ANTENE DE STEEL
1. Definiție și concepte.
Asimetrice (pin) sunt antenele situate direct la sol (sau ecranul metalic) perpendicular (mai puțin frecvent oblice) pe suprafața sa.
Dacă presupunem că pământul conduce perfect și ia în considerare imaginea oglindă, atunci un vibrator asimetric poate fi considerat ca jumătate din vibratorul simetric echivalent (figura 1).
Rezistența radiației unui vibrator asimetric este jumătate față de aceea a unui vibrator simetric echivalent, deoarece pentru curenți identici primul radiază puterea de două ori mai mică (nu există radiație în jumătatea inferioară a spațiului) [1].
Impedanța de intrare a unui vibrator asimetric este jumătate față de un vibrator simetric echivalent, deoarece la aceleași curenți de alimentare prima tensiune de alimentare este de jumătate din dimensiunea (figura 1).
monopole Coeficientul direcțional de două ori mai mare decât cea a unei antene dipol echivalent, deoarece prima dublează densitatea de putere unghiulară la puterea radiației odnakovoy, deoarece toată puterea este emisă într-o jumătate de spațiu (Figura 2).
Toate acestea sunt valabile pentru un vibrator ideal asimetric, adică atunci când pământul este un dirijor ideal. Dacă pământul are proprietăți slabe de conducere, câmpul de radiație al vibratorului se schimbă. În plus, aceasta duce la o scădere a amplitudinii curentului în vibrator și, în consecință, la o creștere a rezistenței sale și la o scădere a puterii radiate. Solul este un dielectric cu o constantă dielectrică mare (aproape 80), ceea ce duce la o schimbare în lungimea electrică a dipolului imaginar, precum și la lungimea căii curenților de deplasare. Rezultatul este o distorsionare completă a modelului de radiație (creșterea petalelor și dispariția radiațiilor la unghiuri mici la orizont) și creșterea rezistenței sondei.
Din acest motiv, practic nu folosesc solul ca "pământ", ci folosesc teren artificial.
2. Pământul antenei biciului
Calculele teoretice arată că cele mai mari pierderi apar în zona cu o rază de 0.35 lungimi de undă, deci în această zonă este de dorit să "metalizăm" pământul: să conectăm firul radial împreună cu jumperi (Figura 3). Este foarte bine dacă această metalizare se realizează la întreaga distanță a contragreutăților.
Contragreutățile trebuie izolate de pământ. Dacă se află pe pământ, atunci lungimea lor electrică din umiditate nu va fi rezonantă pentru antena. Același lucru trebuie izolat de la sol și de la sfârșitul lor. Doar într-un singur caz nu este posibil să se izoleze capetele contrabalanselor de la sol: dacă sunt conectate în siguranță printr-un jumper (Fig.3).
Nu uitați niciodată că antena ideală de bici are o eficiență de 47%, iar eficiența antenei cu 3 contragreutăți este mai mică de 5%. Prin urmare, lucrul cu o antenă de bici cu trei contragreutăți, din cele 200 de wați furnizate la pin, 180 de wați (.) Sunt irosite în zadar, creând TVI în trecere. Multe procese din ionosferă sunt neliniare, adică reflectarea undelor radio începe, să zicem, cu puterea de intrare a antenei dvs. de 7 wați și nu se produce complet la 5 wați. Deci, pierdeți capabilitățile unice ale DX QSO, economisind sârmă pentru balanțe.
De asemenea, trebuie să ținem seama de distorsiunea modelului de radiație cu o cantitate mică de contragreutăți. Din sferic devine petală, care are o direcție de-a lungul contragreutăților. Problema găsirii numărului optim de contragreutăți a fost rezolvată de mine cu ajutorul unui computer. Soluția este prezentată în Fig. Se arată că numărul minim necesar de contragreutăți este 12. Cu mai multe dintre ele, eficiența crește încet. Contragreutățile trebuie să fie situate la aceeași distanță una față de cealaltă.
Unghiul amplasării lor în raport cu pinul trebuie să fie de la 90 ° la 1350. La unghiurile înalte și inferioare, eficiența și dc sunt reduse. distorsionat. Contragreutățile trebuie să fie cel puțin lungimea pivotului principal. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că curenții de polarizare care curg între pin și contra greutăți ocupă un anumit volum de spațiu care participă la formarea modelului de radiație. Reducerea lungimii contragreutăților și, în consecință, reducerea spațiului care servește formării doctorului științelor biologice. afectam semnificativ caracteristicile antenei. Cu aproximație mare putem spune că fiecare punct de pe pin are propriul punct pe contragreutate. Cu toate acestea, nu este nevoie să utilizați contragreutăți mai lungi decât pinul principal.
Contragreutățile și pinul trebuie să fie acoperite cu vopsea protectoare. Acest lucru este necesar pentru a se asigura că materialul din care se face antena nu este oxidat. Oxidarea conduce vibratoarele antena inutilizabilă datorită faptului că filmul subțire de oxid are o rezistență mare, precum și un efect de piele RF este puternic exprimat, energia transmițătorului este absorbită și disipată în căldură acest film.
Este foarte de dorit să folosiți vopseaua radar pentru acest scop (cea vopsită de locatori). O vopsea convențională conține particule de colorant care absorb energia RF. Dar, în cazuri extreme, puteți folosi vopsea obișnuită.
3. Dimensiunile vibratoarelor antenei de bici
După cum se știe, rezistența la radiație a antenei Risle este proporțională cu raportul L / d, unde L este lungimea și d este diametrul antenei. Cu cât raportul L / d este mai mic, cu atât este mai mare antena și cu atât este mai mare eficiența.
Trebuie remarcat faptul că atunci când se utilizează vibratoare groase, este afectat "efectul final". Se determină prin capacitatea dintre capetele vibratorului și sol. Din punct de vedere fizic, acest lucru se exprimă prin faptul că antena este obținută "mai mult" decât cea calculată. Pentru ao reduce, pinii de bandă largă au de obicei o formă conică. Calculele arată că grosimea minimă necesară a contragreutăților trebuie să fie
d este diametrul contragreutăților, D este diametrul pinului și n este numărul de contragreutăți.
Adesea, amatorii radio nu pot instala o sondă cu un sfert de undă și folosesc un știft care are dimensiuni mai mici. În principiu, puteți alinia pinul de orice lungime cu ajutorul dispozitivelor de potrivire. Cu toate acestea, știfturile scurte au o mică reactanță activă și mare [3] și vor fi potrivite foarte neoptimale (până la 90% din energie poate fi disipată pe dispozitivele compatibile). Și dacă încă mai folosim contragreutăți scurte, atunci eficiența unui astfel de sistem de antenă va fi foarte scăzută. Cu toate acestea, în comunicațiile mobile se utilizează adesea astfel de antene surogate. Dar acest lucru este doar pentru că alte tipuri de antene scurtate vor funcționa chiar mai rău!
4. Modele de directivitate ale antenelor de bici
Mulți sunt interesați de modul în care înălțimea pinului este afectată de modelul său de direcție în plan orizontal și dacă rezistența acestuia depinde de înălțimea suspensiei. Cel mai important rezultat [4] este că distribuția curenților în pin nu depinde de înălțimea suspensiei sale în prezența unui "teren" ideal. În practică, aceasta înseamnă că, la orice înălțime, pinul este, rezistența sa va fi constantă. Rezultatul general al soluției arată că, dacă pinul este reglat la rezonanță, capătul său inferior poate fi legat la pământ. În același timp, poate fi hrănit în orice moment.
Pe baza rezultatelor acestei concluzii importante, se creează antene de bici (antene de pavilion, antene magnetice), ale cărui capăt inferior este conectat la "sol" și care sunt alimentate prin potrivirea gama.
Diagramele planului vertical al știftului semicuplat sunt prezentate în Fig. Din această cifră se poate observa că cu cât crește antena, cu atât mai mult unghiul radiației către orizont. Aceasta se datorează faptului că valul emis de sonde și valul reflectat de pe pământ sunt adăugați. Dacă solul are proprietăți conductive slabe, modelul de radiație va fi apropiat de cel al sondei de deasupra solului. Ridicarea antenei la o înălțime mai mare decât lungimea de undă nu are sens. În acest caz, unghiul de radiație nu mai scade, dar lobii laterali din partea superioară încep să fie zdrobiți.
O altă caracteristică interesantă a pinilor, a căror înălțime este egală cu lungimea de undă și mai mult, trebuie amintită. Astfel de antene în comunicare profesională sunt folosite ca anti-decolorare [5]. Acest lucru înseamnă că o astfel de antenă va primi un semnal care vine cu o decolorare la un pin cu un sfert de undă sau un dipol fără probleme.
5. Se potrivesc antenele de bici
Figura 6
antena monopole Resistance având o grosime diferită, calculată folosind formula / 1 /: Ra = (1 + n2) .36n, unde n = ln (d / d1) / ln (d / d2).
Vibratoarele cu rază mare de acțiune sunt realizate din țevi groase, știfturi, plăci. Poate fi conic sau rombic, cilindric, solid și latticat (figura 7). Suprapunerea intervalului de frecvență de lucru depinde de raportul I / O. Cu cât este mai mică, cu atât este mai mare vibratorul. Toate antenele bine cunoscute UW4HW sunt un vibrator asimetric cu bandă largă, iar emițătorul vertical UA1DZ este un vibrator simetric cu bandă largă.
Antenele conice sunt un caz special al vibratoarelor cu bandă largă (figura 8).
Câmpul de radiație este creat de curenții care circulă în jurul conului, iar discul joacă rolul unui ecran și aproape nu emit. La unghiul de deschidere 600, cel mai mare factor de suprapunere al benzii este egal cu cinci, cu un KBW> 0,5 în alimentator cu o rezistență de undă de 50 ohmi. Lungimea maximă a undelor este de 3,6. Diagrama de directivitate a antenei cu disc cone KB și VHF este aproximativ aceeași cu cea a unui știft obișnuit. On KB variantă utilizată o antenă con fir (Fig.8b), în care, în loc de un con plat este utilizat un fir de ventilator, dar în loc de disc - sistemul de împământare al firelor radiale.
În mod separat, vreau să acordăm atenție antenei-catargului. Particularitatea acestor antene este că partea lor inferioară este împământată.
Antena de putere superioară (figura 9) este excitată de un alimentator căptușit în interiorul catargului. Acest lucru este important. DN este aceeași cu cea a unui știft convențional, dar pierderile datorate radiației și recepției sunt mai mari, deoarece undele radio sunt reflectate de la sol prin radiație.
Antena de putere medie (Figura 10) este un catarg în două părți, în mod succesiv excitat la punctele 1 și 2 de tensiune, care este alimentat prin alimentator pus în interiorul porțiunii inferioare. impedanta antenei la punctul de alimentare Ra = Rb / cos2kll, unde k - scurtarea coeficient, Rb - rezistența la punctul „pură“ în vibrator 3. Prin alegerea raportului intre 11 si 12, antena se poate alinia cu alimentator de putere. De o importanță fundamentală este faptul că alimentatorul trebuie să treacă în interiorul fundului antenei. Dezavantajul este dificultatea cu izolatorul pentru partea superioară a acestuia.
șunt de putere antenă (Fig.11) este acționat în paralel cu ajutorul unui șunt pentru a fi conectate la catarg, la o anumită înălțime 11. reactanțe De obicei de intrare inferioare și părțile superioare ale antenei sunt, respectiv inductive și capacitive și impedanța de intrare a antenei 1, la punctul echivalent cu circuit paralel. Prin selectarea valorii 11, este asigurată cea mai bună potrivire cu alimentatorul. Distribuția curenților este de așa natură încât atenuează parțial radiația antenei, astfel încât șuntul trebuie făcut la o dimensiune minimă. Realizarea clasică a sursei de alimentare cu șunt este potrivirea gamma.
Adesea, mai ales atunci când se construiesc antene pentru intervale de frecvență joasă, nu este posibilă poziționarea vibratoarelor pe verticală în raport cu solul. Dacă știftul este poziționat oblic față de sol, desenul direcțional va fi, desigur, distorsionat.
Este necesar să aveți cât mai multe contragreutăți în partea antenei care este înclinată. De asemenea, este necesar, dacă este posibil, ridicarea contragreutăților astfel încât să formeze un unghi de maximum 135 ° cu antena. Trebuie reținut faptul că o astfel de antenă este mai dificilă în reconciliere datorită prezenței unei componente reactive semnificative.
Referințe:
1. N.T.Bova, G.B. Rezinkov. Antene și dispozitive cu microunde; Kiev, Școala superioară, 1982.
2. NN Fedorov. Bazele electrodinamicii; M. Școala superioară, 1980.
3. Z. Benkovsky, E. Lipinsky. Antene de undă amateur scurte și ultrascurte; M., Radio și comunicare, 1983.
4. GZ Eisenberg. Antene cu undă scurtă; M. Radio și comunicare 1985.
5. GBBelotserkovsky. Bazele radiotehnicii și antene; M. Radio și comunicare, 1983.
I. GRIGOROV (UZ3ZK), 308015, Belgorod-15, PO Box 68.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: