www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы
Сборка кубика Рубика

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Тороидальные антенны

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны. Теория

Комментарии к статье Комментарии к статье

Актуальная задача антенной техники - создание эффективных электрически малых антенн. Они нужны как для портативных и мобильных радиостанций KB, УКВ и СВЧ диапазонов, так и для стационарных длинноволновых радиосистем в условиях ограниченности пространства. Предлагаемая статья знакомит читателей с одним из интересных путей решения этой задачи.

Размеры электрически малой антенны по определению много меньше длины волны λ в свободном пространстве. Проблема конструирования таких антенн состоит в том, что с уменьшением размеров излучающей системы быстро уменьшается эффективность излучения. Возникают трудности согласования нерезонансных антенн с источниками (приемниками).

Уменьшить физические размеры антенны при сохранении электрических (волновых) размеров удается при замене прямолинейных проводников спиральными, изогнутыми в виде винтовой линии (рис. 1).

Тороидальные антенны

Такие структуры называют замедляющими. Скорость распространения волны адоль оси спирали меньше скорости света, поэтому длина волны λs в такой структуре при той же частоте меньше λ. Физическую длину резонансной антенны таким способом можно сократить в десятки раз. Спиральные антенны поперечного (перпендикулярно оси) излучения широко используются в портативных и стационарных радиосредствах.

Если линейный вибратор свернуть в замкнутое кольцо, получим рамку (рис. 2,а). Распределение электрического тока 1э в электрически малой рамке можно считать равномерным, поэтому она будет излучать равномерно по всем азимутальным направлениям, но только с горизонтальной поляризацией (рис. 2,6), как элементарный вертикальный магнитный вибратор. При неравномерном распределении тока диаграмма не будет такой симметричной. Когда длина периметра рамки кратна целому числу полуволн, в такой антенне возможны резонансы. Так, в антенне типа "квадрат" на ее периметре укладываются две полуволны.

Тороидальные антенны

На средних, длинных и сверхдлинных волнах, ввиду особенностей их распространения, предпочитают вертикальную поляризацию. Именно здесь проблема сокращения вертикальных размеров антенн стоит особенно остро. Попробуем представить себе любительский четвертьволновый вертикальный вибратор диапазона 136 кГц высотой около 550 м! Однако совсем не обязательно в качестве источника излучения использовать электрический ток. В соответствии с принципом перестановочной двойственности, если равномерно распределенный кольцевой электрический ток (рис. 2,а) заменить магнитным током IM (поскольку в природе нет магнитных зарядов, это будет фиктивный магнитный ток, плотность которого пропорциональна скорости изменения магнитной индукции), то в поле излучения векторы электрической и магнитной компонент поменяются местами. Мы получим источник, эквивалентный по диаграмме направленности элементарному электрическому вибратору, в нашем случае вертикальному (рис. 3).

Тороидальные антенны

Кольцевой магнитный ток можно получить в тороидальной спиральной антенне (Toroidal Helical Antenna, THA), которая образуется в результате свертывания линейной спирали в замкнутое кольцо. Форма витка спирали может быть произвольной (окружность, прямоугольник и т. д.). На рис. 4 приведен эскиз тороида с квадратной формой сечения и указаны обозначения размеров.

Тороидальные антенны

На рис. 5,а показан пример построения 7-витковой тороидальной антенны. В такой системе также возможны резонансы, когда по оси тороида укладывается целое число полуволн магнитноготока. Но в спирали длина волны меньше, поэтому резонансная ТНА может иметь значительно меньшие размеры, чем резонансная рамка из линейного провода.

На рис. 5,б,в,г даны пространственные диаграммы направленности (ДН) ТНА как по отдельным составляющим электрического поля Еθ, Еφ, так и по суммарному полю ЕΣ Особенностью резонансных ТНА с одной спиральной обмоткой является то, что в ней, помимо создающей тороидальное магнитное поле вихревой составляющей электрического тока спирали, всегда есть тороидальная составляющая (вдоль оси тороида), из-за которой поле излучения содержит не только вертикальную Еθ, но и значительную горизонтальную Еφ компоненту электрического поля.

Тороидальные антенны

Для компенсации тороидальной составляющей электрического тока делают две одинаковые обмотки, намотанные в разные стороны (левую и правую), и включают их противофазно (рис. 6,а).

Тороидальные антенны

В местах пересечения обмотки не соединяются. Мы получили тороидальную спиральную антенну со встречными спиральными обмотками (Contrawound Toroidal Helical Antenna, CTHA). Магнитные поля в полости тороида от обеих обмоток складываются. На диаграммах рис. 6,б, виг видно, что доля составляющей Еθ в поле излучения заметно возросла, минимумы суммарной диаграммы вдоль оси у стали менее глубокими, однако мы опять не получили общую диаграмму, как на рис. 3. Это объясняется тем, что магнитное поле в полости тороида распределено вдоль оси не равномерно, а в соответствии с распределением амплитуд стоячей волны тока. Как преодолевают это препятствие, покажем ниже, а сейчас рассмотрим некоторые интересные свойства уже описанных антенн.

На рис. 7 приведены расчетные частотные зависимости активной (R) и реактивной (X) составляющих входного импеданса ТНА при а = 0,6 м, h = 0,8 м и N = 7. Характерно чередование четных "последовательных" и нечетных "параллельных" резонансов (сходных по характеру с резонансами в последовательном и параллельном колебательных контурах).

Тороидальные антенны

Для сравнения в таблице приведены расчетные значения резонансных частот (в мегагерцах) и резонансных сопротивлений (в килоомах) для этой антенны (ТНА) и для антенны СТНА с такими же параметрами.

Характер чередования резонансов у СТНА такой же, как у ТНА, однако при одинаковых параметрах резонансные частоты СТНА ниже; это можно объяснить влиянием емкости между обмотками. Заметим, что у обеих антенн нет строгой кратности резонансных частот.

Основные параметры тороидальных антенн - это размеры и количество витков N. Мы выбрали для расчетов и моделирования форму сечения в виде квадрата со стороной h. Если пренебречь влиянием среды внутри и вне тороида, то, задавшись частотой 1-го резонанса (МГц) и радиусом а (м), можно рассчитать размер h (м) рассмотренных выше антенн по формулам:

для ТНА:

для СТНА:

Формулы получены с помощью регрессионного анализа по результатам компьютерного моделирования для диаметра провода 1,3 мм размеров 0,6 м ≤а ≤ 4 м, 0,5м≤h≤4м, причем 0,3≤h/а≤1,3, и диапазона частот 0,7 МГц < f1 < 23 МГц. Среднеквадратическая погрешность при указанных условиях около 0,03 м. Возможен масштабный пересчет и для других частот (все размеры изменяются пропорционально изменению длины волны).

Интересной особенностью СТНА является возможность получения (только для отдельных комбинаций параметров), близкой к изотропной, диаграммы направленности (рис. 8) Эта диаграмма получена, в частности, при частоте 70 МГц для антенны с параметрами N = 5, а = 0,2 м и h = 0,27 м в условиях свободного пространства.

Тороидальные антенны

На рис. 9 приведены сравнительные зависимости КПД ТНА и СТНА от частоты. Как правило, КПД быстро уменьшается при уменьшении основных размеров антенны и увеличении количества витков. Наибольший КПД у ТНА - в области между 2-м и 3-м резонансами, у СТНА - при 3-м и 5-м резонансах, а максимальные его значения ниже, чем у ТНА. Для антенн обоих типов характерны глубокие минимумы КПД при всех четных резонансах выше второго. Это объясняется неблагоприятным для эффективного излучения распределением тока в обмотках.

Тороидальные антенны

Электрически малые антенны вообще имеют низкий КПД и поэтому очень чувствительны к антенному эффекту фидера. Их имеет смысл использовать на подвижных объектах с очень коротким фидером или вообще без него. Эллиптичность поляризации тороидальных антенн полезна, например, для обеспечения бесперебойной связи в подвижных системах, в частности, для устойчивого приема программ УКВ ЧМ радиовещания. На рис. 10 показано размещение СТНА с характеристикой по рис. 8 на крыше автомобиля и приведена диаграмма направленности с учетом влияния кузова и земли.

Тороидальные антенны

Исторически развитие тороидальных антенн связано с желанием уменьшить вертикальный размер излучающей системы с вертикальной поляризацией и круговой ДН. Как было отмечено, в обычной антенне СТНА с одним источником возбуждения не удается получить равномерного распределения магнитного тока вдоль оси тороида. На рис. 11,а показаны пересечения витков левой и правой обмоток на всей наружной поверхности тороида в развернутом виде, а на рис. 12 (кривая 1) - распределение напряженности магнитного поля вдоль оси тороида для 8-витковой обычной СТНА при f3 = 27 МГц. В результате неравномерности распределения поля диаграммы направленности такой антенны близки к показанным на рис. 6.

Тороидальные антенны

Один из способов получить близкое к равномерному распределение магнитного тока состоит в разбиении обмоток на секции, в каждой из которых направления(левое и правое)обеих обмоток изменяются на противоположные соседним (рис. 11,6). В местах разбиения обмоток на секции устанавливаются клеммы для подключения дополнительных источников возбуждения. В данном случае надо вместо одного подключить четыре одинаковых синфазных источника. Распределение магнитного тока при этом (рис. 12,6) получается без изменений знака, хотя и с небольшими пульсациями.

Такое решение позволило в широкой полосе частот получить ДН, не отличающуюся от приведенной на рис. 3. Расчетный КПД секционированной СТНА в данном случае на частоте 36 МГц оказался примерно вдвое больше, чем у несекционированной СТНА (59 % против 29 %).

В заключение отметим важнейшие достоинства и недостатки рассмотренных антенн и возможности их применения.

Общие плюсы - уменьшение вертикального размера антенн (за счет увеличения горизонтальных размеров!), отсутствие требований к противовесам и заземлению.

В сущности, ТНА представляет собой рамку, изготовленную из спирального проводника, что позволило сократить физические размеры резонансной антенны. Такая антенна интересна уже тем, что имеет эллиптическую поляризацию, а зависимость ДН от формы, окружения и асимметрии подключения позволяет широко и разнообразно использовать такие антенны в связной, радиовещательной, телеметрической и другой портативной радиоаппаратуре.

Наличие второй, встречной обмотки у СТНА, вообще говоря, ухудшает условия излучения, отсюда и ниже эффективность. Однако у этих антенн лучше выражена эллиптичность поляризации, что важно для подвижных систем связи в условиях многолучевости. Изотропная ДН несекционированной СТНА сама по себе вряд ли реализуема на практике ввиду сильного влияния окружения, а вот на входной импеданс СТНА окружающие предметы (и, в частности, проводящие поверхности) влияют слабо. Несекционированные СТНА могут найти применение в портативных устройствах низовой радиосвязи и персонального радиовызова, в системах сотовой связи nGPS.

Основная область применения тороидальных антенн, эквивалентных вертикальному вибратору (с вертикальной поляризацией и равномерной ДН в горизонтальной плоскости), - сравнительно длинные волны, для которых проводимость земли (или воды) достаточно велика.

Минусы СТНА - сложная технология изготовления. При секционировании антенн возникают дополнительные хлопоты с подключением нескольких точек питания.

Общие минусы - при уменьшении размеров резко уменьшается КПД антенны, а при попытках его улучшить (за счет увеличения толщины и подбора материала провода, повышения качества диэлектриков) уменьшается полоса пропускания. Проблемы с согласованием при перестройке с одной частоты на другую затрудняют использование тороидальных антенн в диапазоне частот.

Заинтересованный читатель может обратиться к патентной литературе [1-4] и к результатам исследований с участием автора [5, 6]. В [7] предложены несколько новых способов изготовления излучателя с вертикальной поляризацией на основе тороидальных структур. В [8] предложен универсальный алгоритм синтеза антенн из сегментов с электрическими и магнитными токами.

Литература

  1. Патент США № 4751515.
  2. Патент США № 5654723.
  3. Патент США № 6204821.
  4. Патент США № 6239760.
  5. Гаврилин А. Т., Гречихин А. И., Проскуряков Д. В. Исследование характеристик тороидальной антенны со встречными спиральными обмотками. - Радиотехника, 2001, №9.
  6. Гречихин А. И., Окунев А. Г. Исследование эффективности тороидальных антенн СТНА. - В кн.: "Радиоэлектронные и телекоммуникационные системы и устройства" /Межвуз. сборник науч. трудов. Вып. 7: Н. Новгород, НГТУ, 2001.
  7. Патент США № 6300920. 8- Патент США № 6218998.

Автор: А.Гречихин (UA3TZ)

Смотрите другие статьи раздела Антенны. Теория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Everyday Practical Electronics 2014 (архив за год)

журналы Chip 2015 (архив за год)

книга Измерение мощности. Минин Г.П., 1965

книга Лампы с холодным катодом. Еркин А.М., 1972

статья Дискретный регулятор мощности

статья Основные формы деятельности человека

сборник Архив схем и сервис-мануалов мобильных телефонов Siemens

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]