Скелетно-щілинна антена: міфи та реальність. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени УКХ

Коментарі до статті

Якщо судити з іноземної радіоаматорської літератури, скелетно-щілинна антена користується популярністю на частотах понад 20 МГц. У статті, що публікується, зроблено спробу відповісти на запитання - наскільки заявлений в літературі її коефіцієнт спрямованої дії відповідає дійсності.

У книгах по УКХ антен неодноразово описувалася так звана скелетно-щілинна антена, причому всі без винятку публікації повідомляли про її дуже високі параметри, великий коефіцієнт спрямованої дії (КНД), широку смугу частот і зручність налаштування. Ідея антени запропонована Дж. Рамсеєм ще 1949 р. [1], її конструкція показана на рис.1, запозиченому з [2]. Активний елемент антени являє собою три паралельні напівхвильові диполі, розташовані в три поверхи один над одним. Для зменшення габаритів антени кінці верхнього та нижнього диполів зігнуті під прямим кутом у напрямку до середнього диполя та з'єднані з ним. Від нього вони й збуджуються.

Середній диполь зроблений розрізним і з'єднаний з чвертьхвильовою двопровідною лінією, що погоджує, одночасно служить для кріплення рефлектора. Рефлектор виконаний як у хвильового каналу у вигляді одиночного вібратора, електрична довжина якого трохи більша за напівхвилі. Розміри антени в довжинах хвиль та значення коефіцієнта укорочення k, що залежить від діаметра провідників (трубок) d, наведено на рис. 1. Переміщуючи точку живлення XX вздовж двопровідної лінії, можна змінювати вхідний опір антени від нульового (близько рефлектора) до 400 Ом (у точці YY біля активного елемента).

Розподіл струму активному елементі показано на рис. 2. Видно, що пучності (максимуми) струму розташовані якраз посередині горизонтальних частин елемента, утворюючи триповерхову синфазну систему. У вертикальних частинах активного елемента струми невеликі та спрямовані назустріч один одному. Крім того, тут знаходяться чотири вузли струму, тому випромінювання вертикальних частин у дальній зоні відсутнє. Нагадаємо, що у дальній зоні практично повністю формується діаграма спрямованості антени. Відстань до дальньої зони становить кілька довжин хвиль. Воно тим більше, що більше КНД антени.

Активний елемент скелетно-щілинної антени можна також розглядати як два квадрати, поєднані однією стороною та точками живлення. Однак у порівнянні з двома повнорозмірними квадратами периметр активного елемента скелетно-щілинної антени виходить дещо меншим, ймовірно через скорочення дії ємності між вертикальними провідниками елемента. Схожу антену запропонував К. Харченко [3], але в ній два квадрати запитані з кутів та поєднані точками живлення.

У простий скелетно-щілинної антени недостатньо ефективний рефлектор. Усунути цей недолік можна, виконавши рефлектор так само, як і активний елемент (у вигляді такої ж триповерхової конструкції вібраторів). Двопровідні лінії тепер вже не можна розмістити між елементами, але ніхто не заважає провести їх у площині кожного елемента до точки з нульовим потенціалом у середині нижнього горизонтального вібратора.

Те, що виходить після такої модифікації, зображено на рис. 3. Розміри самих елементів залишаються незмінними, а відстань між активним елементом та рефлектором зменшується до 0,18. Ця антена має ще одну гідність. Переміщаючи по двопровідних лініях перемички, що закорочують, елементи вдається підлаштовувати її на потрібну частоту, а пересуваючи перемичку рефлектора, легко налаштувати антену на максимальний КНД або відношення випромінювання вперед-назад.

Для такої двоелементної антени, описаної в [2 і 4], повідомляється про надзвичайно високий КНД 14...16 дБ! Якби друга з названих книг була не серйозним виданням, тоді ще можна було махнути рукою та не приймати цієї цифри всерйоз. Але ця книга загалом дуже хороша та майже не містить помилок. Її автор, звісно, ​​було випробувати все безліч наведених у ній конструкцій. Отже, якщо це помилка, то вона з'явилася раніше, в якихось інших виданнях, і знайти першоджерело тепер важко. Цілком зрозуміло, що синфазна система вібраторів має давати більший КНД, ніж одиночний вібратор, але питання – наскільки? Хоча у [2] на с. 100 і стверджується, що антена "...фактично є шестиелементної триповерхової синфазної", але вібратори виявляються досить близько один до одного, і до того ж укорочені. Це неминуче має зменшити ефективність. Таким чином, питань виявилося більше, ніж відповідей. До того ж, знайомі автору радіоаматори зібралися будувати саме таку антену на діапазон 10 метрів і вже готові були витратитися на матеріал, а він нині недешевий!

Щоб отримати ясну та чітку відповідь на питання про КНД, було проведено експеримент у діапазоні 432 МГц. Елементи були зігнуті відповідно до рис. 3 з відрізків емальованого мідного дроту діаметром 1,5 мм, з'єднання пропаяні, а провідники ліній у місцях встановлення замикаючих перемичок та приєднання кабелю зачищені від ізоляції. Вся конструкція була зібрана на дерев'яному каркасі із сухих тонких рейок. Кабель живлення проходив від точок живлення вздовж провідника двопровідної лінії, з яким з'єднувалася обплетення, вертикально вниз і підключався безпосередньо до виходу генератора стандартних сигналів. Індикатором поля служив напівхвильовий диполь із детектором та мікроамперметром. Він розташовувався на штативі на відстані кількох метрів від антени. Антена також закріплювалася на примітивному поворотному штативі, який дозволяв змінювати її орієнтацію.

Настроилася антена досить легко і швидко, просто максимум випромінювання в головному напрямку. При зазначених розмірах на частоті 432 МГц відстані перемичок, що замикають, від основи двопровідних ліній для налаштованої антени вийшли такими: у рефлектора - 43 мм, у активного елемента - 28 мм. Відстань до точки підключення 50-омного кабелю була 70 мм.

При налаштуванні на максимум КНД виявляється невелика задня пелюстка. Підстроїв рефлектор, його можна придушити практично повністю. Випромінювання вбік, вгору і вниз не було.

КНД, точніше виграш антени, рівний добутку КНД і ККД, визначався наступним чином: на індикаторі відзначався рівень сигналу, створюваний антеною в головному напрямку, потім замість антени до кабелю живлення приєднувався напівхвильовий диполь, розташований в тій же точці простору. Рівень сигналу від генератора підвищувався настільки, щоб отримати на індикаторі ті ж свідчення. Відрахована за атенюатором генератора зміна рівня сигналу чисельно дорівнює виграшу антени щодо напівхвильового диполя. Для цієї антени він дорівнював 7 dBd. Щодо ізотропного (всеспрямованого) випромінювача він буде на 2,15 dB більше і становитиме близько 9,2 dBi.

Зверніть увагу на літери d і i у позначенні децибелів - у літературі з антен так прийнято вказувати, щодо якого випромінювача виміряний КНД. Ширина діаграми спрямованості по половинній потужності становила горизонтальній площині (по азимуту) близько 60°, а вертикальній площині (по куту місця) близько 90°. Маючи ці дані, КНД можна розрахувати ще одним способом: тілесний кут, в який випромінює антена, дорівнює добутку лінійних кутів, що відповідають ширині діаграми і виражених у радіанах. Отримуємо значення близько 1,5 стерадіану. У той же час ізотропна антена випромінює в кут тілесний 4π, або 12,6 стерадіана. КНД за визначенням є відношенням цих тілесних кутів і становить 12,6/1,5 = 8,4 або 9,2 dBi.

Отримавши такий добрий збіг значень КНД, визначених двома методами, автор вирішив, що вимірювати більше вже нічого і з легким розчаруванням вкотре переконався, що чудес в антеній техніці не буває. Проте антена працює дуже добре і при невеликих габаритах (330×120×120 мм у діапазоні 432 МГц) забезпечує дуже пристойний виграш.

література

1. Rothammel К. Antennenbuch. Berlin: Militarrverlag der DDR, 1989.
2. Шейко В. П. Антени аматорських радіостанцій. - М.: ДТСААФ, 1962.
3. Харченко К. УКХ антени. - М.: ДТСААФ, 1969.
4. Родіонов В. М. Лінії передачі та антени УКХ. - М: Енергія, 1977 (МРБ).

Автор: Володимир Поляков (RA3AAE)

Дивіться інші статті розділу Антени УКХ.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву Борошно із бананової шкірки 07.10.2022 Американські дослідники зробили з бананової шкірки муку і додали її в тісто. Приготовлене ними печиво виявилося кориснішим для здоров'я, ніж печиво з пшеничного борошна. Щоб зробити борошно з бананової шкірки, дослідники висушили та подрібнили шкірку стиглих бананів у дрібний порошок. Змішавши борошно з вершковим маслом, сухим молоком, цукровою пудрою, олією і пшеничним борошном, спекли партію печива. Вчені виявили у борошні з бананової шкірки клітковину, магній, калій, антиоксиданти та інші важливі поживні речовини. Крім того, печиво, приготовлене з борошна з бананової шкірки, було корисніше для здоров'я, в ньому менше жиру та білка, більше фенолів і краще антиоксидантна активність, ніж у звичайному печиві.

Інші цікаві новини:

▪ У обладунках на пробіжку

▪ Натрій-іонні акумулятори

▪ Нейронний компас у мозку

▪ Коли вода п'янить

▪ На МКС подвоїли швидкість інтернету

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Зварювальне обладнання. Добірка статей

▪ стаття Чижик-пижик, де ти був? Крилатий вислів

▪ стаття До якого часу належить знамените Ring-a-ring о'roses? Детальна відповідь

▪ стаття Тимьян горбовий. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Багатоканальний підсилювальний пристрій. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Розпаювання роз'єму SCART. 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