Укорочена УКХ-антена. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени УКХ

 Коментарі до статті

Книга "Любицькі антени коротких і ультракоротких хвиль" З. Беньковського та Е. Липинського [1] у багатьох радіоаматорів є настільним довідником. У розділі дипольних УКХ-антен її автори виділяють три основні групи: укорочені антени типу Уда-Яги, подовжені антени типу Уда-Яги та антенні системи, елементи яких виконані з дипольних антен.

Посилаючись на практику, автори дотримуються правила, якщо потрібні антени з посиленням 6...8 дБ, доцільно використовувати укорочені антени, довжина яких (l) менше довжини хвилі (λ). Такі антени можуть містити від двох до п'яти елементів. Правильно виконані двоелементні антени мають посилення 3...4 дБ, триелементні - 4...6 дБ, п'ятиелементні - 6...8 дБ.

Насправді нерідко максимальні результати дають саме компромісні розробки, який і є тип директорних антен "хвильовий канал" (вже згадані антени Уда-Яги). Ці антени не мають спеціальних збиральних ліній, а являють собою набір елементів: активного та пасивних вібраторів - рефлектора та одного або кількох директорів, які встановлені на одній спільній підставі, що проходить через точки нульових потенціалів складових елементів. Антени цього досить компактні і забезпечують отримання щодо великого коефіцієнта посилення та інших прийнятних параметрів при порівняно невеликих габаритах.

Описи більшості варіантів таких антен з різним числом комбінацій елементів та їх розташування опубліковані у літературі. З усіх типів антен вони виявилися найбільш доступними для всебічного впровадження на промисловому рівні та високоефективними "саморобками" у радіоаматорів.

У свою чергу, як одиночні елементи застосовується не тільки вібратор Герца, а також елементи російських винахідників - диполь Надененко та шлейф-вібратор Пістоль-корсу або рамкові антени та їх інтерпретації.

Автори статті пропонують увазі радіоаматорів більш ефективне, але поки що належним чином не представлене нестандартне технічне рішення антенного пристрою з відступом від практики використання однорідних активних елементів. Компромісними можуть бути не тільки складно синтезовані антенні системи з класичних вібраторів, але й вібратори, що їх складають.

Саме таким є пропонований пристрій – трикутно-петльова антена (ТПА). Вона призначена для використання як самостійної антени, так і в складі складних антенних пристроїв. Вона виконана як комбінації петлевих різнорідних вібраторів. При цьому, залежно від діапазону частот, що використовуються, антена може бути як дротяною, так і жорсткою конструкцією або виготовлена ​​на друкованій платі. Пропоноване технічне рішення універсально і може застосовуватися не тільки радіоаматорами, але і в пристроях професійної антеної техніки для роботи аж до сантиметрового діапазону як в радіозв'язку, так і в офісних і побутових бездротових мережах, що широко поширюються, і інших радіосистемах, де потрібні антени, що володіють односпрямованим.

Відправним для порівняльних досліджень щодо можливостей синтезу нової антени може бути відомий симетричний у вигляді двох паралельно розташованих лінійних провідників, що лежать в одній площині та мають об'єднані кінці, - шлейф-вібратор Пістолькорса [2].

Паралельні провідники утворюють симетричні напівпетлі – плечі вібратора щодо осі симетрії, що проходить через середини лінійних провідників. Загальна їх довжина можна порівняти з довжиною хвилі (λ_раб), а довжина плечей - близько її чверті (0,25λ_раб). Взлом живлення шлейф-вібратора є кінці провідників у розрізі середньої частини одного з лінійних провідників, а точка нульового потенціалу у середині другого провідника забезпечує кріплення пристрою без застосування ізолятора. Шлейф-вібратор при всіх позитивних характеристиках має коефіцієнт посилення, рівний одиниці, та ізотропну діаграму спрямованості у площині, перпендикулярній паралельним провідникам.

Відома трансформація петлевого вібратора в квадратну або інші форми рамок з периметром, що дорівнює довжині хвилі (λ_раб), з нижчим вхідним опором та з більш високим порівняно з шлейф-вібратором коефіцієнтом посилення. Це підтверджується даними таблиці "Параметри рамок різної форми", де у разі круглої форми коефіцієнт посилення стає рівним 3,49 дБ [3]. Рамкові антени подібних конструкцій, на відміну від шлейф-вібратора, забезпечують двосторонню спрямованість осьового випромінювання, перпендикулярну до площини рамки. Вони мають підвищений коефіцієнт посилення через більшу апертуру - "область захоплення" простору конструкцією полотна антени.

У той же час відомі складніші пристрої антен у комбінації з декількох однорідних рамкових активних вібраторів. Підвищеною ефективністю мають конструкції зигзагоподібних антен (Z-антен) Харченка, наприклад, з двох трикутних або ромбоподібних рамок. Провідники плечей цих антен мають довжину, порівнянну з 0,25λ_раб, А їх сумарна довжина можна порівняти з λ_раб. При цьому у випадку стандартних синфазних вібраторних решіток, у яких кількість пар точок живлення дорівнює числу вібраторів, що входять в ґрати, з'являються проблеми в їх узгодженні з фідером. Z-антена має одну пару точок живлення, до якої безпосередньо підключається фідер [4]. На відміну від звичайних класичних вібраторних антенних решіток, особливий просторовий рознесення провідників полотна зигзагоподібної антени з живленням від одного об'єднаного вузла живлення, до якого безпосередньо підключається фідер, утворює своєрідну плоску синфазну решітку та особливе збудження струмів у її провідниках.

Властиве зигзагоподібну антену збудження струмів у провідниках забезпечує роботу антени з одним вираженим видом поляризації та розширену смугу робочих частот. Збільшена апертура площинної антени забезпечує великий коефіцієнт посилення з двосторонньою спрямованістю випромінювання її осі, перпендикулярної площині рамок, а паралельне підключення вібраторів, периметр яких дорівнює λ_раб, до вузла живлення знижує вхідний опір антени до значень, порівнянних з хвильовими опорами використовуваних коаксіальних кабелів живлення ВЧ.

Наведена на рис. 1 нестандартна комбінація петлевого та рамкового вібраторів забезпечує реалізацію нової трикутно-петльової антени, але вже одностороннього випромінювання. При цьому й інші характеристики пропонованого інноваційного технічного рішення заслуговують на особливу увагу.

Рис. 1. Нестандартна комбінація петлевого та рамкового вібраторів

Порівняно з укороченими дипольними антенами ТПА має менші розміри по поздовжній осі та підвищений коефіцієнт посилення.

Конструкція забезпечує роботу випромінювання всіх провідників антенного устройства. Перший петлевий вібратор з боку напрямку прийому-передачі ТПА виконаний у формі рівнобедреного трикутника з точками живлення у вершині, з основою довжиною 0,4λ_раб і з бічними сторонами 0,3λ_раб кожна. Другий петлевий вібратор виконаний у формі шлейф-вібратора Пістолькорса з довжиною лінійних провідників, порівнянною з λ_раб. Петльові вібратори розміщені в одній площині, а підключення до вузла живлення провідників бокових сторін трикутного вібратора зроблено з їх перехрещуванням, тобто протифазно. Коаксіальний кабель живлення при жорсткій конструкції, наприклад, трубчастому варіанті провідників, прокладають з введенням через точку нульового потенціалу, тобто середину лінійного нерозрізаного провідника шлейф-вібратора Пістолькорса. У вузлі живлення обплетення кабелю підключають у розрізі до кінця одного провідника, а центральну жилу - до кінця іншого.

Антена працює в такий спосіб. При підключенні високочастотного генератора (див. рис. 1) точки живлення "а" і "b" вузла живлення 7 по провідникам 2 і 3 петлевого вібратора 1, так само як і по провідникам 5 і 6 петлевого вібратора 4, потечуть струми, назад пропорційні опорам ланцюгів. У провіднику 2 потече збільшений струм щодо провідників 5 і 6 через менший вхідний опір рамкового вібратора 1, ніж шлейф-вібратора 4, але випромінювання останнього буде збільшеним внаслідок двох близько розташованих провідників 5 і 6. При цьому через те, що в шлейф-вібратор 4 провідники 5 і 6 розташовані в безпосередній близькості один до одного, а в рівнобедреному трикутнику 1 провідник 2 підключений між провідниками бічних перехрещених сторін 3, то струми в провідниках 5 і 6 будуть синфазними з різницею по фазі щодо провідника 2. Це забезпечує при перехресному включенні фазове наближення до струмів, подібно до струмів у рефлекторі та активному вібраторі або в активному вібраторі та першому директорі антен Уда-Яги, але повністю за рахунок струмів провідності, на відміну від наведених, тобто більш слабких струмів у пасивних вібраторах антен Уда-Яги. З урахуванням того, що провідники шлейф-вібратора 5 і 6 рознесені у просторі на відстань, порівнянну з 0,2λ_раб, від провідника 2 на висоту рівнобедреного трикутника і паралельні, утворена просторова система випромінюючих провідників антеної решітки створює спрямоване випромінювання електромагнітного поля по осі 8, перпендикулярної розташування цих провідників.

Додатково до цього, струми в провідниках 3, розташованих симетрично, але під кутом до цієї осі, також випромінюють в простір електромагнітне поле, але з взаємною компенсацією зустрічних поздовжніх складових і інтегруються в загальне сумарне електромагнітне випромінюване поле односторонньо спрямованих поперечних складових. Таким чином, на відміну від випромінюючих систем зі сполучними лініями, у запропонованому технічному рішенні всі провідники 2, 3, 5 і 6 беруть участь у випромінюванні електромагнітного поля, забезпечуючи сумарне підвищення коефіцієнта спрямованої дії системи та ефективність її роботи.

Робота запропонованої антени була промодельована у програмі MMANA (рис. 2 та рис. 3) на частоті 300 МГц (довжина хвилі - 1 метр) для простоти та наочності при моделюванні та подальшому нормуванні розмірів. ТПА з довжиною, порівнянною з 0,2λ_рабмає секторну спрямованість з різною шириною діаграми спрямованості в площині розташування провідників вібраторів і в площині, перпендикулярній їй, c збільшеним коефіцієнтом посилення. Відношення прямого випромінювання до зворотного характеризує покращену просторову вибірковість, що відповідає шестиелементним антенам Уда-Яги з удвічі більшою довжиною траверси. Точки нульового потенціалу обох вібраторів можуть бути з'єднані із заземленою металевою несучою траверсою, що забезпечує захист від статичної електрики та грозозахист.

Мал. 2. Робота антени, промодельована у програмі MMANA, на частоті 300 МГц та довжині хвилі 1 метр

Мал. 3. Робота антени, промодельована у програмі MMANA, на частоті 300 МГц та довжині хвилі 1 метр

Для використання антен на радіоаматорських діапазонах 144 та 432 МГц будуть наочними візуальне порівняння конфігурацій та співвідношення розмірів розглянутої авторами книги [1] укороченої двоелементної антени (рис. 4) з версіями запропонованої ТПА (рис. 5) та ТПА з внутрішньо встановленим директором (рис. 6). 7). Чисельні значення параметрів цих антен зведені в таблиці, а графічно, найбільш наочно, електричні характеристики відображені у вигляді діаграм спрямованостей (відповідно до рис. 9-XNUMX).

Рис. 4. Укорочена двоелементна антена

Рис. 5. Укорочена УКХ-антена

Рис. 6. ТПА із внутрішньо встановленим директором

Рис. 7. Діаграма спрямованостей антени

Рис. 8. Діаграма спрямованостей антени

 
Рис. 9. Діаграма спрямованостей антени

Практична реалізація конструкції у вигляді самостійної антени аналогічна багаторазово описаній двоелементній антені "хвильовий канал, тільки з розгорнутим у площину розміщення вібраторів шлейф-вібратором. Підключення живлення здійснюється також відомим способом, коаксіальним кабелем, через точку нульового потенціалу всередині шлейф-вібратора без використання погоди пристроїв.

Таблиця

Виготовлення варіанта антени з директором також здійснюється подібно до описаної. Додатковий провідник розміщують між петлевим та лінійним вібраторами при строгому дотриманні його перерізу, місця встановлення та довжини. У разі використання інших матеріалів попередню перевірку можливостей антени необхідно змоделювати у програмі MMANA.

Файли для програми MMANA антен, які наведені в таблиці, можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/07/maa.zip.

література

1. Беньківський З., Липинський Е. Аматорські антени коротких і ультракоротких хвиль: Пер. з польськ. / Под ред. О. П. Фролова. - М: Радіо і зв'язок, 1983. - 480 с., іл.
2. Антени УКХ. Під. ред. Г. З. Айзенберг. У 2-х год. Ч. 1. - М: Зв'язок, 1977, с. 169, рис. 13.5.
3. Григоров І. Н. Все про антени. - М: ДКМ Прес, 2009, с. 66-69.
4. Харченко К. П. УКХ антени. - М: ІП РадіоСофт, 2009, с. 79-95, рис. 51, 63.

Автори: В. Мілкін, Н. Калітенков, В. Лебедєв, О. Шульженко

Дивіться інші статті розділу Антени УКХ.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву В Африці також можуть побудувати синхротрон 22.03.2015 Нині у світі налічується близько 50 синхрононів. Якщо не брати до уваги Антарктиди, Африка залишається єдиним континентом на Землі, де досі немає подібної установки. Можливо, незабаром цей недолік буде усунено - у листопаді у французькому комплексі European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) у Греноблі відбудеться міжнародна зустріч учених, під час якої буде обговорено будівництво першого африканського синхротрону. Синхротрон є одним із найпоширеніших видів циклічних прискорювачів частинок. Частинки, розігнані у прискорювачі до високих енергій, генеруватимуть рентгенівське випромінювання, яке вчені збираються використовувати у медичних та екологічних дослідженнях. На будівництво синхротрону планується витратити близько 200 мільйонів доларів, а запустити установку африканські дослідники мають намір не раніше як за 10 років. Будівництво та експлуатація прискорювача здійснюватиметься спільними зусиллями країн Африки, Європи та США, крім того, вчені сподіваються, що появу синхротрону в Африці має залучити на континент кваліфікованих науковців.

Інші цікаві новини:

▪ Мікросхема оптичного вимірювача дальності TI OPT3101

▪ Motorola навчить смартфони заліковувати тріщини на екрані

▪ DeLorean знову випускатиметься

▪ Акумулятор із паперу

▪ 400-канальна мікросхема-драйвер для дисплеїв з електронного паперу

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Аудіо та відеоспостереження. Добірка статей

▪ стаття Відеомонтаж. Основи для початківців. Мистецтво відео

▪ стаття Хто і коли забив в одному матчі одразу три м'ячі у свої ворота? Детальна відповідь

▪ стаття Художник-оформлювач ігрових ляльок театрально-видовищного підприємства. Посадова інструкція

▪ стаття Стабілізатор та сторож для вібраційного насоса. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Кабельні лінії напругою до 220 кВ. Підживлювальні пристрої та сигналізація тиску масла кабельних маслонаповнених ліній. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024