УКХ-антена з J-узгодженням. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени УКХ

 Коментарі до статті

Ця антена давно і цілком заслужено користується популярністю у радіоаматорів. Конструкція її проста, вона легко налаштовується та узгоджується з фідером з будь-яким хвильовим опором. Однак великі розміри (загальна довжина дорівнює 0,75λ) ускладнюють її використання на КВ-діапазонах. Натомість в УКХ-діапазонах вона застосовується досить часто.

Рис. 1. Ескіз конструкції антени

Антена (рис. 1) являє собою вібратор довжиною λ/2, запитаний з кінця через узгоджувальне пристрій, виконане у вигляді чвертьхвильової відкритої лінії, замкненої на нижньому кінці. Високий вхідний опір напівхвильового вібратора при живленні з кінця (кілька кілоом) легко трансформується до опір хвилі кабелю вибором оптимальної відстані від точок живлення (Х1, Х2) до замкнутого кінця лінії. Використання як трансформатор відкритої лінії забезпечує малі втрати при великих коефіцієнтах трансформації. Посилення J-антени – +0,25 дБд, воно дещо перевершує посилення диполя (за рахунок двопровідної лінії).

Вертикальна J-антена через неповну симетрію має невелике випромінювання з горизонтальною поляризацією (рис. 2).

Рис. 2. Параметри та діаграма спрямованості

Модифікуємо J-антену, відігнувши чвертьхвильову лінію на 90 градусів (рис. 3). Трохи уточнивши розміри, неважко отримати гарне узгодження та посилення 0 дБд. Однак цей варіант антени вже помітна частина випромінювання має горизонтальну поляризацію. Його викликає синфазний струм у двопровідній лінії, що грає в J-антенні роль противаги (токоприймача).

Рис. 3. Модифікована конструкція антени

Додамо ще один напівхвильовий вібратор, підключивши його до вільного кінця двопровідної лінії (рис. 4). Отримуємо повністю симетричну конструкцію у вертикальній площині. Синфазний струм у двопровідній лінії відсутня, як, втім, і випромінювання з горизонтальною поляризацією. Цей варіант - колінеарна антена з двох напівхвильових вібраторів із живленням через чвертьхвильову замкнуту на кінці лінію.

Рис. 4. Модифікована конструкція антени

Така антена описана SM0VPO на його сайті у статті "6 dB collinear VHF antenna by Harry Lythall - SM0VPO". Її посилення (близько 2,4 дБд) отримано з допомогою звуження діаграми спрямованості вертикальної площині. У горизонтальній площині діаграма кругового випромінювання. Антена конструктивно дуже проста і може виготовлятися з одного відрізка алюмінієвого дроту або трубки. Для збереження симетрії антени кабель живлення бажано підключати через трансформатор, що симетрує. SM0VPO використовує симетруючий трансформатор у вигляді U-колін. Можна обмежитися і кількома феритовими кільцями, одягненими на кабель поблизу точки живлення антени.

Назвемо цю конструкцію для стислості Super-J антеною. А яка можлива її подальша модифікація?

Рис. 5. Модифікована конструкція антени

Додавши в конструкцію рефлектори, отримаємо двоелементну Super-J антену (рис. 5). Це вже спрямована колінеарна антена із посиленням +5,8 дБд. А якщо додати директори, отримуємо триелементну Super-J антену (рис. 6) із посиленням +8 дБд (рис. 7). Спроба додати другий директор дає збільшення посилення всього 0,8 дБ, але помітно збільшує довжину антени.

Рис. 6. Модифікована конструкція антени

Рис. 7. Параметри та діаграма спрямованості

У чому перевага цих антен перед багатоелементними Yagi?

При рівній площі коефіцієнти посилення вони приблизно рівні, але переваги Super-J антен - мала довжина бумов, що з цим малий радіус повороту і зручність узгодження. До недоліків можна віднести необхідність використання діелектричної щогли, хоча верхньої її частини.

На рис. 8 наведена фотографія триелементної Super-J антени на діапазон 144 МГц, виконаної з алюмінієвого дроту діаметром 8 мм.

Рис. 8. Триелементна Super-J антена на діапазон 144 МГц

Діелектрична щогла (наприклад, склопластикова) та ізоляційна розпірка розташовані у проміжках між елементами. На рис. 9 вони показані жирнішими лініями. Кабель живлення краще відводити горизонтально за рефлектори та повертати до щогли широкою петлею, подалі від кінців рефлектора. На цій ділянці (поблизу антени) через кожні 0,5 м на кабель бажано надіти трубчасті феритові магнітопроводи (від кабелів живлення моніторів).

Рис. 9. Конструкція антени

Аналогічну триелементну Super-J антену можна виготовити і на діапазон 430 МГц. У таблиці та на рис. 10 наведені необхідні конструктивні розміри частот 145 і 435 МГц. Розміри елементів та відстань між їх осями вказані в сантиметрах (D – діаметр алюмінієвих або мідних провідників, з яких виготовляється антена). Вхідний опір у точці живлення – 50 або 200 Ом. Якщо для симетрування використовується U-коліно, воно трансформує опір фідера до 200 Ом, тому місце підключення до двопровідної лінії буде дещо далі від замкнутого кінця. При цьому розміри шлейфу, що узгоджує, трохи змінюються (див. таблицю).

Рис. 10. Конструктивні розміри

Таблиця

Розміри елементів, що позначені зірочкою, уточнюються при налаштуванні.

Для зручності налаштування узгоджувальний пристрій рекомендується виконувати з двома пересувними контактами (повзунами): один, що замикає двопровідну лінію, використовують для налаштування в резонанс, другий, фідер, що підключає, - для узгодження на мінімальний рівень КСВ. Це дозволяє швидко налаштувати антену, але після вибору положень повзунів потрібно обов'язково забезпечити надійний контакт (паянням або болтами). Від опору контакту дуже залежить ККД антени. Не зайве пам'ятати про неприпустимість контакту мідь-алюміній та захист контакту від вологи. Вимоги до опору контактів на розімкнутому кінці J-коліна, навпаки, не суворі, оскільки струм там мінімальний.

Спочатку антена була виготовлена ​​за рис. 4 на середню частоту 145 МГц з алюмінієвого дроту діаметром 8 мм. Кріпилася вона до склопластикової труби діаметром 23 мм, що використовується як щогла. Як симетруючий пристрій використовувалася феритова трубка, надіта на кабель поблизу точки живлення антени. Її випробування показали, що при розташуванні антени на дерев'яному столі паралельно землі та при вертикальному її розташуванні налаштування не збігаються. Тому налаштування антени необхідно проводити, встановивши її вертикально. Достатньо, щоб відстань від нижніх кінців вібраторів до землі було близько 0,5 м. Пересуваючи замикаючу перемичку вздовж двопровідного шлейфу і рухаючи точки підключення кабелю (ці підстроювання взаємозалежні), досить просто вдалося погодити антену до КСВ<1,1 на бажаній частоті. Смуга робочих частот антени за рівнем КСВ<1,5 перевищила 5 МГц.

Потім до щогли та активних вібраторів були прикріплені буми, також виконані з алюмінієвого дроту діаметром 8 мм, оскільки під рукою не було діелектричних трубок необхідної жорсткості. У середній точці вібраторів напруга близька до нуля, тому бум, що проводить, слабо впливає на характеристики антени, що підтвердило попереднє моделювання.

На бумах були встановлені рефлектори та директори, довжини яких виконувались за розрахунком моделі за допомогою програми MMANA. Двопровідна лінія та буми закріплені на щоглі за допомогою пластин з вініпласту товщиною 10 мм і U-подібних скоб. Елементи антени кріпляться до бумів за допомогою алюмінієвих П-подібних скоб та болтів.

Пасивні елементи різко знизили вхідний опір антени. Проте слабко виражений мінімум ПКС було знайдено. Пересуваючи перемичку та зрушуючи точки підключення кабелю, знайшли положення, коли мінімум КСВ відповідав частоті 145 МГц і не перевищував 1,2. Довжини вібраторів не регулювалися.

У порівнянні з налаштуванням одноелементної антени налаштування триелементної антени значно гостріше і критичніше. Смуга за рівнем КСВ<1,5 склала близько 3 МГц. Довжина шлейфу виявилася дещо меншою, а відстань від замкнутого кінця шлейфу до точки живлення кабелем з опором 50 Ом дещо більша за розрахункові значення.

Робота антени попередньо оцінювалася в міських умовах (серед високих будівель, що повністю закривали обрій) при розташуванні її осі над землею на висоті всього 1,5 м. Порівняно з чвертьхвильовим автомобільним штирем вона давала приріст сигналу на 2...3 бали при зв'язках на відстанях 10...50 км. Спрямованість у горизонтальній площині була яскраво виражена. Загальне враження – антена працює. Акуратніші оцінки роботи Super-J антени були зроблені на відкритій місцевості в дачних умовах при підйомі антени на щоглу висотою 7 м. Її робота порівнювалася з роботою чотириелементної антени "квадрат" з вертикальною поляризацією. Антени встановлювалися поперемінно на одній і тій же склопластиковій щоглі в тому самому місці. Використовувалися один і той же кабель як фідер і один і той же трансівер. Оцінювалася робота з відкриття та чутності репітерів, розташованих на відстанях від 30 до 100 км та оцінкам кореспондентів під час проведення QSO у прямому каналі на відстанях до 70 км.

Найчастіше оцінки були дуже близькими. Якщо чули "квадрат", чули також і Super-J. Чотирьохелементний "квадрат" мав більш вузьку діаграму спрямованості в горизонтальній площині, тому його доводилося точніше направляти на кореспондента для отримання максимальної оцінки, Super-J майже не повертали. Загальне враження - антени мають приблизно рівні посилення та гарне придушення задньої пелюстки. Випробувана антена вдвічі легша "квадратів" і має істотно менші момент обертання та парусність.

Файли для моделювання описаних антен у програмі MMANA можна знайти завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/ant86_30.zip.

Автор: Владислав Щербаков (RU3ARJ)

Дивіться інші статті розділу Антени УКХ.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

У світі сучасної технології звуку виробники прагнуть не тільки бездоганної якості звучання, але й поєднання функціональності з естетикою. Одним із останніх інноваційних кроків у цьому напрямку є нова бездротова акустична система Samsung Music Frame HW-LS60D, представлена ​​на заході 2024 World of Samsung. Samsung HW-LS60D – це не просто акустична система, це мистецтво звуку у стилі рамки. Поєднання 6-динамічної системи з підтримкою Dolby Atmos та стильного дизайну у формі фоторамки робить цей продукт ідеальним доповненням до будь-якого інтер'єру. Нова колонка Samsung Music Frame оснащена сучасними технологіями, включаючи функцію адаптивного звуку, яка забезпечує чіткий діалог на будь-якому рівні гучності, а також автоматичну оптимізацію приміщення для насиченого звукового відтворення. За допомогою з'єднань Spotify, Tidal Hi-Fi і Bluetooth 5.2, а також інтеграцією з розумними помічниками, ця колонка готова задовольнити ...>>

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. ...>>

Випадкова новина з Архіву Високоінтегрований мікроконтролер із вбудованою програмованою логікою 25.02.2005 Фірма ST MICROELECTRONIC представила високоінтегрований мікроконтролер із вбудованою програмованою логікою типу STW21000 для застосування у бездротовому зв'язку. Мікропроцесор має динамічну пам'ять на 16 Мбіт, блок ГГЧЕ програмованої логіки (FPGA) та широкий набір аналогової та цифрової периферії. Наявність блоку програмованої логіки забезпечує приладу високу гнучкість, можливість застосування з найрізноманітнішими інтерфейсами та протоколами. Серед застосувань вказують HDLC-контролери, Ethernet 10/100 та багато іншого.

Інші цікаві новини:

▪ 24-розрядний АЛП Analog Devices

▪ Почути Wi-Fi

▪ Квазірезонансні контролери Infineon CoolSET

▪ Шоколад проти кашлю

▪ Нова модель розширення Всесвіту

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Мікрофони, радіомікрофони. Добірка статей

▪ стаття Тримай кишеню ширше. Крилатий вислів

▪ стаття Хто такі биндюжники? Детальна відповідь

▪ стаття Базела біла. Легенди, вирощування, способи застосування

▪  (2) стаття Перетворювач напруги, 5/12 вольт. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Пуштунські прислів'я та приказки. Велика добірка

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