|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Тридіапазонна спрямована антена Спайдер. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени КВ Ідея створення дуже легкої і портативної спрямованої KB антени, виготовленої з дроту і між телескопічними скло-пластиковими вудилищами, що розтягується, хоч і не нова, але все частіше привертає увагу радіоаматорів. Німецький короткохвильовик Корнеліус Поль (DF4SA) запропонував варіант конструкції, в якій на одній рамі з чотирьох вудлищ розміщено три дротяні антени "хвильовий канал" - дві триелементні на діапазони 20 і 15 метрів і одна чотириелементна на діапазон 10 метрів. Антена, незважаючи на портативність та невелику вагу, має дуже хороші характеристики по КНД та діаграмі спрямованості. Інтерес до антени DF4SA великий, тому з дозволу її творця ми наводимо опис "Спайдера". Вступ. "Спайдер" ("Павук") - це повнорозмірна тридіапазонна, дуже легка антена, побудована зі скло-пластикових вудок та дроту. Повна вага антени близько 5,5 кг робить її ідеальною для використання в польових умовах. Фотографія антени, піднятої на десятиметровій алюмінієвій щоглі, показано на рис. 1.
Для антени годяться будь-які легкі телескопічні щогли та поворотні пристрої від телевізійних антен. Вітрові навантаження на антену невеликі. Вона легко збирається та встановлюється однією людиною. Габарит складеної та упакованої антени не перевищує 1,2 м. Спрощений (директори та рефлектори в одній площині) ескіз її конструкції представлений на рис. 2.
За виграшем (посиленням) G та відношенням випромінювань вперед/назад (F/B) "Спайдер" не поступається іншим повнорозмірним антенам, у тому числі і стаціонарним. Допустима потужність випромінювання в безперервному режимі становить 2 кВт. Основні дані антени наведено у таблиці 1.
Головне завдання при встановленні антени - це підняти її на максимально можливу висоту. Антени навіть з малим виграшем, підняті на більшу висоту, дають кращий сигнал, ніж антени з більшим виграшем, але встановлені на малій висоті. Мала вага "Спайдера" полегшує його підйом на більшу висоту. Полегшується і вибір оптимального місця встановлення. Антену зручно використовувати у подорожах, встановлювати на вершинах навколишніх гір, на островах, вежах замків та маяків і навіть на будь-якому даху. Цим антена вигідно відрізняється від звичайних важких тридіапазонних "бімів". Складання антени проста, в конструкції не використовуються будь-які особливі складні елементи. Відсутність процедури налаштування робить антену доступною для новачків. Вартість матеріалів для виготовлення антени невелика, і можна ще заощадити на щоглі та поворотному пристрої. Розробці антени сприяло знайомство з оригінальним і витонченим рішенням Діка Берда (G4ZU), який запропонував свою "Пташину Яги" - триелементну антену "хвильовий канал" з V-подібно вигнутими дротяними директором та рефлектором. Її називають ще "Цибулю і стрілу". Однак у літературі був описів багатодіапазонних конструкцій, тому DF4SA довелося взятися за самостійну розробку. Після незліченних спроб комп'ютерного моделювання, нарешті, вдалося отримати віртуальну антену, яка б задовольняла поставленим вимогам. Залишалися конструктивні, механічні проблеми: антена повинна була бути легкою, але жорсткою, забезпечувати захист від вологи, мати електричні характеристики, що повторюються, незалежно від того, скільки разів її збирали і розбирали. Складання не мало бути складним і вимагати якихось особливих інструментів. Всі ці вимоги були виконані, і автор отримав велике задоволення, спостерігаючи, як антена легко винесла жорстокий шторм під час роботи зі СТЗЕЄ під час CQ WW CW CONTEST 2002 року. Основні принципи побудови антени. "Спайдер" - це хвильовий канал для діапазонів 10, 15 та 20 метрів. Вона утворена трьома ніби вкладеними одна в одну дротяними антенами, розтягнутими на загальній хрестовині ("павуці") зі склопластику. Ці антени, у свою чергу, містять три елементи для діапазону 20 метрів, три елементи для діапазону 15 метрів та чотири елементи для діапазону 10 метрів. Активний елемент антени складається з трьох індивідуальних диполів для діапазонів 20, 15 та 10 метрів, з'єднаних між собою лише в точці живлення. В результаті жодних котушок або контурів ("трапів") у конструкції антени не використовується. Для переходу від несиметричного коаксіального кабелю до симетричного диполя використано нескладний та широкосмуговий дросельний пристрій, запропонований W2DU. Це робить систему живлення дуже простою та надійною. Жодних фазуючих ліній або інших узгоджувальних пристроїв не потрібно. Загальний ескіз антени (вигляд зверху) та настановні розміри елементів (у сантиметрах) показані на рис. 3.
Довжини проводів (у сантиметрах) пасивних елементів антени наведено у таблиці 2.
Слід зазначити, що ці дані справедливі лише за виготовленні антени з мідного чи омедненного дроту діаметром 1 мм без ізоляції. Інші типи проводів, особливо ізольованих, вимагають деякої корекції розмірів елементів, що пов'язано зі зміною коефіцієнта укорочення, що залежить, у свою чергу, від швидкості поширення хвиль вздовж дроту. Корекція може бути необхідною і при використанні ізоляторів на кінцях дротів антени. Витримати точні розміри антени під час її виготовлення дуже важливо. Помилка навіть один сантиметр (!) призведе до зміни параметрів. Зі сказаного випливає, що проводи антени не повинні витягуватися під навантаженням. Найкраще використовувати обміднений сталевий дріт, дані про яку можна знайти в [1]. Коли перший екземпляр антени був виконаний зі звичайного м'якого мідного дроту з емалевою ізоляцією, деякі елементи при збиранні-розбиранні антени витягувалися навіть на 10 см, через що резонансні частоти "відходили" і діаграма спрямованості погіршувалась. Особливо страждало ставлення випромінювань уперед/назад. Конструкція активного елемента показано на рис. 4. Він складається із трьох диполів, які мають бути розташовані у вертикальній площині, суворо один над одним. Також як і у випадку інших багатодіапазонних диполів, чим далі вони розташовані один від одного, тим менша їхня взаємодія.
Відстань між верхнім диполем діапазону 20 метрів і нижнім диполем діапазону 10 метрів має бути близько 50 см. Також важливо, щоб диполь діапазону 10 метрів був протягнутий хоча б за кілька сантиметрів від склопластикової несучої труби. В іншому випадку КСВ може дещо змінюватися, коли склопластикове вудлище стане мокрим від дощу. Довжини диполів (у сантиметрах) наведено в таблиці 3.
Симетруючий пристрій ("балун") може бути дуже простим, оскільки вхідний опір антени в точках живлення вже близько 50 омам. Отже, жодного узгодження опорів не потрібно. Все, що потрібно, це перейти від несиметричного кабелю коаксіального живлення до симетричної антени. Тому замість тороїдального трансформатора виявилося можливим застосувати в цій антені простий дросель з коаксіального кабелю. Найпростіша версія дроселя з коаксіального кабелю - котушка з кількох витків (5...10) безпосередньо біля точки живлення. Однак робота такого дроселя сильно залежить від частоти, типу кабелю, діаметра і довжини котушки. Інша проблема виникає, якщо діаметр намотування менше допустимого для даного типу кабелю - з часом параметри кабелю погіршуються. Набагато найкраще рішення - використовувати коаксіальний дросель, описаний W2DU [2]. Треба взяти відрізок тонкого коаксіального кабелю і надіти на його зовнішню ізоляцію кілька (від 16 до 50, залежно від типу) феритових кілець, які ефективно збільшують повний опір для струмів, що протікають по зовнішній поверхні обплетення. Внаслідок чого ці струми значно зменшуються. Якщо використовувати відрізок кабелю з фторопластової (тефлонової) ізоляцією, то допустима потужність, що підводиться до антени, може досягати двох кіловат. Відрізок кабелю з надітими на нього феритовими кільцями поміщається у водонепроникну коробку, виконану з пластикового коробчатого профілю з кришкою. На одному кінці коробки монтується стандартний кабельний роз'єм типу S0239, на іншому – два болти для приєднання половинок активного елемента. Конструкція симетруючого пристрою зі знятою кришкою показана на рис. 5.
Пристрій виконує ще одну функцію: прикріплений до щогли, він піднімає точку живлення активного елемента над центральним з'єднанням склопластикових елементів. Конструкція антени. Її основою є центральне з'єднання, показане на рис. 6.
Воно виготовляється з двох квадратних пластин листового дюралюмінію і чотирьох відрізків труб (рис. 7), в які вставляють склопластикові елементи.
Труби затискаються між пластинами вісьмома гвинтами, довгасті отвори в пластинах дозволяють відрегулювати з'єднання під конкретний діаметр щогли, який може бути від 30 до 60 мм. З'єднання додатково жорстко кріпиться до щогли відрізком П-образного профілю дюралюмінієвого (він прикріплений двома болтами до верхньої пластини) і U-подібним хомутом з гайками. Конструкція центрального вузла забезпечує розташування центру ваги антени точно по осі щогли, що зменшує навантаження на щоглу і поворотний пристрій. Несучі склопластикові елементи довжиною по 5 м є нижніми секціями дев'ятиметрових склопластикових вудилищ. Для надання жорсткості всієї несучої конструкції використано ряд розтяжок, виготовлених з кевларової струни діаметром 1,5 мм - метод добре відомий з часів вітрильного флоту. Струм витримує на розрив до 150 кг. Кевлар хороший тим, що він практично не розтягується, і антена зберігає свою форму при обертанні та при значних вітрових навантаженнях. Конфігурація розтяжок показано на рис. 8. Для їх кріплення рекомендується використовувати вітрильні вузли, які добре тримають навантаження та легко розв'язуються при демонтажі антени.
Після складання несучої конструкції до неї легко і швидко приєднуються дротяні елементи. У місцях їх вигину, а також на кінцях на елементи надягають короткі відрізки пластикових ізоляційних трубочок. Результати та технічні дані. Антена була піднята на десятиметровій щоглі у відкритому місці, і її параметри були ретельно виміряні. Виявилося, що використані сталеві обміднені проводи діаметром 1 мм не вимагають введення коефіцієнта укорочення, і дані, отримані при комп'ютерному моделюванні, можна використовувати безпосередньо при виготовленні антени. Виявилося також, що ізолятори на кінцях проводів (поліамідні трубочки довжиною 4 см, заповнені епоксидною смолою) помітно впливають на резонансну частоту елементів, знижуючи приблизно на 100...200 кГц. Цей ефект треба брати до уваги, відповідно вкорочуючи дроти. Результати вимірювань виграшу та відношення випромінювань вперед/назад і вперед/вбік наведено у таблиці 4. Значення виграшу наведено щодо ізотропного випромінювача, а у дужках – щодо диполя. Отримано приблизно такі самі значення, як і для типової сучасної тридіапазонної антени з довжиною несучої траверси (буму) 6...7 м.
Значення відношення випромінювань вперед/вбік дещо менше, що обумовлено тим, що активні елементи не лежать в одній горизонтальній площині з пасивними. Однак у цьому є і деяка перевага: при пошуку по діапазону оператор, хоч і слабко, але чує сигнали, що надходять з інших напрямків. Як приклад на рис. 9,а наведені діаграми спрямованості антени на частоті 14,12 МГц в азимутальній та вертикальній площинах, розраховані за допомогою програми моделювання антени NEC. Розрахунок зроблений для висоти встановлення антени 10м над поверхнею Землі. На рис. 9,б дані аналогічні діаграми спрямованості при встановленні антени на висоті 20 м. Графіки рис. 9, показують залежності виграшу і відношення випромінювань вперед/назад від частоти.
При польовій роботі в різних експедиціях "Спайдер" повністю виправдав сподівання, що покладалися на нього. Подальшу інформацію про антену та детальний опис технології її виготовлення можна знайти на сайті DF4SA [3]. Деякі корисні обговорення конструкції, а також переклад опису іншими мовами є на сайті [4]. Антена моделювалася за допомогою програми моделювання антен MMANA. Отримані результати мало відрізняються від наведених вище. література
Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024 Приміальна клавіатура Seneca
05.05.2024 Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024
▪ Ємний та міцний графеновий іоністор ▪ Біоелектроніка з харчуванням від людини ▪ Скоро буде оптична заміна USB ▪ Штучний інтелект відрізнить оригінал картини від підробки
▪ розділ сайту Радіоуправління. Добірка статей ▪ стаття Караоке. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Що таке гемоглобін? Детальна відповідь ▪ стаття Взуття з ремонту взуття. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Телугуйські прислів'я та приказки. Велика добірка
Коментарі до статті: Володимир Здорово! Спасибі за інформацію!
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page