Antena Móvel - Considerações na Instalação, Localização e Perdas

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 A Instalação de Antenas Móveis.

 Ao selecionar uma antena móvel, há vários fatores que afetam significativamente o desempenho final da antena.

 Requisitos de ganho, tipo elétrico, disponibilidade do plano terra, estilo e posicionamento de montagem, tipo de cabo coaxial e classificações de perda, tamanho físico, aparência e ambiente adjacente são questões a serem tratadas para garantir o máximo desempenho na instalação de antena móvel.

 O tipo elétrico ou design da antena móvel é comumente referido em termos de seu comprimento de onda: 1/4 de onda, 1/2 onda, 5/8 de onda, etc.


 Cada tipo elétrico tem um padrão de irradiação específico a ser considerado ao selecionar uma antena móvel. 

 Por exemplo, o sinal irradiado de uma antena de 1/4 de onda é direcionado mais verticalmente, tornando-o ideal em ambientes urbanos onde os edifícios podem obstruir o sinal.
  
 Uma antena móvel colinear de 5 dB é projetada para direcionar o sinal mais para o horizonte.

 Este tipo de antena é ideal para regiões geograficamente planas, onde a cobertura de sinal é escassa.
 

  A disponibilidade do plano terra é outro fator crítico no desempenho de uma antena móvel que deve ser considerado ao determinar a localização e o tipo da antena.

 Os requisitos do plano terra variam de acordo com o tipo de antena móvel e a frequência de operação.
  
 Uma antena típica de 5/8 de onda em 150 MHz requer um plano de terra de pelo menos 106,68 cm de diâmetro.

 Em 450 MHz, é necessário um plano terra de 38,1 cm de diâmetro. Em 800 MHz, um mínimo de 20,32 cm é considerado suficiente.

 Em termos de montagem de antenas móveis em um veículo, há cinco locais gerais: teto, pára-lama dianteiro, pára-lama traseiro, porta-malas e vidro traseiro (embora outros locais de montagem em vidro possam ser usados).
  
 Destes, o centro do teto de um automóvel é considerado a melhor opção para instalar/por antenas móveis, seguido pelo centro da tampa do porta-malas, os parachoques e depois a montagem no vidro.

 Esta classificação é determinada pela quantidade de plano de terra proporcionada pelo posicionamento e afastamento da obstrução (isto é, a linha do teto).

 O centro do teto é considerado o local de montagem ideal, desde que o teto seja de metal.
 
 O diagrama abaixo ilustra a perda efetiva (em 800MHz) devido ao plano terra simétrico insuficiente.

Antenas Móveis Posições


01. Montagem Permanente - Centro do teto: 0,0 dB
02. Suporte Magnético - Centro do teto: -0,02 dB
03. Montagem Magnética - Canto do teto: -0,02 dB
04. Montagem no Vidro - Centro Superior: -0,5 dB
05. No Suporte de Vidro - Centro Médio: -1,2 dB
06. Montagem no Vidro - Centro Inferior: -3,0 dB
07. Montagem Magnética - Canto do Tronco: -3,4 dB
08. Suporte Magnético - Centro Tronco: -2,1 dB
09. Montagem Permanente - Centro Tronco: -2,8 dB
10. Montagem em Lábio Tronco - Centro Tronco: -2,8 dB
11. Suporte Magnético - Canto do Capô: -2,4 dB 


 Uma instalação bem sucedida

 Uma instalação bem-sucedida significa que todas as instruções do produto são lidas, as ferramentas certas estão disponíveis e as melhores práticas aplicadas.

 Abaixo estão algumas dicas para garantir que sua antena funcione conforme especificado.

 Montagens de NMO: Uma maneira de garantir o aterramento adequado do sistema de antena é limpar a tinta na parte inferior da superfície de montagem, como o teto ou o porta-malas, com uma lixa de grão médio ou outra por outros meios.

 O suporte de montagem NMO é projetado para “cortar” a tinta, no entanto, a espessura da tinta e o torque de montagem aplicado total podem tornar as condições em que o aterramento é insuficiente.

 O VSWR da antena montada é o principal indicador de que o aterramento é pobre.

 Suportes de vidro: Os suportes de vidro têm instruções muito específicas para preparar o vidro para uma antena de vidro e devem ser seguidos rigorosamente.

 As instruções mais importantes são limpar o vidro evitando produtos à base de amônia, a temperatura do vidro deve estar próxima à temperatura ambiente (25 graus), e após a instalação, o chicote deve permanecer desligado e o suporte seco por 24-72 horas.

 Ao preparar e instalar corretamente, você pode ficar tranquilo sabendo que sua antena não irá a lugar algum.

 Ajuste: Muitos usuários confiam que os gráficos de corte fornecidos com uma antena são absolutos. Deve ser reforçado que os gráficos de corte são diretrizes.

 O tamanho do plano terra (um carro versus uma van), os locais de montagem da antena (o teto versus o porta-malas) e até mesmo os tipos de montagem (montagem permanente no teto versus montagem magnética versus porta-malas) têm impacto na sintonia de uma antena.

 Usar o gráfico de corte com um medidor econômico de SWR ajudará a garantir que a antena seja sintonizada corretamente.
 

Amplificador Linear FM 30W

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  Um amplificador de RF de média potência para FM é sempre essencial para o amador que quer reforçar pequenos transmissores, que provavelmente já montou!

 O presente circuito tem potência 25-30W, com entrada de 4-5 W.

  Como aparece no desenho analítico, o amplificador é fabricado com o TR1 transistor do tipo ΒLY89 da Phillips.

  O transistor é especificamente projetado para a operação em frequências de até 175ΜHz, com resultados muito bons. Suas características especiais aparecem abaixo:


· Tensão de operação: 18V

· Corrente do coletor: máximo de 3 5

· Ganho: Max 10dB

· Potência de Saída: 25-30 W

· Saída (ordem C):> 60%



  Os capacitores variáveis ​​C1, C2, com o indutor L1, constituem o circuito de coordenada que se adapta a saída do transmissor com o amplificador RF.

  O circuito foi calculado adequadamente, de forma a cobrir toda a banda FM com o maior rendimento possível.


  O indutor RFC1 polariza o transistor, de modo que funcione em modo C, isto é, com maior saída.


  O Indutor L2 no coletor de TR1 constitui a carga do amplificador, enquanto que o RFC2 evita a fuga de RF na linha de alimentação. O capacitor C2 e a resistência R1, protege o circuito contra auto polarização.






  O circuito de ajuste da saída, que é constituído pelo indutor L2 e os capacitores variáveis ​​C3 e C4, adapta a saída do amplificador de RF com a fase seguinte, que pode ser um amplificador de RF de potência elevada (> 100 W) ou uma antena. 











Lista de peças:


C1, C2, C3, C4 = 10 - 80pF

C 5 = 10nF

C6 = 1000pF

C7 = 100nF

C8 = 2200mF/35V

L1 = 1 volta com diâmetro de 10 mm, 1 mm

L2 = 7 voltas com diâmetro de 10 mm, 0,8 mm

L3 = 3 voltas com diâmetro de 10 mm, 1 mm
TR1 = BLY89

RFC = RF TSOK



  Se todos eles são inclui, você conecta a saída de seu transmissor (3-4W) na entrada do amplificador.

  A saída do amplificador você deverá conectar em uma carga (carga fantasma) ou na antena, através de um cabo de 50 ohms.

  Deve ser fornecido de 11-15V ao seu amplificador. A Fonte de alimentação deve fornece 20A real.

  Regular o capacitor variável 4 (C1-C4), até você obter a maior indicação de potência na saída. O amplificador está pronto.

  Nota: O TR1 precisa de um dissipador com dimensões de 5x10cm para operação livre de problemas. Este parafuso do dissipador do TR1 pode ser sem isoladores, se seu parafuso central tiver isolamento elétrico dos pinos restante.

Transmissor FM 5W PLL

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 De fácil construção, este transmissor de FM PLL proporciona alta qualidade com potência de saída típica de 5 W e sem nessecidade de ajustes.

 




  O transmissor inclui entrada RDS / SCA e entrada de Áudio MPX com pré-enfase opcional. Pode ser usado com ou sem codificador estéreo.


 O ajuste sobre a banda FM é fornecido por dois botões que controlam o PLL de duas velocidades. O transmissor também pode funcionar sem o visor LCD.


  É altamente recomendado ter experiência com montagens de dispositivos deste tipo.


Características


  Tensão de alimentação 11-13,8 V (estabilizada ou de uma bateria)


  Corrente de fornecimento até 1,2 A


  Faixa de freqüência padrão 87,5-107,9 MHz


 Sensibilidade de entrada de áudio / MPX 2 V pp (para desvio de freq de 75 kHz)

  Sensibilidade de entrada RDS / SCA 0,2 V pp (para desvio de freq de 7,5 kHz)


Dimensões da placa 109 x 54 mm

  A tabela seguinte mostra a potência de saída típica em 90 MHz para diferentes tensões de alimentação e transistores de saída.


 Alimentação              PCI simples              PCI dupla face

  
                            2SC1971    2N3553     2SC1971   2N3553
12 V                         4 W          1 W             5 W        1,5 W
13,8 V                      5 W         1,5 W            7 W          2 W


Esquema Elétrico



Lista de Componentes:

Q1 - BF240
Q2 - BFG135 (BFG235)
Q3 - 2SC1971 (2N3553) + dissipador de calor
Q4 - BC547B
D1 - SB260 (1N5822, 1N581x)
D2, D3 - BBY40 (BBY31)
D4 - LED 5mm


U1 - 78L09
U2 - TSA5511 (TSA5512, SDA3202) no soquete DIL
U3 - PIC16F627A na tomada DIL (programada)
U4 - 78L05


R1, R2, R11, R17, R20 - 10k
R3, R21 - 270R
R4, R10 - 4k7
R5, R7, R12, R13, R16 - 680R
R6, R14 - 18k
R8 - 47R (33R se Q2 é BFG235)
R9 - 18R
R15 - 33k
R18 - 3k3
R19 - 100k smd 1206
R22 - 91R
R23 - trimmer 5k mini


C1, C4, C9, C12, C13, C14, C15, C30, C31, C32, C33, C35 - 10n smd 1206 (C)
C2, C20 - 15p (C)
C3 - 10p (C) (15 p se a PCB for de um lado)
C5, C22 - 330p (C)
C6, C28, C29, C34 - 100u / 10V (E)
C7, C26 - 10u / 35V (E)
C8, C17 - 22p (C)
C10, C16, C23, C24 - 47p (C)
C11, C27 - 100n (C)
C18 - cap. aparador 50p
C19 - 470u / 16V (E)
C21 - 4u7 / 50V (E)
C25 - 3n3 (P)
C36 - 27p (C)


L1 - 3,5 liga em 7 mm de diâmetro


L2 - 1uH / 815mA choke, ou cerca de 10 voltas de fio fino em um mini núcleo de ferrite


L3 - 2,5 liga 6 mm de diâmetro (4,5 voltas se Q3 for 2N3553)
L4, L5 - 3.5 liga 6 mm de diâmetro, comprimento da bobina 5 mm


Y1 - cristal 6,4 MHz ou 3,2 MHz
TR1 - transformador ferrite de rf  2: 1 (3: 1 se Q3 for 2N3553), veja o texto
SW1, SW2 - botão mini
J1, J2, J3 - Conector BNC de 90 graus.
J4 - conector de fonte de alimentação
J5 - HD44780 Conector padrão LCD, 2x8 ou 2x16 caracteres
J6, J7 - jumper


Informação adicional


  Para um passo de sintonia de 0,05 MHz é necessário um cristal de 3,2 MHz. Em outro caso, um cristal de 6,4 MHz fará um bom trabalho (passo de sintonia 0,1 MHz).


 Qualquer outro cristal não pode ser usado.

  Todas as bobinas com núcleo a ar (exceto a L2) por um fio de 0,8 mm.

  A carcaça Y1 deve estar ligado ao terra!


  Certifique-se de que os terminais Q3 são tão curtos quanto possível (cerca de 2-3 mm acima da placa). O dissipador de calor do 2N3553 não deve ser ligado ao terra!

  Tenha cuidado ao soldar capacitores smd!

  Para fazer o transformador TR1, use um número especificado de voltas no lado primário e uma vez no lado secundário.


 O fio secundário deve ser bastante espesso, mas o primário pode ser mais fino. Ferrite de 2 furos (material 61 ou N1). A imagem explica tudo:






  Alternativamente, use duas contas de ferrite comuns colocadas lado a lado, algo como na imagem:






  Tenha cuidado ao dobrar os terminais do 2SC1971 - você pode corromper sua estrutura interna! Ou deixe os terminais retos e use outro dissipador de calor adequado.






Software de controle para U3 (Firmware).

  O software para U3 é fornecido para download aqui: plltsa.zip (versão 1.3). Leia primeiro o texto da licença incluído.


  O programador PIC gratuito adequado é, por exemplo, encotrado aqui: http://www.members.aon.at/electronics/pic/picpgm/.


  Modificações de software incluídas: pll64.hex - cristal de 6,4 MHz, pll32.hex - 3,2 MHz de cristal, pll.asm - para quaisquer alterações.


Fusíveis: WDT: Ativado, OSC: INTRC-I / O, MCLRE: E / S.

  Use os botões para definir a freqüência. Após alguns segundos de inatividade, a frequência é sintonizada e armazenada na EEPROM (ícone do disquete).



 Finalmente, os botões estão bloqueados (ícone da tecla) para evitar mudanças de freqüência indesejadas. Desbloqueie pressionando qualquer botão por mais tempo.

  A tela e o LED indicam o estado PLL em bloqueio. Este estado também é fornecido no pino 1 de U3. Pode ser usado para controle do amplificador de potência adicional.



 Quando o estado de bloqueio é indicado, o PLL é comutado para baixa velocidade para uma resposta de frequência de áudio baixa, máxima e plana.

Colocando em funcionamento


 


  Após a montagem completa das peças:

  Certifique-se de que não haja curtos nas trilhas ou pinos adjacentes.


  Verifique a orientação das polaridades dos capacitores eletrolíticos e dos semicondutores.


  Ligue em uma carga fantasma e conecte-o temporariamente ao conector da antena. Use, por exemplo, 2 ou 3 lâmpadas (24V / 170mA ou 24V / 3W) em paralelo (veja a imagem).




  Comece com uma tensão de alimentação menor, por exemplo, 9 V. As lâmpadas devem brilhar um pouco.


 
Está OK e você pode aumentar a tensão de alimentação para 12 V. Ajuste C18 até obter a potência de saída máxima (ajuste de impedância). Ajuste o contraste do LCD direito em R23.

  Agora, a bobina L1 deve ser ajustada pelo alongamento ou compressão das voltas. Isso afeta a posição de freqüência da banda, que é o PLL capaz de sintonizar.


Sintonize 107,9 MHz usando os botões.


  Meça a tensão de sintonia no coletor Q4. Ajuste a tensão de sintonia para 7,5 V ajustando o L1.


Pronto.


  Agora sintonize-se a 105 MHz e ajuste C18 até a máxima potência de saída finalmente. Neste ponto, use cerca de 10 metros de cabo coaxial entre o transmissor e a carga fantasma!

  Se você tiver um problema com estabilidade / oscilações espúrias (muito improvável se você usou componentes e procedimentos padrão), você pode:


diminuir o valor R7 ou R9
aumentar o valor de R8
diminuir a tensão de alimentação
use outro material para TR1


  Se você deseja alterar a potência de saída, pode fazê-lo alterando o valor R8. Não use valores menores do que os mencionados na lista parcial!

PCI

  Você pode escolher entre PCI de um lado (apenas camada inferior) e PCI de frente e verso na camada superior do chão.


 A diferença está na potência de saída. O PCI de dois lados dá maior potência de saída (esse fato não é tão interessante na questão do RF).

 

Posição dos Componentes.


Parte inferior.

Parte superior (opcional).

  As dimensões da placa são de 109 x 54 mm. Se utilizar PCI de dupla face, não se esqueça de soldar os pinos de terra das chaves também do lado superior (principalmente Q3, TR1, U1, D1, U4, SW1, SW2, R3, R8, C11).


Gráfico de perfuração                                                     Quantidade de diâmetro

      0,8 mm                                                            151
      1,0 mm                                                              50
      1,5 mm                                                              10
      2,0 mm                                                                6
      2,5 mm                                                                3
      3,2 mm                                                                3


PCB de dois lados, 2SC1971.

PCB de um lado 2N3553.


Parte inferior com peças de smd.

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