Про антену П'ять восьмих лямбда. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Про антену П'ять восьмих лямбда. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени УКХ

Коментарі до статті

Правильне висловлювання може бути хибним. Це не каламбур, а констатація факту. Вирване з контексту правильне висловлювання може оманити, якщо, наприклад, не названі обмеження, у яких воно справедливо. Щось подібне, на думку автора цієї статті, сталося з характеристиками популярної антени 6λ/8.

У короткохвильовиків та ультракороткохвильовиків, а також серед власників Сі-Бі радіостанцій користується популярністю вертикальна антена довжиною 5λ/8. З радіоаматорської літератури та реклами добре відомо, що вертикальний випромінювач довжиною 5λ/8 дає максимально притиснуту до землі пелюсток діаграми спрямованості у вертикальній площині (в горизонтальній кругова діаграма) і тому володіє максимальним КНД. Найпростіший варіант антени зображено на рис. 1,а. Довжина випромінювача 5λ/8 не резонансна, тому доводять до Зλ/4 введенням в полотно випромінювача індуктивного елемента: котушки L або відрізка замкнутої лінії з електричною довжиною λ/8.

"Зворотний" струм з обплетення кабелю розтікається по чвертьхвильових противагах. Вони не беруть участь у випромінюванні, оскільки струми в них спрямовані у протилежні сторони. Відгинати противаги вниз не можна, тому що в цьому випадку електрична довжина антени збільшиться через вертикальну складову струму противаг, що згубно позначиться на діаграмі спрямованості. Часто нижній за малюнком висновок котушки індуктивності з'єднують із противагами. У цю ж точку підключають обплетення, а центральний провідник кабелю - до відведення котушки. У діапазоні 27 МГц противаги часто роблять коротше λ/4, відповідно збільшуючи індуктивність для налаштування антени резонанс.

Розподіл струму в антені показано на рис. 1, б. Воно з хорошою точністю може вважатися синусоїдальним. Діаграма спрямованості (рис. 1, в) має "нуль" під кутом до горизонту і непотрібна побічна пелюстка під ще більшим кутом. Ця пелюстка - плата за притиснутий до горизонту головний пелюсток і згаданий максимальний КНД. Ось, мабуть, коротко і все. що було відомо автору (так само, як і іншим радіоаматорам) про цю антену, і... викликало певне здивування.

Про антену П'ять восьмих лямбда

Не давав спокою нижня ділянка випромінювача, де струм спрямований у протилежний бік по відношенню до струму у верхній, напівхвильовій частині. Адже відомо, що діаграма спрямованості формується так: поля від кожного малого відрізка випромінювача підсумовуються в будь-якому напрямку з урахуванням їх амплітуд та фаз. У напрямку на обрій довжини шляхів поширення хвиль від усіх відрізків однакові і додаткового набігу фази немає. Поля від ділянок верхньої, напівхвильової частини антени синфазні і складаються по амплітуді, а поля від нижньої частини (де напрямок струму протилежний) протифазні і... віднімаються!

З цих міркувань виходило, що коротший - напівхвильовий вертикальний випромінювач повинен працювати краще, ніж вібратор довжиною 5λ/8. А якщо напрям струму в нижній ділянці випромінювача довжиною 5λ/8 будь-яким чином змінити на протилежне, він буде більш ефективним. Для підтвердження цього висновку можна було розрахувати КНД теоретично, або поставити відповідний експеримент. Але підозрюючи, що це все давно зроблено, автор вважав за краще вивчити старі літературні джерела. І що виявилося?

Вперше вертикальна антена-щогла довжиною 5λ/8 була описана С. Баллантайном ще в 1924 [1]. Вона розроблялася як середньохвильова радіомовна антифедінгова антена. Додатковим достоїнством цієї антени, що негайно стала дуже популярною, виявилося те, що вона дійсно створює в напрямку на горизонт максимальну напруженість поля, але лише в класі антен з природним (синусоїдальним) розподілом струму вздовж вібратора, розташованого безпосередньо над поверхнею, що ідеально проводить.

Першу частину твердження багато хто пам'ятає добре, а про другу частину автори статей у радіоаматорській літературі, мабуть, трошки призабули. У професійній ж повідомляється [2]: "Як особливі засоби є таким чином, щоб перевірити поточні за низьким рівнем пориву радіатора, чотири horizontal gain can be obtained...". Іншими словами, якщо реверсувати напрямок струму в нижній частині антени, вийде додатковий виграш у випромінюванні на горизонт. При цьому можна й надалі нарощувати довжину антени з метою збільшення виграшу. Нагадаємо, що у класичної антени довжиною 5λ/8 збільшувати довжину вже не можна, так як різко збільшується побічна пелюстка діаграми і зменшується головний.

Реверсувавши струм у нижній частині антени, доцільно збільшити її довжину ще на λ/8, щоб позбавитися узгоджувальної котушки. В результаті вийде добре відома синфазна колінеарна антена, запропонована ще 1911 р. інженером фірми "Марконі" Франкліном. Антена Франкліна є вертикальним провідом, розбитим на відрізки по півхвилі, між якими включені котушки (рис. 2,а) або чвертьхвильові лінії (рис. 2,6). У цих елементах і "заховані" зворотні напівхвилі струму. Струми ж у випромінюючих відрізках виявляються синфазними (рис. 2, в), що звужує діаграму і значно зменшує побічний пелюстка (рис. 2, г). Смуга пропускання такої антени – кілька відсотків.

Про антену П'ять восьмих лямбда

Динаміка зміни діаграми спрямованості зі збільшенням висоти антени та числа "поверхів" (за Франкліном) ілюструється рис. 3, запозиченим із (2).

Про антену П'ять восьмих лямбда

Діаграми наведені знову-таки для випадку землі, що ідеально проводить. Віднести ж ґрунт під антеною до провідників або діелектриків можна, обчисливши тангенс кута втрат (ставлення струмів провідності до струмів зміщення): tgδ = jnp/jcм = δ/ωεε0. У провідників він набагато більше одиниці, а у діелектриків набагато менше. Тангенс кута втрат залежить від частоти. Один і той же грунт буде близьким до провідника при роботі на середніх хвилях, а на високочастотних КВ діапазонах і на УКХ (діапазон частот, що нас цікавить!) виявиться діелектриком. А це змінить фазу відбиття від землі на зворотну, і в напрямку на обрій виявиться вже не максимум діаграми спрямованості, а мінімум. Головна пелюстка діаграми спрямованості в цьому випадку відривається від поверхні і прямує під деяким кутом до неї (тим меншим, ніж вище над землею встановлена антена).

Іншими словами, при роботі над провідною землею антена 5λ/8 дійсно перевершує напівхвильовий диполь. Пояснити це можна звуженням діаграми спрямованості через те, що основна випромінююча частина знаходиться вище над поверхнею, що компенсує зменшення поля через випромінювання нижньої частини. Якщо антена 5λ/8 розташована у відкритому просторі, то такої компенсації не відбудеться, зникає її перевага перед напівхвильовим диполем. Сказане меншою мірою відноситься до багатоповерхових антенних систем, складених з УКХ антен довжиною по 5λ/8. Рознесення на більшу відстань основних, напівхвильових випромінюючих відрізків, також як у випадку провідної землі, звужує діаграму та компенсує програш від випромінювання ділянок із зворотним струмом. Але й у цьому випадку виняток "зворотних" ділянок має дати виграш.

Не відомо, чи були суперечки між Баллантайном і Франкліном щодо переваг своїх антен. Скоріш за все ні. оскільки антени створювалися для абсолютно різних цілей. А ось серед радіоаматорів такі суперечки виникають неодноразово. Сподіваюся, що наведені у статті аргументи допоможуть у цих суперечках прихильникам синфазних антен. А практичний висновок, якого прийшов автор цих рядків, наступний. Якщо ви вирішили виготовити вертикальну ненаправлену антену і маєте при цьому можливість зробити її висотою більше λ/2, але менше λ, то найбільший позитивний ефект отримаєте не з антеною п'ять восьмих лямбда, а з антеною Франкліна (див. рис 2).

література

Ballantine S. На optimum transmitting wave length for vertical antenna over perfect Earth - Proc. IRE. 1924. December, p. 833.
Radio Engineering Handbook. Fifth ed McGraw-Hill. 1959. p. 20-24.

Автор: В.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

У Всесвіті виявлено 11 густонаселених систем 01.02.2012

Команда вчених, яка працює з даними з телескопа Kepler, повідомляє про відкриття 26 нових планет, що становлять 11 планетних систем. Кожна із систем включає від двох до п'яти планет різного "калібру": там є і невеликі планети, всього в 1,5 рази більше за Землю, і газові гіганти, що значно перевершують за габаритами Юпітер.

Розмір 15 виявлених планет знаходиться в діапазоні між Землею та Нептуном. У ході досліджень, запланованих на найближчий час, вчені планують з'ясувати, які планет мають тверду поверхню, а які є газовими гігантами. Найбільш віддалена з виявлених планет здійснює один оберт навколо своєї зірки за 143 земні дні, найменш віддалена - за 6 днів. Максимальне віддалення від зірки не перевищує відстані між Сонцем та Венерою.

Найбільш "густонаселена" система зірки Kepler-33 складається з п'яти планет розміром від 1,5 до 5 земних. При цьому всі п'ять розташовані дуже щільно до зірки: відстань від світила до найдальшої планети не перевищує дистанції між Сонцем та Меркурієм. Фахівці також виявили низку цікавих закономірностей. П'ять із одинадцяти систем - Kepler-25, -27, -30, -31 і -33 включають по дві планети, у яких період обертання внутрішньої вдвічі менший за період звернення зовнішньої. У чотирьох планетних системах - Kepler-23, -24, -28 та Kepler-32 орбіти пар планет співвідносяться як два до трьох. При такому розташуванні гравітаційні взаємодії між планетами посилюються, за рахунок чого швидкість руху по орбіті змінюється: одна планета з пари прискорюється, інша - уповільнює рух. Через деякий час взаємодія призводить до зворотного ефекту.

Існування 26 зазначених планет підтверджено повторними спостереженнями. Крім них у системах можуть розташовуватися й інші планети, існування яких поки що не підтверджено з тієї причини, що на один повний оберт навколо зірки вони витрачають значно більше часу.

Інші цікаві новини:

▪ Пристрій для контролю сновидінь

▪ Стабільний теплий світлодіод

▪ Готується вибух греблі

▪ Екстремальна камера Casio GZE-1

▪ Новий драйвер Ethernet з корекцією попередніх викривлень

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електрику. ПУЕ. Добірка статей

▪ стаття Хто може говорити: до побачення через прірву двох або трьох днів? Крилатий вислів

▪ статья Які характеристики людини слони можуть визначити за її голосом? Детальна відповідь

▪ стаття Механік автоколони. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Індикатори іскроутворення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Регулятор температури жала паяльника. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

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