Рамка

Рамка, катушка относительно большого диаметра и малой аксиальной длины, служащая антенной замкнутого типапреимуществен-но для радиоприема, иногда для радиопередачи. Замкнутые антенны (см:) из одного, двух или немногих витков большого размера, подвешиваемые на мачтах вне зданий, называются преимущественно контурными антеннами, термин же «рамка», или рамочная антенна, относят обыкновенно к небольшим замкнутым антеннам комнатного или передвижного типа. Приемная рамка большого размера была впервые применена Ф. Брауном для исследования силы сигналов радиостанции Эйфелевой башни, поэтому иногда замкнутые антенны называют брауновскими антеннами. В настоящее время Р. применяется для целей радиопеленгации (смотрите Пеленгатор, Радиокомпас), для направленного ком-мерч. приема и в нек-рых приемниках для радиовещания, особенно передвижного типа. Передающие Р. получили лишь небольшое распространение, применяются же преимущественно замкнутые и полузамкнутые передающие антенны в радиомаяках (смотрите). Различают Р. плоскиеили спиральные и цилиндрические или соленоидалыгые (смотрите Антенна, фигура 12). В первых все витки расположены в одной плоскости, во вторых витки параллельны и имеют равные размеры. В нек-рых типах пеленгаторов Р. расположена внутри широкой медной не вполне замкнутой трубки (смотрите Радиокомпас, фигура 2) и имеет специальную форму намотки. Особенностью рамки сравнительно с открытой антенной является ее направленное действие, то есть зависимость силы приема от угла между плоскостью витков и направлением распространения принимаемой волны.

Эдо, индуктирующаяся в Р., равна „ 2 JtS

e-= Ео cos α,

где Εο—напряженность электромагнитного поля в /м, S—полная площадь всех витков в .и», А—длина принимаемой волны в м и а—угол между плоскостью витков Р. и направлением распространения волны. Если все витки Р. одинаковых размеров, то

Si—площадь одного витка в м². Величина Ьц — ~

или hft =—называется действующей высот о и Р. по аналогии с действующей высотой открытой антенны. Рамка дает максимум силы приема при α= 0, то есть когда плоскость витков ее параллельна направлению распространения волны; если же приходящая волна параллельна нормали к Р., то сила приема равна 0. Диаграмма приема Р. имеет поэтому форму двух касательных окружностей. Для цилиндрич. Р. вследствие нек-poro наклона плоскости витков к оси истинное положение нуля может несколько отклоняться от указанного выше. Кроме того емкостная связь витков Р. с землей и другими предметами вызывает т. н. эффект открытой антенны, в силу которого Р. отчасти действует н как открытая антенна. При наличии этого эффекта минимум силы приема не равен 0, и диаграмма приема искажается.

Из параметров Р. имеют значение следующие величины; самоиндукция L₀, емкость Со, собственная волна Л₀ и полное активное сопротивление Rо. Они определяются размерами Р., числом витков, диаметром и качеством провода и конструкцией ее каркаса. Самоиндукция Р. может быть вычислена по формуле Lq~ Li + L2,

где L —самоиндукция всех витков и L2—их взаимоиндукция. Для Р. квадратной формы

Li=S ап ^1п ”-0,524j, L₂=San (η - 1) ^ln ^-0,774^·

Для круглых и шестиугольных Р.

Lj=4ππι^ΐη^ + 0,333^, L₂=4πτη(η- 1) ^1н^-2^.

В приведенных ф-лах а—длина стороны квадратной р., г—радиус круглой и шестиугольной Р., п—число витков, о—радиус провода, д—шаг обмотки. Если вся ширина Р. I и ее диам. D удовлетворяют условию

0,1 < ¹ <1,5, то самоиндукция м. б. вычислена по ф-ле

100

Lcm.=kn*D, где к =-·-· — ·

Емкость Р. в действительности представляет собою емкость между ее витками, распределенную но сложному закону. Она эквивалентна некоторой постоянной емкости, приложенной к концам полной самоиндукции Р. Е₀- Эта эквивалентная емкость и принимается за собственную емкость Р. Со· Для Р. с большим числом витков она приближенно равна i/ιβ периметра одного витка, для Р. с малым числом витков (4—10)—ок. */25 этого периметра. Для Р., заключенных в медную трубку, величина эквивалентной емкости значительно выше. Значения самоиндукции и емкости определяют собственную волну Р. А₀. Она обычно в 3,5—6 раз превышает полную длину провода, из которого Р. намотана. Для одновит-ковых Р. это отношение равно 2,15 — 2,8. Весьма существенна величина полного сопротивления рамки для токов принимаемой частоты. Она складывается из следующих слагаемых: активного сопротивления провода для токов высокой частоты, сопротивления, учитывающего потери в каркасе Р., сопротивления, вносимого присоединяемым конденсатором для настройки и приемником. Сопротивление самого провода можно считать равным R — pjRo» ^гД^е —сопротивление постоянному току, р^2,25, d—диаметр провода в миллиметров, А—длина

Уа волны в км; р следует считать не меньше едиппцы. Для учета влияния соседних витков следует, если шаг обмотки д меньше 8d, умножить R еще на коэф.

1 + а——“; а имеет следующие значения: для д=5d,

«=0,2, для s=3d, о=0,5, для 0=2d, о=1 и для g=d, о=2,5. Сопротивление, эквивалентное потерям в каркасе при собственной волне Р. А₀, определяется эмпирич. ф-лой

^1!° 7ЙД1, brlgli)’

где L — самоиндукция Р. в шН, ϊι—длина одного витка в м. А для малых Р. можно принять равным 3 300, для больших (порядка 2 д) — 7 000 — 9 000. .Для волны А рассматриваемое сопротивление равно

R₀ (у) ; для малых Р. α= 2,5, для больших α=1,8.

Потери, вносимые переменным конденсатором, обычно применяемым для настройки рамки, эквивалентны со-

Г2

противлению Re— -А г—где L—самоиндукция в mil,

/.I > о

7.—длина волны в км, А—коэф., зависящий от материала диэлектрика. Для эбонита он равен 18—25, для слюды 0,5—1,5, для воздушного конденсатора можно считать А=0,2—0,4. Ориентировочно можно принимать 12 — 1 а. Потери, вносимые приемником, эквивалентны сопротивлению

R ~ 1

^т~ 1+ Д2о|2(;2 ~ Нш2С2*

где R—сопротивление приемника, С—емкость настраивающего конденсатора в F. Заметные потери могут еще дополнительно ввести провода, соединяющие рамку и приемник.

Р. обычно настраивается на принимаемую волну при помощи переменного конденсатора, присоединяемого к ней непосредственно или через удлиняющие катушки самоиндукции, если прием происходит на волне, большей Л₀. Если принимается волна, близкая к λ_0ι или более короткая, то параллельно Р. и переменному конденсатору включают укорачивающие катушки самоиндукции. Для получения большей силы приема и более высокой избирательности следует стремиться к минимальной величине полных потерь при максимуме самоиндукции. Чем больше площадь витков Р., тем нормально также лучше эффект приема.

Избирательность можно увеличить особым экранированием Р., что часто применяется в радиокомпасах (смотрите). Экранирование состоит в том, что поверх обмотки Р. (призматической) навивается еще слой провода- на расстоянии 3—5 сантиметров от обмотки с таким же шагом, но с большим числом витков, так чтобы эта |

добавочная обмотка перекрывала обмотку Р. в ширину на 2—3 сантиметров с обеих сторон. Каждый виток этой обмотки разрезается, и между концами его делается небольшой зазор. Концы крепятся к изолирующей опоре. Такая конструкция понижает силу приема вследствие потерь в экране, и потому прием ведется с помощью супергетеродина, но избирательность значительно возрастает. Р. в соединении с антенной обладает односторонней направленностью (смотрите Кардиоидные схемы). Подробности о применении Р., об избирательности, характеристике направленного действия, о волновом коэф-те, погонной эквивалентной емкости, апериодич. Р. и прочие см. Замкнутая антенна. Пеленгатор, Гониометр и Направленное радио.

Лит.: Куксенко Π. Н., Направленный радиоприем, М., 1930; Баженов В. И., Основы теории радиоприема, М., 1930, стр. 177—197; Ф реймап И. Г., Курс радиотехники, изд. 2, М.—Л., 1928, стр. 423—428; С лея ян Л. Б., «ТиТбП», М„ 1923, 19, стр. 104; 1923, 22, стр. 436; 1925, 32, стр. 421; «СЭТ», Справочная книга для электротехников, Л., 1929, т. 4 (библиография); М esny R., Usage des cadres et ra-diogoniometrie, P., 1925; В a η n e i t z F., Taschenbucli der drahllosen Telegraphie u. Telephonie, B., 1927; Keen R., Wireless Direction Finding and Directional Reception, L., 1927. Л. Слепян.