 сентября, 0: 00: 00.0 UT до 30 сентября, 23: 59: 55.0, 1994) с частотой дискретизации 0.2 Гц от относительного барометра и STS-1 / Z использовались для этого анализа, потому что эти данные, как было известно из предыдущего анализа, содержат небольшую сейсмическую активность. Сейсмограмма была детализирована методом наименьших квадратов для нескольких синусоид с частотами основных приливов. Все сигналы землетрясений оставались в данных сейсмометра во время этого анализа. Временные ряды были разделены на 8192 окна выборки, обработаны и преобразованы Фурье. Окна перекрывались на 7/8 своей длины. Авто- и кросс-спектральные плотности были вычислены и усреднены по всем этим окнам, что привело к оценкам передаточной функции как функции частоты, а также когерентности.Передаточная функция была инструментально скорректирована, чтобы представить допуск от атмосферного давления к вертикальному ускорению, и была дополнительно сглажена путем усреднения коробчатого вагона по девяти смежным оценкам. Результат с четким минимумом между 2,5 и 4 мГц показан на рис. 8. На частотах выше минимума адмиттанс возрастает пропорционально квадрату частоты, как предсказано IBPM. На частотах ниже минимума он приближается к постоянному значению экв. (1). На вставке к рисунку показана зависимость когерентности от частоты.На рисунке также показаны четыре модели проводимости: простая модель Бугера BPM (уравнение 2), модель Бугера, включающая инерционный эффект IBPM (уравнение 4) с использованием D = 13,5 км и μ = λ = 50 ГПа. , модифицированная модель Уорбертона – Гудкинда WG77 (уравнение 9) с использованием однородной атмосферы с масштабной высотой H = 10 км и упругостью, увеличенной на 30 процентов, и, наконец, модель акустико-гравитационных волн AGW (уравнения 13, 15 и 16) с μ = λ = 100 ГПа и горизонтальной фазовой скоростью c h = 80 мс −1 .Эти параметры были выбраны методом проб и ошибок, чтобы примерно приблизить выемки к минимуму экспериментальной проводимости. Когерентность не достигает значений, близких к единице на любой частоте, а выше минимума две переменные по существу некогерентны. Таким образом, только часть общего шума — небольшая на более высоких частотах — связана с местным атмосферным давлением.
Рисунок 8.
Экспериментальная допускающая способность между местным атмосферным давлением и вертикальным ускорением в зависимости отчастота для данных с 20 сентября 1994 г., 0: 00: 00.0 UTC по 30 сентября 23: 59: 55.0 UTC (сплошная кривая с зашумлением). Параметры модельных допусков для BPM, IBPM, WG77 и AGW были скорректированы методом проб и ошибок, чтобы приблизить минимум к наблюдаемому. См. Обсуждение в тексте. Вставка показывает согласованность и частоту экспериментальных временных рядов.
Рис. 8.
Экспериментальная допускающая способность между местным атмосферным давлением и вертикальным ускорением в зависимости от частоты для данных от 20 сентября 1994 г., 0:00:00.0 UTC до 30 сентября 23: 59: 55.0 UTC (сплошная кривая с шумом). Параметры модельных допусков для BPM, IBPM, WG77 и AGW были скорректированы методом проб и ошибок, чтобы приблизить минимум к наблюдаемому. См. Обсуждение в тексте. Вставка показывает согласованность и частоту экспериментальных временных рядов.
Второй пример, полученный таким же образом, как на рис. 8, показан на рис. 9. Временные ряды в этом случае — с 1 февраля, 0: 00: 00.0 GMT, до 27 марта, 23: 59: 55.0 GMT. в 2005 году. В течение этого периода времени режим дыхания 0 S 0 Земли, вызванный катастрофическим землетрясением на Северных Суматрах и Андаманских островах, все еще был четко виден на вертикальных сейсмограммах, что приводит к нулевой когерентности на сейсмограммах. 0.8146 мГц. Параметры для моделей в данном случае: D = 22,5 км и μ = 50 ГПа для IBPM; H = 10 км, а эластичность модели умножена на 2,5 для WG77, μ = 60 ГПа и c h = 25 мс −1 для AGW, опять же, эти поправки были скорректированы методом проб и ошибок. чтобы получить минимум, близкий к провалу наблюдаемой кривой.
Рис. 9.
Экспериментальная допускающая способность между местным атмосферным давлением и вертикальным ускорением в зависимости отчастота для данных с 1 февраля 2005 г., 0: 00: 00.0 UTC по 27 марта, 23: 59: 55.0 UTC (сплошная кривая с зашумлением). Параметры модельных допусков для BPM, IBPM, WG77 и AGW были скорректированы методом проб и ошибок, чтобы приблизить минимум к наблюдаемому. См. Обсуждение в тексте. Вставка показывает согласованность и частоту экспериментальных временных рядов.
Рис. 9.
Экспериментальная допускающая способность между местным атмосферным давлением и вертикальным ускорением в зависимости от частоты для данных с 1 февраля 2005 г., 0:00:00.0 UTC до 27 марта 23: 59: 55.0 UTC (сплошная кривая с шумом). Параметры модельных допусков для BPM, IBPM, WG77 и AGW были скорректированы методом проб и ошибок, чтобы приблизить минимум к наблюдаемому. См. Обсуждение в тексте. Вставка показывает согласованность и частоту экспериментальных временных рядов.
Два разных IBPM завышают экспериментальную проводимость для обоих случаев на частотах ниже и выше минимума. Экспериментальные допуски для высококачественных гравиметров практически во всех случаях оказались ниже константы в уравнении.(1). На BFO ожидается небольшое сокращение, поскольку сейсмические датчики находятся на 170 м ниже поверхности, поэтому изменяющаяся атмосфера находится дальше. Если для IBPM отношение жесткости земной коры к толщине уменьшается, чтобы приблизить проводимость модели к экспериментальной на низких частотах, минимум будет смещаться в сторону более низких частот и, следовательно, будет увеличиваться проводимость на высоких частотах. Невозможно настроить модель на всех частотах в соответствии с наблюдаемыми адмиттансами. Об этом говорилось в разделе 4.1 видно, что высокочастотный прогноз этой модели будет слишком высоким, поскольку горизонтальный масштаб атмосферных возмущений в модели не учитывается.
WG77, использованный на рис. 8, работает значительно ниже минимума, но сильно недооценивает наблюдаемую высокочастотную проводимость. Смещения из-за нагрузки должны были быть увеличены на 30 процентов по сравнению с исходной моделью, чтобы получить минимально правильный. Вариант, использованный на рис. 9, практически полностью соответствует наблюдаемой проводимости.Однако для этого смещения здесь нужно было умножить в 2,5 раза. AGW в обоих случаях обеспечивают положение минимума, но занижают допуски выше и ниже него.
Из-за отсутствия когерентности на частотах выше минимума в обоих случаях очевидно, что здесь преобладают источники шума, отличные от местного барометрического давления. Из работы Ekström (2001) и Nishida et al. (2002) ясно, что наиболее важный вклад вносят распространяющиеся волны Рэлея.
2 ноября 2004 г. на БФО было сделано интересное наблюдение. На рис. 10 показаны записи трех широкополосных сейсмометров, гравиметра и трех деформографов, а также относительного барометра. Барометр показывает красивую последовательность волн между 13:30 и 14:00 по Гринвичу, что также хорошо видно на графиках горизонтального сейсмометра и деформографа. Однако два вертикальных акселерометра почти одновременно показывают четко дисперсионный волновой цуг, частота которого существенно в два раза выше, чем у волн давления.Сигнал давления также должен быть виден на вертикальной записи, как в примерах ниже, но он либо отсутствует полностью, либо настолько мал, что его невозможно идентифицировать. При внимательном рассмотрении последовательность волн в вертикальной составляющей оказывается рэлеевской волной R 3 от землетрясения под островом Ванкувер, Канада ( M w 6.6, 10:02:16 GMT), которая отчетливо виден на вертикальных записях, но маскируется атмосферными колебаниями по горизонтали.Спектр волн давления сконцентрирован около 3,2 мГц с полушириной мощности 1,3 мГц, в то время как мощность волны R 3 распределена между 3,9 и 7,8 мГц. Эта «отсутствующая» волна в вертикальных записях может быть объяснена выемкой в проводимости для этих компонентов.
Рисунок 10.
Записи с BFO в период с 13:00 до 14:30 по Гринвичу 2 ноября 2004 г. Сверху вниз с размахом амплитуды около 13:45: LCR-гравиметр ET-19 ( режим-фильтр, 2.7 нм с -2 ), относительный барометр (0,30 гПа), STS-1 / Z (2,0 нм с -2 ), STS-1 / EW (7,5 нм с -2 ), STS-1 / NS (15 нм с −2 ) и 3 тензометра с инварной проволокой 10 м ( N 2 ° E : 0,13 · 10 −9 , N 300 ° E : 0,15 · 10 −9 , N 60 ° E : 0,22 · 10 -9 ). Перед нанесением на график данные STS-1 были обработаны фильтром нижних частот с частотой отсечки 10 мГц . Обратите внимание на разницу частот в волновых цепях в сейсмометрах давления, горизонтальных сейсмометрах и деформографах, с одной стороны, и двух вертикальных акселерометрах, с другой стороны.Для сейсмометров амплитуда сигнала дана в ускорении, так как это не является неоднозначным на частотах волновых цугов (таблица 1).
Рис. 10.
Записи с BFO в период с 13:00 до 14:30 по Гринвичу 2 ноября 2004 г. Сверху вниз с размахом амплитуды около 13:45: LCR-гравиметр ET-19 (мода-фильтр, 2,7 нм с -2 ), относительный барометр (0,30 гПа), STS-1 / Z (2,0 нм с -2 ), STS-1 / EW (7,5 нм с -2 ) , STS-1 / NS (15 нм с −2 ) и 3 тензометра с инварной проволокой длиной 10 м ( N 2 ° E : 0.13 · 10 −9 , N 300 ° E : 0,15 · 10 −9 , N 60 ° E : 0,22 · 10 −9 ). Перед нанесением на график данные STS-1 были обработаны фильтром нижних частот с частотой отсечки 10 мГц . Обратите внимание на разницу частот в волновых цепях в сейсмометрах давления, горизонтальных сейсмометрах и деформографах, с одной стороны, и двух вертикальных акселерометрах, с другой стороны. Для сейсмометров амплитуда сигнала дана в ускорении, так как это не является неоднозначным на частотах волновых цугов (таблица 1).
Другой пример представлен на рис. 11. В 1994 году на BFO работало четыре различных вертикальных акселерометра (Richter и др. 1995). Их записи сравниваются с местным барометрическим давлением для цуга дисперсионных волн, который, вероятно, представляет собой АГВ. Наиболее крупные квазигармонические колебания имеют частоты ниже 1 мГц и особенно отчетливо видны на записи гравиметра ЛаКоста – Ромберга ET-19. На верхнем графике представлена разница между вертикальным ускорением ET-19 и атмосферным давлением, умноженная на 3.5 нм с −2 гПа −1 .
Рис. 11.
Записи с BFO 28 июня 1994 г., с 14:00 до 20:00 по Гринвичу, показывающие колебания атмосферного давления и их влияние на вертикальные акселерометры. Следы сверху вниз: остаточная сила тяжести (r, LCR ET-19 с 3,5 нм с −2 · P a за вычетом), местное атмосферное давление ( P a , гПа ), Гравиметр ЛаКоста – Ромберга (et-19), STS-1 / Z, STS-2 / Z, сверхпроводящий гравиметр (gwr-102).Очень длинные периоды (приливы) были удалены со всех трасс с помощью полиномов (до пятого порядка). Фильтр нижних частот Баттуорта с частотой среза 2,5 мГц был применен к sts-2 / Z и gwr-102. Размах амплитуд колебаний в 17:00 оценивается в 0,29 гПа и 1,1 нм с -2 , а частота соответствует 0,93 мГц. Обратите внимание на эффективность коррекции давления. К данным STS-2 / Z не применялись инструментальные поправки, в то время как данные STS-1 / Z корректировались инструментально для представления ускорения.
Рис. 11.
Записи с BFO 28 июня 1994 г., с 14:00 до 20:00 по Гринвичу, показывающие колебания атмосферного давления и их влияние на вертикальные акселерометры. Следы сверху вниз: остаточная сила тяжести (r, LCR ET-19 с 3,5 нм с −2 · P a за вычетом), местное атмосферное давление ( P a , гПа ), Гравиметр ЛаКоста – Ромберга (et-19), STS-1 / Z, STS-2 / Z, сверхпроводящий гравиметр (gwr-102).Очень длинные периоды (приливы) были удалены со всех трасс с помощью полиномов (до пятого порядка). Фильтр нижних частот Баттуорта с частотой среза 2,5 мГц был применен к sts-2 / Z и gwr-102. Размах амплитуд колебаний в 17:00 оценивается в 0,29 гПа и 1,1 нм с -2 , а частота соответствует 0,93 мГц. Обратите внимание на эффективность коррекции давления. К данным STS-2 / Z не применялись инструментальные поправки, в то время как данные STS-1 / Z корректировались инструментально для представления ускорения.
Снижение шума за счет применения простой модели пластины Буге в этом случае впечатляет. Этот сигнал уже обсуждался Neumann (1997) и Neumann & Zürn (1999), также для горизонтальных компонентов и деформаций. Richter et al. (1995) сравнил отношения сигнал / шум четырех приборов для самых медленных свободных колебаний Земли после глубокого землетрясения на севере Боливии (9 июня 1994 г., M w 8,2) и обнаружил сверхпроводящий гравиметр и STS- 2 / Z уступает двум другим в эти периоды.Это воспроизведено на графиках на рис. 11. Хотя амплитуды колебаний давления на рис. 10 и 11 схожи, наблюдаемые амплитуды вертикального ускорения сильно различаются. Частоты здесь явно находятся в режиме, когда ньютоновское притяжение доминирует над другими эффектами.
Другой пример колебаний давления показан на рис. 12. Доминирующая частота в этом случае составляет 3,0 мГц с полушириной около 1,0 мГц. Нижний след был получен путем вычитания давления из силы тяжести с коэффициентом 1.5 нм с −2 гПа −1 . Это значительно ниже, чем коэффициент в приведенном выше случае. Также очевидно, что с этим коэффициентом только 3 мГц — энергия уменьшается в записи, в то время как более длинные периоды, присутствующие в гравитации, потребуют более значительных факторов. Предположительно, это, вероятно, вызвано близостью частотной составляющей волны к отметке в отклике вертикальных акселерометров.
Рис. 12.
Записи с BFO, 7 февраля 2002 г., с 8:00 до 10:00 по Гринвичу, показывающие колебания атмосферного давления и их влияние на два вертикальных акселерометра.Кривые сверху вниз: барометрическое давление в гПа (без тренда), STS-1 / Z (с поправкой на инструментальный отклик для представления ускорения) и ET-19 (без тренда) без поправки на давление и с поправкой на давление. Все временные ряды акселерометра были отфильтрованы нижними частотами на частоте 5 мГц. Поправочный коэффициент давления, используемый для ET-19, составлял здесь 1,5 нм с −2 гПа −1 · P a , в отличие от коэффициента, использованного для данных на рис. 11. Цуга волн между 9:00 и 9:36 по Гринвичу преобладает частота 3.0 мГц и полуширина спектра около 1 мГц. Размах колебаний при 9,2 ч по Гринвичу составляет 0,55 гПа для P a , 0,88 нм с -2 для STS1-Z и 1,03 нм с -2 для ET-19. , соответственно.
Рис. 12.
Записи с BFO, 7 февраля 2002 г., с 8:00 до 10:00 GMT, демонстрирующие колебания атмосферного давления и их влияние на два вертикальных акселерометра. Кривые сверху вниз: барометрическое давление в гПа (без тренда), STS-1 / Z (с поправкой на инструментальный отклик для представления ускорения) и ET-19 (без тренда) без поправки на давление и с поправкой на давление.Все временные ряды акселерометра были отфильтрованы нижними частотами на частоте 5 мГц. Поправочный коэффициент давления, используемый для ET-19, составлял 1,5 нм с −2 гПа −1 · P a , в отличие от коэффициента, использованного для данных на рис. 11. Цуга волн между 9:00 и 9:36 по Гринвичу преобладающая частота составляет 3,0 мГц, а полуширина спектра составляет около 1 мГц. Размах амплитуд колебаний в 9,2 ч по Гринвичу составляет 0,55 гПа для P a , 0.88 нм с -2 для STS1-Z и 1,03 нм с -2 для ET-19 соответственно.
Импульс давления, показанный на рис. 13, вместе с воздействием на вертикальные акселерометры в BFO имеет широкий спектр в отличие от примеров выше. BFO использует дождемер, который учитывает количество осадков за 4 мин. Пульс давления сопровождался падением температуры на 4–5 ° C и выпадением осадков на 2–1,5 мм в первом и втором интервале импульса. Наблюдался легкий гром.Многие грозы наблюдались на BFO в течение 30 лет, но ни одна другая не показала такую красивую форму импульса давления.
Рис. 13.
Событие импульсного давления, зарегистрированное на BFO в 18:30 по Гринвичу 30 июня 2003 г. График сверху вниз: барометрическое давление в гПа, STS1-Z (с поправкой на приборный отклик для представления ускорения), ET-19 (без тренда) без и с вычитанием 2,65 нм с −2 гПа −1 · P a .Пульс давления не полностью исключен из записи гравитации. Импульс давления имеет амплитуду около 3 гПа и длится ≈12 мин. Амплитуда импульса при ускорении составляет около 10 нм с −2 .
Рис. 13.
Событие импульсного давления, зарегистрированное на BFO в 18:30 по Гринвичу 30 июня 2003 года. Кривые сверху вниз: барометрическое давление в гПа, STS1-Z (с поправкой на приборный отклик для представления ускорения), ET- 19 (без тренда) без и с вычитанием 2,65 нм с −2 гПа −1 · P a .Пульс давления не полностью исключен из записи гравитации. Импульс давления имеет амплитуду около 3 гПа и длится ≈12 мин. Амплитуда импульса при ускорении составляет около 10 нм с −2 .
Приведенные выше примеры страдают тем фактом, что для их изучения доступно только местное давление. Чувствительная небольшая матрица микробарографов с типичным размером всего несколько километров в секунду (Egger и др. 1993; Nishida и др. 2005) была бы очень полезна для улучшения понимания этих источников шума с точки зрения направления распространения и горизонтальные скорости.Такой массив находится в стадии подготовки на БФО.
6 Обсуждение
Понимая, что приведенные выше модели атмосферных явлений довольно просты, мы утверждаем, что обсуждаемые физические эффекты очень реалистичны, независимо от того, что происходит в атмосфере. В течение длительного времени вертикальные акселерометры на очень хороших станциях должны улавливать эти эффекты, от которых их нельзя защитить никакими средствами. Отмена также должна иметь место и, скорее всего, приведет к минимуму шума ускорения около 3 МГц на лучших станциях.Однако точная частота режекции будет изменяться в пространстве и во времени. Изменение во времени происходит из-за того, что поведение атмосферы сильно варьируется, и в разное время проявляются различные явления (от стабильных ячеек высокого давления до фронтальных проходов и гроз, торнадо и ураганов). О возникновении таких явлений свидетельствует разная статистика в разных климатических зонах. Существуют дополнительные эффекты, как продемонстрировано, например, наблюдениями Meurers (2000) и Simon (2003).Поскольку реакция участка зависит от упругой структуры коры, каждая станция будет иметь свою собственную частоту режекции, например, в силу уравнений (5) или (17), даже если атмосферное явление над ней будет идентичным. Упругие резонансы коры возникают на частотах примерно на два десятка лет выше, чем наша отметка, и поэтому здесь не учитываются в квазистатической трактовке.
Эту изменчивость частоты режекции было бы интересно изучить, но очевидно, что метка покрыта шумом и / или сигналами различного происхождения, как обсуждалось во введении и в работе Zürn & Widmer-Schnidrig (2003), и поэтому это невозможно.
Волны Рэлея с горы Пинатубо имели частоты 3,7 и 4,4 мГц (Kanamori & Mori 1992; Widmer & Zürn 1992). Первый из этих авторов подсчитал, что колебания давления от пика до пика в 3 гПа на круговой области с радиусом 38 км могут объяснить сигналы. Эти частоты очень близки к пределу пропускной способности и наблюдались во всем мире. Насколько нам известно, записей местного акселерометра, к сожалению, не существует, и было бы очень интересно увидеть такие записи.Может возникнуть парадоксальная ситуация, когда сигнал не будет наблюдаться локально, но на телесейсмических расстояниях будут обнаружены четкие колебания, и местные акселерометры увидели бы эти колебания только после того, как волны хотя бы один раз облетели земной шар, через три часа. Однако физика источника и структура вариаций плотности в значительной степени неизвестны, и поэтому этот парадокс является весьма умозрительным (см. Kanamori et al. 1994; Lognonné 1998, обсуждение источника).
Благодарности
Спасибо Герберту Вильмсу и Питеру Вольфу, Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, Франкфурт, за предоставленные записи их сверхпроводящих гравиметров. Мы благодарим Руэди Видмер-Шнидриг, Удо Нойман, Коринну Кронер, Томаса Яр и особенно Томаса Форбригера и Хольгера Штеффена за обсуждения. Благодарим двух анонимных рецензентов за полезные комментарии. Благодарим за финансовую поддержку Deutsche Forschungsgemeinschaft в рамках грантов № KR 1906 / 3-1 и WE 2628 / 1-1.
Список литературы
,
1986
.Тензометры и наклономеры
.Rev. Geophys.
,24
,579
—624
.,
1978
.Вертикальный сейсмический шум на очень низких частотах
.J. geophys. Res.
,83
,5420
—5424
.,
1999
.Уровни шума сверхпроводящих гравиметров на сейсмических частотах
.Geophys. J. Int.
,139
,87
—97
.,
1996
.Влияние изменений атмосферного давления на сейсмические сигналы или как улучшить качество станции
.Бык. сейсморазведка. Soc. Являюсь.
,86
,1760
—1769
.,
2004
.Окружающий шум Земли: исследование глобальной сейсмографической сети
.J. geophys. Res.
,109
,B11307
, DOI:.,
1998
.Глобальная атмосферная нагрузка и гравитация
.Phys. Планета Земля. Интер.
,109
,161
—177
.,
1998
.Теоретическая глобальная сейсмология
.Princeton University Press
,Princeton, NJ
.,
1960
.Введение в геофизическую разведку
, 2-е изд.,McGraw-Hill Book Company
,New York
.,
1993
.Внутренние атмосферные гравитационные волны у побережья Антарктиды
.Метеорология пограничного слоя
,66
,1
—17
.,
2001
.Анализ долгопериодической фоновой сейсмической радиации Земли во временной области
.Дж.геофизики. Res.
,106
,26483
—26493
.,
1971
.Метеорология
.Carl Hebel Verlagsbuchhandlung
,Берлин и Дармштадт
.,
1997
.Сравнительное исследование сверхпроводящих гравиметров и широкополосных сейсмометров STS-1 / Z в сейсмическом и субсейсмическом диапазонах частот
.Phys. Планета Земля. Интер.
,101
,203
—217
.,
2002
.Теория свободных колебаний Земли
.J. geophys. Res.
,107
(В9
),2206
, DOI:.,
1980
.Введение в низкочастотной сейсмологии
. In, (eds),Fisica dell’interno della Terra, Rendiconti della Scuola Internazionale di Fisica ‘Enrico Fermi’, Варенна, Италия
, курс LXXVII, стр.41
—81
,Северная Голландия
,Амстердам
.,
1975
.Волны в атмосфере
.Elsevier
,Амстердам
.,
1992
.Гармоническое возбуждение мантийных волн Рэлея извержением 1991 г. на горе Пинатубо, Филиппины
.Geophys. Res. Lett.
,19
,721
—724
.,
1994
.Возбуждение атмосферных колебаний вулканическими извержениями
.J. geophys. Res.
,99
,21947
—21961
.,
1976
.Поправки на площадку для длиннопериодных сейсмометров, тензометров и тензометров
.Geophys. J. R. astr. Soc.
,44
,405
—411
.,
1998
.Расчет сейсмограмм и атмосферных колебаний путем суммирования в нормальном режиме для сферической модели Земли с реалистичной атмосферой
.Geophys. J. Int.
,135
,388
—406
.,
2000
.Гравитационные эффекты атмосферных процессов в гравиметрических данных ПГ
.Cah. Center Europ. Геодин. Сейсмол.
,17
,57
—65
.,
1981
.Die Untersuchung von langperiodischen Schweresignalen beim Durchzug von Wetterfronten
. Дипломная работа ,Университет Карлсруэ
.,
1983
.Наблюдение за изменениями силы тяжести при прохождении холодных фронтов
.J. Geophys.
,53
,155
—162
.,
2002
.Введение в атмосферные гравитационные волны
.Внутр. Geophys. Сер.
,85
,Academic Press
,Амстердам
.,
1998
.Непрерывное возбуждение свободных колебаний Земли
.Земля Планеты Космос
,50
,3
—8
.,
1997
.Langperiodisches seismisches Rauschen durch atmosphärische Wellen
. Дипломная работа , геофизика,Университет Карлсруэ
.,
1999
.Гравитационные сигналы атмосферных волн и их моделирование
.Бык.Инф. Марис Террестрес
,131
,10139
—10152
.,
2000
.Резонансные колебания между твердой Землей и атмосферой
.Наука
,287
,2244
—2246
.,
2002
.Происхождение земного шума от 2 до 20 мГц
.Geophys. Res. Lett.
,29
, DOI:.,
2005
.Массивное наблюдение фоновых атмосферных волн в сейсмическом диапазоне от 1 мГц до 0,5 Гц.
Geophys. J. Int.
,162
,824
—840
. DOI:,
1993
.Наблюдения и моделирование фонового сейсмического шума
.U. S. Geol. Surv., Открытый отчет
,93-322
,1
—45
.,
1985
.Деформации и гравитационные изменения на поверхности Земли из-за атмосферной нагрузки
.J. Geophysics
,56
,81
—99
.,
2004
.Возбуждение непрерывных свободных колебаний Земли за счет связи Атмосфера-Океан-Морское дно
.Природа
,431
,552
—556
.,
1995
.От чандлеровского колебания к свободным колебаниям: сравнение криогенных гравиметров и других инструментов в широком диапазоне периодов
.Phys. Планета Земля. Интер.
,91
,131
—148
.,
2003
.Моделирование гравиметрических эффектов, вызванных вертикальным смещением воздушных масс
.Mittlg. Bundesamt Kartogr. Geod.
,21
,1
—132
.,
1971
.Предварительное исследование связи между долгопериодными сейсмическими шумами и локальными флуктуациями поля атмосферного давления
.Geophys. J. R. astr. Soc.
,26
,71
—82
.,
1998
.Свободные колебания фона Земли
.Наука
,279
,2069
—2091
.,
1999
.Возбуждение нормальных режимов атмосферной турбулентностью: источник долгопериодических сейсмических шумов
.Geophys. J. Int.
,136
,395
—402
.,
2005
.Гипотеза океанического возбуждения для непрерывных колебаний Земли
.Geophys. J. Int.
,160
,276
—288
.,
1999
.Причина непрерывных колебаний Земли
.J. geophys. Res.
,104
,28723
—28739
.,
1998
.Непрерывные колебания Земли, наблюдаемые в сейсмически спокойные дни
.Geophys. Res. Lett.
,25
,1553
—1556
.,
1999
.Измерение нормальных сейсмических режимов сверхпроводящим гравиметром GWR C021
.Phys. Планета Земля. Интер.
,116
,81
—92
.,
1996
.Наблюдения свободных колебаний Земли сверхпроводящим гравиметром GWR T020
.Acta Geod. et Geophys. Висела.
,31
,423
—431
.,
1977
.Влияние колебаний атмосферного давления на силу тяжести
.Geophys. J. R. astr. Soc.
,48
,281
—292
.,
2003
.Как сверхпроводящие гравиметры могут способствовать сейсмологии нормального режима
.Бык. сейсморазведка. Soc. Являюсь.
,93
,1370
—1380
.,
1992
.Бихроматическое возбуждение долгопериодных рэлеевских и воздушных волн извержениями вулканов Пинатубо и Эль-Чичон
.Geophys. Res. Lett.
,19
,765
—768
.,
1982
.Лиф-Спринг Seismometer: Дизайн и производительность
.Бык. Сейсм. Soc. Являюсь.
,72A
,2349
—2368
.,
2002
.Упрощенные модели вертикального сейсмического шума выше 0,1 мГц, полученные на основе местного барометрического давления
.Бык. Инф. Marées Terrestres
,137
,10867
—10874
.,
1995
.О снижении шума при вертикальных сейсмических записях на частотах ниже 2 мГц с использованием местного барометрического давления
.Geophys. Res. Lett.
,22
,3537
—3540
.,
2003
.Шум вертикального ускорения на сейсмических частотах
.Cah. Centr Europ. Геодин. Сейсмол.
,22
,123
—127
.,
2000
.Наблюдение связанных мод Кориолиса на частотах ниже 1 мГц
.Geophys. J. Int.
,143
,113
—118
.Приложение
Приложение: синтетический пример
На рис.14 мы демонстрируем влияние сигнала синтетического барометра на нашу модель IBPM. Сигнал представляет собой синусоидальную развертку с амплитудой 2 гПа, частота которой медленно изменяется от 0,8 до 6 мГц в течение 2 часов (верхняя кривая). Его амплитуда модулируется окном Хеннинга той же длины, а затем уравнения (3) и (4) используются для расчета смещения вверх (второй след) упругого слоя толщиной 10 км и с жесткостью 50 ГПа и λ = μ и изменения силы тяжести, возникающие из-за ньютоновского притяжения (третий след), эффекта свободного воздуха (четвертый след) и инерционного эффекта (пятый след).Общее изменение силы тяжести показано на нижнем графике. Вертикальное смещение достигает примерно 13 мкм м и идет вниз при высоком давлении. Ускорения считаются положительными, когда сила тяжести явно увеличивается. Эффект свободного воздуха очень мал для этой модели и очень мало влияет на общий эффект. Общее изменение силы тяжести отображает как минимум деструктивную интерференцию между ньютоновскими и инерционными эффектами и соответствующее изменение фазы.
Рисунок 14.
Верхняя кривая: синтетический сигнал давления (в гПа), состоящий из синусоидального колебания от 0,8 до 6 мГц за 2 часа и модулированного окном Хеннинга. Второй график: смещение вверх (в µ 93 · 107 м 93 · 108), вызванное давлением на поверхность упругого слоя, лежащего на жестком полупространстве (IBPM, см. Текст). Соответствующие ускорения (в нм с −2 гПа −1 ) как изменения силы тяжести показаны на третьей (ньютоновское притяжение), четвертой (влияние свободного воздуха), пятой (инерционный эффект) и нижней (суммарной) трассе.Эффект инерции для ясности умножен в 50 раз.
Рис. 14.
Верхняя кривая: синтетический сигнал давления (в гПа), состоящий из синусоидальной развертки от 0,8 до 6 мГц за 2 часа и модулированной окном Хеннинга. Второй график: смещение вверх (в µ 93 · 107 м 93 · 108), вызванное давлением на поверхность упругого слоя, лежащего на жестком полупространстве (IBPM, см. Текст). Соответствующие ускорения (в нм с −2 гПа −1 ) как изменения силы тяжести показаны на третьей (ньютоновское притяжение), четвертой (влияние свободного воздуха), пятой (инерционный эффект) и нижней (суммарной) трассе.Эффект инерции для ясности умножен в 50 раз.
© 2006 Авторский журнал. © 2006 РАН
A Метод измерения слабых сигналов с импульсным смещением, обеспечивающий работу вертикальных органических транзисторов на частоте 40 МГц
Измерения выполняются при контролируемой комнатной температуре ~ 25 ° C на образцах, показанных на рисунке 1, с активной площадью Aact = 200 мкм × 200 мкм, при трех значениях низкого / среднего / высокого напряжения коллектор-база VCB = 0.1 В / 1,0 В / 3,3 В соответственно.
Передаточные импульсные вольт-амперные характеристики OPBT с большим сигналом показаны на рис. 1 (c), достигая пикового тока I E = 200 мА при общем напряжении В CE = В CB + V BE = 8,6 В. Это соответствует плотности тока 5 мкА / мкм 2 в A act . При V CE = 1,0 В устройство все еще может управлять током 47 нА / мкм 2 .
Транзитная частота (f
T )Коэффициент усиления тока слабого сигнала (h 21 ) определяется как отношение тока коллектора слабого сигнала (i c ) к базовому току слабого сигнала ( i b ) измерено, когда и эмиттер, и коллектор заземлены по переменному току слабого сигнала.
Пример величины h 21 как функции частоты при импульсном смещении I E = 1,0 мА при трех разных V CB показан на рис. 2 (a). Значение h 21 уменьшается на ~ 20 дБ за декаду (т.е. пропорционально 1 / f), как известно для обычных транзисторов. f T определяется как частота, при которой экстраполяция низкочастотной части h 21 падает до единицы. Это важный показатель качества транзистора, указывающий на частотный диапазон, в котором устройство может усиливать входной токовый сигнал.
Рисунок 2Измеренные характеристики слабого сигнала OPBT с A act = 200 мкм × 200 мкм. ( a ) Коэффициент усиления по току при смещении импульса 1 мА в зависимости от частоты. ( b ) Зависимость транзитной частоты от импульсного тока эмиттера. ( c ) Крутизна в зависимости от импульсного тока эмиттера. ( d ) Коэффициент усиления собственного напряжения A v0 по сравнению с импульсным током эмиттера смещения.
Зависимость f T от тока эмиттера смещения импульса показана на рис.2 (б), достигая f T = 40 МГц при импульсе I E = 200 мА; т.е. плотность тока 5 мкА / мкм 2 ; при V CB = 3,3 В, V BE = 5,3 В и V CE = 8,6 В; измеряется при минимально возможной длительности импульса ~ 10 мкс. Насколько нам известно, это самое высокое измеренное значение f T для органических транзисторов на сегодняшний день. Для сравнения, f T = 27,7 МГц при примерно в три раза большем напряжении V DS = 25 В для C 60 и 11.4 МГц для пентацена при 25 В ранее сообщалось для планарных транзисторов на стеклянной подложке 19 , изготовленных с использованием методов формирования рисунка с высоким разрешением, таких как фотолитография и процесс взрыва. f T = 20 МГц при 30 В достигнуто с помощью лазерного спекания электродов высокого разрешения на стекле 18 . В вертикальных структурах f T = 1,5 МГц было сообщено для ступенчатых устройств 25 , а f T = 20 МГц при 15 В для трехмерной транзисторной структуры 20 .
Крутизна (g
m )Эффективная крутизна в зависимости от импульсного тока смещения показана на рис. 2 (c) и рассчитывается как отношение i c к напряжению база-эмиттер слабого сигнала; Измеренная ниже частота f T /10. Интересно, что насыщения g m-eff при высоких плотностях тока не наблюдается. Это указывает на то, что сопротивление паразитного эмиттера R E невелико, иначе g m-eff = g m / (1 + g m × R E ) в конечном итоге достигнет насыщения до 1 / R E . при больших токах.Маленький R E означает, что сопротивление электрода невелико, а легированный слой n-C 60 создает границы раздела с низким импедансом как со слоями Cr, так и с собственными слоями C 60 .
Принимая во внимание уравнение f T ≈ g m / (2π × (C be + C bc )), увеличиваем смещение V CB с 0,1 В до 3,3 В при фиксированном I E на фиг. 2 (c) улучшает крутизну, однако величина соответствующего улучшения f T или h 21 при том же I E на фиг.2 (b или a) всегда выше, например X2 на 89% больше, чем X1. Это связано с тем, что увеличение V CB истощает слой коллектор-база C 60 от носителей заряда, и это также уменьшает C bc и, следовательно, дополнительно улучшает f T .
Собственное усиление (A
v0 )Собственное усиление — это максимальное усиление напряжения слабого сигнала, которое может обеспечить устройство, и оно равно g m × r out , где r out = ∂V CE / ∂I C — выходное сопротивление устройства.По сути, транзистор с A v0 меньше единицы, то есть 0 дБ, является бесполезным устройством, потому что он не может выполнять какое-либо усиление.
Как правило, A v0 уменьшается с уменьшением длины канала. Однако, как показано на рис. 2 (d), OPBT может обеспечить хорошее усиление 35 дБ при низких токах и довольно приемлемое усиление 16 дБ в точке смещения f T = 40 МГц, то есть I E = 200 мА, при коротком физическом L = 200 нм. С A v0 = 16 дБ можно сделать усилитель с усилением 10 дБ на каскад с помощью метода самонастройки 16 .
Недавно было сообщено об органическом транзисторе с диффузионным управлением 26 , который может обеспечить даже 57 дБ собственного усиления при W / L = 100 мкм / 12,5 мкм. Однако этот транзистор может управлять током менее 200 нА при напряжении в несколько десятков вольт, и поэтому подходит только для очень слаботочных низкоскоростных приложений.
Временная эволюция распределения заряда, самонагревание и напряжение смещения
Известно, что подвижность носителей заряда в органических полупроводниках улучшается с температурой. Кроме того, полимерные материалы, используемые для изготовления пластиковых подложек, обычно являются слабыми проводниками тепла.По этим причинам постепенный саморазогрев органических устройств в точках с высоким I × V оказывает большое влияние на характеристики устройства.
Как будет объяснено в следующем разделе, разработанная установка смещения импульсов также может точно отслеживать изменения V BE , то есть ΔV BE после применения фиксированного I E к устройству. Измерение временной эволюции этого ΔV BE позволяет изучить эффект самонагревания с наивысшей чувствительностью, потому что в случае самонагревания это ΔV BE будет пропорционально увеличению температуры устройства, т.е.е. ΔT, и, следовательно, к мощности, рассеиваемой в устройстве. Это связано с тем, что органические полупроводники обычно имеют сильно возрастающую подвижность с температурой 14,15 . Кроме того, одновременно сильно уменьшается контактное сопротивление 15 , что приводит к более низкому требуемому V BE , то есть отрицательному ΔV BE при фиксированном I E . Это ΔV BE будет линейно пропорционально ΔT, когда ΔT мало, но в целом это нелинейная функция.
В целях сравнения и проверки этого метода ΔV BE кремниевого биполярного переходного транзистора (BJT) общего назначения измеряется на двух разных I E × V CE продуктах мощностью 100 мВт и 200 мВт. , и показан на рис.3 (а). Обычный BJT также является вертикальным устройством, но кремниевая подложка проводит тепло примерно в 10 раз лучше, чем стекло. В этом эксперименте отслеживание вариации V BE начинается через 90 мкс после включения устройства. Вариация V BE в течение первых 90 мкс была меньше, чем точность измерительной установки. 200 мВт подается один раз за счет удвоения тока и один раз за счет удвоения напряжения. Как и ожидалось, в обоих случаях ΔV BE почти в два раза больше, чем 100 мВт.Это подтверждает, что здесь есть только саморазогрев, но нет стрессовых эффектов.
Рисунок 3V BE изменение из-за самонагрева, боковой диффузии носителей заряда и напряжения смещения. ( a ) Самонагрев в стандартном кремниевом биполярном транзисторе, 2N3904. ( b ) OPBT при слабом токе, демонстрирует только боковую диффузию носителей заряда. ( c ) OPBT при сильном токе, демонстрируя как самонагревание, так и боковую диффузию носителей заряда.( d ) Длительное напряжение смещения в OPBT.
Подобные эксперименты проводятся на OPBT на двух уровнях низкого и высокого тока, как показано на рис. 3 (b и c). Показатели V BE и V CE , приведенные на этом рисунке, представляют собой средние значения за время измерения. На рис. 3 (b), хотя у нас есть значительное количество ΔV BE при 1 мА × 1,6 В, удивительно, что удвоение V CE не влияет на ΔV BE , тогда как удвоение тока увеличивает его на ~ 60%.Это доказывает, что в данном случае наблюдаемый эффект не является саморазогревом.
Как показано на рис. 1 (a), хотя окно эмиттера составляет 200 мкм × 200 мкм, нижние электроды базы и коллектора шире. Поэтому мы предполагаем, что этот эффект вызван боковой диффузией некоторых электронов, накопленных вокруг основного оксида, по направлению к внешней стороне этого окна. Эта диффузия постепенно увеличивает эффективную активную площадь канала и, следовательно, снижает требуемое значение V BE при фиксированном I E = 1 мА на величину ~ 9% через 200 мс на рис.3 (б). Увеличение напряжения коллектора оказывает небольшое влияние на заряд в слое C 60 на стороне эмиттера, тогда как увеличение I E в значительной степени влияет на эту плотность заряда и требуемое значение V BE .
При увеличении в 15 раз I E × V CE , показанном на рис. 3 (c), удвоение тока увеличивает ΔV BE на ~ 95%, но здесь удвоение напряжения также увеличивает его на ~ 66%. Это указывает на то, что в этом случае, помимо боковой диффузии носителей заряда, также имеет место саморазогрев, который важен.Поскольку самонагрев оказывает значительное влияние после сотен мкс при 10 мА, очевидно, что в диапазоне 100 мА он уже будет оказывать влияние через десятки мкс. Чтобы обойти этот эффект, разработанная здесь схема смещения импульсов может включиться и применить точное смещение к тестируемому устройству в течение нескольких мкс, а затем сразу же начать анализ слабого сигнала.
На рис. 3 (d) показано длительное измерение напряжения постоянного тока, выполненное с помощью прецизионного SMU Keysight B2912A при очень низком токе 100 мкА, при котором самонагревание будет незначительным.Отслеживание ΔV BE начинается примерно через 200 мс после включения устройства. Здесь мы ясно видим разные механизмы, действующие в разных направлениях. ΔV BE первоначально становится отрицательным из-за боковой диффузии заряда, но, наконец, начинает увеличиваться из-за эффекта напряжения смещения. Удивительно, но боковая диффузия зарядов оказалась доминирующим эффектом в течение невероятно долгого времени ~ 1000 с. Это действительно может быть так, потому что вдали от A act нет бокового электрического поля, а нелегированный слой C 60 может быть чрезвычайно резистивным, вызывая очень медленную диффузию электронов.Однако причиной могут быть и другие неизвестные механизмы, такие как очень медленные изменения морфологии C 60 или основного оксида под действием электрического поля. Мы не можем дать конкретного объяснения наблюдаемому поведению. Во всяком случае, это очень медленный и небольшой эффект в диапазоне мВ.
| 10 элементов en V, инверсия для 14 МГц, ON5CFT | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20-метровый Hamstick Mini Beam Project | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20-метровый мини-диполь с нагрузкой, IK2BCP | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20-метровая наземная вертикальная антенна | 9011 | метр Вертикальный с балуном, W8HDU | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Вертикальная антенна 20 м, PA3HCM | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кубический квадроцикл для 20 метров | Aten Square 20115 Эксплуатация, KA1DDB | 9511 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Шестигранный луч за 3 часа, EI7BA | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Антенна Портативная ВЧ-антенна на 20 метров | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bi-Plane Антенна | для 20114 KB119 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Портативная антенна C-POLE для 20 метров, HB9MTN | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Диполь 14 МГц / 50 МГц, F4DXU | |||||||||||||||||||||||||||||||||
149
|