Antena izotropică este o antenă teoretică de dimensiuni infinit de mici, care emite aceeași putere a semnalului în toate direcțiile. Modelul direcțional al unei astfel de antene este o sferă. O antenă izotropă poate fi comparată cu o lampă incandescentă mică plasată în centrul unei sfere mari. Lampa va lumina orice parte a suprafeței sferei, cu aceeași intensitate, iluminare. Această antenă nu există în natură, dar utilizarea acestui concept, este de multe ori foarte util în compararea câștigul altor antene cu un câștig de o antenă izotropă, care este luat ca 0 dBi, t.e.za punct de pornire.
Antene în spațiu liber.
Spațiu liber, acestea sunt condiții în care nu există nici o suprafață, nici valuri care reflectă. Antenele care există în viața reală întotdeauna radiază energia într-o direcție mai bună, iar unele chiar mai rău. De exemplu, un dipol care emite maxime de energie, în unghiuri drepte față de rețeaua antenei în planul azimutului. Datorită acestei caracteristici, dipolul are un factor de câștig de 2,15 dbi, deoarece este, de fapt, o antenă bidirecțională, spre deosebire de cea omnidirecțională, izotropă.
Antena deasupra solului.
Dacă punem un dipol nostru deasupra solului la o înălțime H = 0,5 lambda, figura 1, care are o reflectivitate, o porțiune de undă B, radiat de antena la un unghi la orizont, se afla în fază cu unda D, reflectată de la sol, rezultând , dublarea câmpul total la un anumit punct al emisferei, adică energia câmpului va crește cu 3 dB.
Deoarece, în direcția opusă (dipol radiază în două direcții), nu va fi la fel, putem presupune că câștigul total al creșterii dipol de 6 dB, în comparație cu dipol este situat în spațiu liber. Deoarece câștigul de dipol în spațiu liber radiator inițial izotrope mai câștig la 2.15 db, amplificarea un astfel de moment de dipol al pământului, ar fi 8,15 dbi (6dB + 2.15db) sau 6 dbd. Steaua DBD, indică faptul că antena dipol este comparată cu spațiul liber, iar semnul DBI, indică comparația cu o antenă izotropă. De fapt, amplificarea dipolului va fi oarecum mai mică, pentru că Pământul nu este un reflector ideal, un reflector pentru valuri. Există întotdeauna victime în pământ, ca urmare, nu toată energia reflectată de la sol, ci doar o parte din ea, și așa mai departe câmpul este într-o cantitate care nu să se dubleze, și va crește mai puțin de două ori.
Pentru a caracteriza calitatea terenului, dau masa
Cu datele care vor fi necesare pentru cei care doresc să modeleze antena, folosind programul EZNEC-3.
Tipul de teren. Conductivitate Calitate
La mare. Apă 81 5000.0 excel.
Apă proaspătă 80 1.0
Dealuri joase, 20 30,3 foarte cor.
Stepa 12 7.5 este bună.
Colinele mijlocii 13 6
Solul solului 13 5 mediu
Munți, dealuri abrupte 12-14 2 rău
Solul uscat cu nisip 10 2
Orașe, industr. zone 5 1 foarte rău
Orase grele. 3 0,1 industrie extrem de proastă
După cum se poate vedea din acest tabel, cea mai bună calitate a terenului este apa de mare. Cel mai grav este în orașe mari cu industria grea, pavaje mari de asfalt, de exemplu, Moscova, Sverdlovsk, Chelyabinsk etc.
Calitatea slabă a terenului, reduce curentul de radiație al antenei dvs., care, atunci când este emis, se întoarce la antenă pe o suprafață slab conducătoare. Și, după cum aflăm mai jos, curentul antenei determină diagrama sa, câștigul antenei.
La recepție, valul de intrare, care trece prin antena, induce un curent în el. Dar curentul trebuie să meargă fără pierdere în pământ și apoi să se întoarcă la sursă, adică La o stație radio care emite acest curent. Dacă pământul este rău, atunci o parte din curent va fi pierdut în pământ. Având în vedere că antena și pământul sunt un circuit conectat în serie, reducerea curentă datorată pierderilor la sol va determina o scădere inevitabilă a curentului din antena.
Pierderile la sol sunt înlocuite cu rezistența Rn, în circuitul circuitului serial, care servește ca echivalentul antenelor cu impedanță redusă. La această rezistență, ar trebui să adăugați, de asemenea, pierderi în firul antenei, contactele sale și, de asemenea, pierderile din izolatoarele pe care le conține antena. Această rezistență totală este Rn.
În figura 2, este prezentată calea generală a undei radiale cu polarizare verticală, cu o conexiune transcontinentală.
Radiata în punctul Un val care vine la ionosferă și reflectată de aceasta, ajunge la o antenă de recepție C. După trecerea prin antena și îndreptând-EMF curent merge la sol, și a trimis mai departe la sursa, adică, la punctul A. Se trece de-a lungul solului (arătat în fantomă), ajunge la ocean, și apoi se duce pe continent. Ajunși la continent, trece prin pământ și se întoarce la sursă. Totul, lanțul este închis. Vedem că curentul curge printr-o cale complexă. Cum puteți reduce pierderile curente, energia în acest fel? Există doar trei moduri de a face acest lucru:
Reduceți numărul de reflexii din ionosferă, deoarece pentru fiecare reflecție semnalul pierde aproximativ 20 dB. Acest lucru este realizat prin utilizarea de antene cu radiații presate la sol.
Reduceți rezistența pământului sau îmbunătățiți calitatea acestuia. Acest lucru se realizează prin metalizare (instilarea în conductorii radiali la sol 100-200 buc. Imediat sub antena) în pământ în apropierea antenei (raza de 0,5 lambda). De asemenea, puteți utiliza sare de masă obișnuită. Dacă solul este presărat cu sare (aproximativ 200-300 grame pe metru pătrat) în această rază și apoi bine vărsat cu apă, solul va crește considerabil conductivitatea. Puteți doar să aruncați pământul cu apă sărată. Cu toate acestea, acest lucru poate deteriora mediul, deoarece vegetația poate muri.
Reduceți pierderile din antena în sine. Selectați materialul radiatorului cu cea mai mică rezistență ohmică (în nici un caz nu trebuie să folosiți țevi din oțel pentru emițător). Folosiți izolații de înaltă calitate, disipați cu atenție toate contactele antenei.
Din cauza pierderilor din pământ, legătura dintre punctele A și B va fi mult mai bună, deoarece nu există o cale de curent pe pământul CB. Stațiile situate pe coasta oceanelor, mărilor, vor avea întotdeauna mult mai multe șanse de a stabili legături cu alte continente decât cu stația situată adânc în continent. După cum se poate observa din tabelul de mai sus, conductivitatea apei de mare este de o mie de ori mai bună decât conductivitatea calității medii a pământului. În consecință, pierderile curente vor fi mult mai puțin.
Antenele servesc la conversia energiei curenților de înaltă frecvență, la energia câmpului electromagnetic și înapoi, la recepție. Antenele primesc, transmit și primesc-transmite. Caracteristicile antenei sunt aceleași la primirea și transmiterea, astfel încât antena de transmisie poate fi folosită și ca antenă de recepție. Nu toate antenele receptoare pot fi utilizate ca antene de transmisie. ele sunt de dimensiuni mici, au eficiență scăzută, au o limitare a puterii admise, etc.
Dacă vom aduce tensiunea RF la antena de transmisie, figura 3, atunci curentul RF va curge în el și între diferitele puncte ale antenei va apărea o diferență de potențial.
În jurul antenei, în spațiu, se formează un câmp electromagnetic cu frecvența cu care alimentăm antena. Și aici, trebuie să facem o observație foarte importantă:
cât mai mult posibil, antena radiază partea firului prin care trece curentul maxim. În cazul unui dipol pe jumătate de undă, acesta va fi partea centrală a antenei. Ie modelul antenei este format din partea curentă a matricei antenei.
Trebuie să ne amintim acest lucru, ceea ce va contribui la luarea în considerare a acestui factor în viitor, la instalarea, proiectarea antenelor proprii.
Antenele se caracterizează prin polarizarea radiației undelor. În cazul în care firul antenei sau porțiunea curentă a benzii de antena este vertical, atunci polarizarea undei va fi pe verticală, orizontală și în cazul în care - orizontală. Dacă firul este poziționat oblic, polarizarea va fi amestecată, i. E. vertical orizontal. Polarizarea este importantă dacă valul pământului este conectat, adică în linia de vedere, la fel ca în acest caz, polarizarea radiației, venind la antena de recepție neschimbată. Dacă legătura este realizată cu reflexie din ionosferă, adică comunicații pe distanțe lungi, polarizarea de radiații dumneavoastră, nu contează corespondentului dvs., în calitate de unda reflectată de stratul ionosferei, vine la antena de recepție având o polarizare aleatoare, și poate fi schimbat rapid de la orizontală la verticală și vice-versa. Cu alte cuvinte, puteți emite și recepționa antena verticală având polarizare verticală, iar corespondentul va utiliza o antenă orizontală (dipol, Yagi, etc.) va avea absolut nici o importanță pentru a comunica.
Care sunt parametrii principali ai antenei? Să le privim mai detaliat.
2.4.1 Rezistența la radiațiile antenei este raportul dintre tensiunea U și curentul antindei (maxim) din antena
Rezistența la radiații depinde de amplasarea antenei în raport cu solul și obiectele din jur, precum și de dimensiunile sale geometrice. Rezistența teoretică a dipolului (în spațiu liber) este de 72 Ohm. În condiții reale de proximitate a pământului și a obiectelor din jur, rezistența radiației scade la 60-65 Ohm și mai mică.
2.4.2 Impedanta de intrare (impedanta) a antenei
Za = Risl + Rn + jXa
Unde Rn este rezistența la pierderi din conductoare pentru curenții de HF, scurgerea în izolatoarele de antenă, iar pentru verticale, pierderea în sol.
Reactanța antenei. La rezonanță, teoretic, reactanța este 0 (amintiți-vă rezonanța consecutivă). Curentul din antenă este maxim și radiația este maximă.
Rp este de la câteva ohmi, cu o calitate bună a solului, până la câteva zeci de ohmi, în cel mai rău. Antene cu polarizare orizontală, mai puțin dependentă de calitatea pământului și impedanța lor mai mare decât cea a canalelor verticale, astfel încât eficiența lor aproape de 1. verticală, care au dependență foarte mare de pe un teren, și care au o impedanță de 36.6 ohmi, au o eficiență mai mică de 1.
Exemplu: să presupunem că rezistența la pierderi este de 6 ohmi. Considerând că impedanța unui dipol, în realitate 60 Ω, se calculează eficiența
Și acum la fel pentru verticală
Pentru a reduce rezistența pierderilor la pământ, pentru verticale se folosesc, de obicei, radiale și, cu cât numărul lor este mai mare, cu atât rezistența la pierderi este mai mică.
2.4.4 Lățimea de bandă a antenei - o bandă în care antena menține o eficiență ridicată. Banda este de obicei determinată de VSWR = 2, adică dacă, de exemplu, avem la VSWR frecvența de rezonanță = 1,2, apoi modificarea frecvenței la o valoare care nu sunt încă SWR va crește la 2, în ambele sensuri de la frecvența de rezonanță, obținem lățimea transmiterea antenei. De exemplu, în jos am schimbat frecvența la 100kHz și în sus cu 150kHz. Banda, în acest caz va fi de 250 kHz. În această bandă, antena va funcționa foarte eficient.
Antena factor de calitate. Fiecare conductor are o valoare proprie a inductanței și a capacității distribuite, care sunt distribuite uniform pe întreaga lungime a conductorului. Acest conductor poate fi reprezentat sub forma unui circuit secvențial echivalent, lucrarea pe care am analizat-o deja. De ce, la urma urmei, este un contur consistent? Toate antenele sunt alimentate de curent, adică antene cu impedanță scăzută, de exemplu, prietenul nostru, un dipol pe jumătate de undă, la rezonanță, au un curent maxim. Știm deja că maximul curentului, în rezonanță, este caracteristic, numai pentru un circuit consecutiv. Frecvența de rezonanță a acestui circuit, după cum știm, determinate de valorile L și C. Valoarea pierderilor de rezistență RP- în circuit, într-o schemă de circuit echivalent pentru antena din figura 4 este înlocuită cu rezistența de radiație a antenei, de exemplu, dipol - 60 ohmi.
Una dintre caracteristicile circuitului este factorul Q. Este direct proporțională cu L și invers proporțională cu C.
Din formula, vedem că L mai mare, și mai jos C, cu atât mai mare este factorul de calitate și invers. Fizic, acest lucru înseamnă că mai gros firul antenei, cea mai mică inductanță și parazitare capacitate de mai sus la sol, ceea ce înseamnă că, în conformitate cu formula de mai jos Q a antenei. Antena, în acest caz, este mai largă. În profesionale de radio, care necesită o antenă de bandă foarte largă, în scopul de a reduce Q a antenei, antena web, format din câteva - 6 - 8, firele conectate în paralel, de exemplu, dipol Nadenenko. Ar trebui să fie, de asemenea, conștient de faptul că cu cât este mai mare rezistența la radiații antene, cu atât antena este mai largă. Din acest motiv, de exemplu, dipol pliat, a cărui rezistență de radiație este de 300 ohmi este o antenă de bandă largă și o lungime mai scurtă verticală mai puțin de un sfert lambda având doar 10 ohmi, va antena de bandă îngustă.
2.4.5 Diagrama de directivitate arată dependența intensității câmpului antenei pe direcție. Lățimea lobului principal al modelului de radiație - unghiul dintre direcția în care puterea antena radiată este redusă cu 3 dB sau de două ori (intensitatea câmpului scade până la 1,41 ori). Modelele de directivitate ale antenei sunt definite pentru două planuri: orizontale și verticale, acestea din urmă fiind cele mai importante pentru evaluarea performanțelor antenei. În figura 5 este prezentată o diagramă verticală, în plan vertical.
Punctele 1 și 2 determină lățimea modelului vertical, deoarece distanța de la punctul de radiație maximă cu -3 db.
Un punct foarte important:
DIAGRAMA ORIENTARE orice antenă, nu depinde de valoarea SWR în LINK.
Din SWR depinde doar gradul de coerență al cablului cu antena. Când primiți acest lucru, aceasta înseamnă ce parte din semnalul pe care îl pierdeți la recepție, din cauza neconcordanței cablului cu antena. La transmisie - ce parte a puterii veți pierde în cablu din același motiv.
SWR nu are niciun efect asupra modelului antenei.
2.4.6 Factorul de direcție - arată de câte ori puterea de radiație a antenei în direcția principală este mai mare decât puterea emisă de radiatorul izotrop.
2.4.7Otnoshenie înainte-înapoi și înainte și lateral - raportul dintre tensiunea sursei (tensiunea la bornele de intrare ale antenei, atunci când primesc) antena la orientarea sa maximă în poziția modelului direcțională a antenei, atunci când este rotit cu 180 de grade (înapoi) sau 90 de grade (lateral) . Figura 6, ca exemplu, prezintă modelul direcțional al unui dipol direcțional cu două elemente.
În această diagramă, raportul înainte-înapoi este de 18,17 db sau 3 puncte pe S-metru (Front / Sidelobe). Raportul este orientat spre lateral, aplicat modelului antenei azimutului.
Aceștia sunt parametrii principali ai antenelor cu care sunt caracterizați.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: