Диапазонная коротковолновая антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны КВ

 Комментарии к статье

В предлагаемой читателям статье приводится описание и расчет частотнонезависимой антенны. До сих пор этот класс антенн почти не находил применения в любительской практике. В то же время использование таких антенн весьма заманчиво, поскольку позволяет обойтись одной антенной системой при работе на нескольких диапазонах (например, 14; 21 и 28 МГц на KB или 144 и 430 МГц на УКВ).

По сравнению с распространенной антенной "волновой канал" описываемая система имеет меньшие размеры в горизонтальной плоскости. Пожалуй, единственным ее недостатком является необходимость выполнения элементов в виде рамок со стороной 0,5l, что для диапазона 14 Mгц представляет собой сооружение внушительных размеров. Но такова уж антенная техника. Вечная дилемма - либо большие размеры, либо малая эффективность. Этот вопрос каждый любитель решает, исходя из своих конкретных условий. Что же касается эффективности, то частотно независимая антенна, по-видимому, имеет преимущество как перед "волновым каналом", так и перед различными "квадратами".

Описываемая антенна разработана по инициативе коротковолновика, который хорошо известен у нас в стране и за рубежом, беззаветного энтузиаста радиоспорта, бывшего члена президиума ФРС СССР Игоря Николаевича Жученко (UA1CC).

Публикуемую ниже статью авторы и редакция посвящают памяти И. Н. Жученко.

Как правило, антенны, которые используют коротковолновики, узкополосны и имеют сравнительно низкий коэффициент усиления. Поэтому перекрытие любительских диапазонов 14; 21 и 28 МГц обычно достигается изготовлением трех антенн, а обеспечение дальней связи - увеличением мощности передатчика или усложнением антенных систем. В то же время задачу обеспечения дальней связи можно успешно решить, не умощняя передатчик, если использовать остронаправленную частотнонезависимую антенну с высоким коэффициентом усиления.

Различными авторами предложен ряд конструктивных решений по созданию частотнонезависимых (логопериодических) антенн, которые имеют коэффициент усиления 9-12 по сравнению с изотропным излучателем. Ниже приводится описание широкополосной логопериодической антенны, увеличение эффективности излучения которой достигнуто благодаря применению резонансных элементов, выполненных в виде двухконтурных рамок.

Антенна, общий вид которой приведен на рис. 1, состоит из жестко выполненной двухпроводной линии питания и расположенных вдоль нее параллельно друг другу излучающих элементов. Размеры излучающих элементов и расстояние между ними изменяется по геометрической прогрессии с коэффициентом пропорциональности t. Элементы возбуждаются таким образом, что излученная элементами активной области энергия синфазно складывается в дальней зоне (под активной областью следует понимать группу вибраторов, геометрические размеры которых близки к длине резонансного элемента 0,25l).

Рис.1

Излучающий элемент имеет форму квадрата, сторона которого равна 0,5l, (рис. 2). Четвертьволновые перемычки образуют два симметричных контура, питаемых двухпроводной линией в точках а - а'. Направления основных токов, формирующих диаграмму направленности, обозначены сплошными стрелками. Электромагнитные поля, образованные токами, указанными пунктирными стрелками, взаимно компенсируются. Таким образом резонансный элемент представляет собой трехэлементную синфазную решетку.

Рис.2

На рис. 3 показан чертеж антенны в горизонтальной плоскости. Из него следует, что расчет антенны сводится к решению прямоугольного треугольника. Попутно заметим, что принцип работы антенны не нарушается при условии разумного уменьшения ее продольного размера, что оказывает решающее значение при построении антенн коротковолнового диапазона.

Рис.3

Размеры укороченной антенны определяются частотным диапазоном. Так, для перекрытия диапазона частот 14; 21 и 28 МГц необходимым и достаточным условием является присутствие резонансных элементов, соответствующих граничным частотам. Однако в этом случае направленные свойства антенны на частоте 28 МГц будут несколько ниже, чем на частоте 14 МГц, так как активная область на верхней частоте ограничится одним элементом. Поэтому укорочение антенны желательно производить так, чтобы на верхней частоте работали хотя бы два резонансных элемента.

Расчет антенны

Исходя из условий обеспечения падежной связи с корреспондентами, рассчитываем (либо задаем) необходимое усиление антенны G:

где: Е - напряженность поля (порог чувствительности приемника), мв/м;

P - мощность передатчика, вт; r - расстояние, км.

Рис.4

Из графика рис. 4 определяем угловой размер a.

Из графика рис. 5 находим продольный размер L (Lo, L1 или L1 - в зависимости от выбранной степени укорочения, где:

Lo - полная длина антенны, L1 - минимально возможная

Рис.5

длина укороченной антенны, L2 - длина укороченной антенны с учетом увеличения активной зоны на верхних частотах).

Из графика рис. 6 определяем значение коэффициента пропорциональности т. Здесь Gопт соответствует оптимальному усилению, а Gопт-D и Gопт-2D-уменьшению усиления на 1 и 2 единицы.

Рис.6

Из графика рис. 7 определяем количество излучающих элементов n.

Рис.7

Рассчитываем резонансную длину излучающих элементов:

l₁=0,25lмакс

l₂=tl₁

. . . . .

ln=tl_n-1

Определяем место расположения (расстояние до первого элемента) излучающих элементов R вдоль двухпроводной линии:

R1=L

R2=tR1

. . . . .

R2=tR_n-1

При изготовлении питающей двухпроводной линии расчетный размер L следует увеличить на величину 0,13lмакс для получения хорошего согласования и устранения обратного излучения: 0,03lмакс - перед резонансным элементом, соответствующим верхней частоте среза, и 0,1lмакс - после резонансного элемента, соответствующего нижней частоте среза.

Для руководства при выборе антенны в диапазоне частот 14-28 МГц в таблице приведена сравнительная оценка ее геометрических и электрических параметров.

Таблица 1

Размеры, соответствующие G=9,5, приведены на рис. 3. В качестве L принят размер L2. Диаграммы направленности антенны показаны на рис. 8.

Рис.8

Конструкция антенны

Антенна и двухпроводная линия питания могут быть выполнены из стальных или дюралюминиевых труб. Постоянство волнового сопротивления двухпроводной линии обеспечивается при помощи изоляторов, изготовленных из высокочастотных диэлектрических материалов или сухого, хорошо пропитанного олифой дерева. Волновое сопротивление линии (с учетом примененного изолятора) должно составлять примерно 100 ом.

Возбуждение двухпроводной линии может осуществляться как симметричным, так и несимметричным фидерами. В том случае, когда передатчик имеет несимметричный выход,

возбуждение рационально производить коаксиальным кабелем, проложенным внутри одной из труб линии. При этом начальный участок трубы играет роль симметрирующего (согласующего) трансформатора. Экранирующая оплетка кабеля гальванически соединяется с концом одной трубы линии, а внутренняя жила припаивается ко второй трубе.

Авторы: Е. Барановский, Э. Тумаркин; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Антенны КВ.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Получены рекордно короткие импульсы света 13.08.2017 Исследовательская группа из университета Центральной Флориды продемонстрировала технологию, позволяющие получить рекордно короткие импульсы рентгеновского излучения, длительность которых составляет 53 аттосекунды. Группа, возглавляемая профессором Зенгу Чангом (Zenghu Chang), побила свой собственный рекорд, установленный ими еще в 2012 году, который на то время составлял 67 аттосекунд. Аттосекунда равна 10^-18 секунды или одну миллиардную одной миллиардной доли секунды. А за 53 аттосекунды свет успевает пройти расстояние, равное тысячной доле от толщины человеческого волоса. Подобно тому, как при помощи сверхскоростных камер можно сделать запись быстротекущих событий, таких, как попадание летящей пули в цель, при помощи аттосекундных импульсов света можно делать запись еще более быстрых событий, таких, как движение и взаимодействие электронов в атомах или молекулах. Помимо того, что группе профессора Чанга удалось получить рекордно короткие импульсы рентгена, эти импульсы имели меньшую длину волны, нежели полученные ранее. Частота импульсов света находится в спектральной области так называемого "окна прозрачности воды" (water window), длины волны, активно поглощаемой атомами углерода и абсолютно прозрачной для воды. Производство рекордно коротких аттосекундных импульсов стало возможным благодаря разработке и применению новых мощных оптических "драйверов", в роли которых выступают фемтосекундные лазеры, излучающие свет с большей длиной волны, и новые методы компрессии световых импульсов. Полученные учеными короткие импульсы света уже приближаются к той длительности, которая позволит "осветить" процессы, в которых задействованы связанные электроны, перемещающиеся в среде различных материалов. Это, в свою очередь, позволит ученым разработать новые типы полупроводниковых материалов, на базе которых будут созданы чипы, имеющие в тысячи раз большее быстродействие, нежели используемые сегодня. "Аттосекундные импульсы мягкого рентгеновского излучения могут использоваться для съемки процессов в живых клетках, в которых принимают участие биологические молекулы. Помимо этого, исследования движения электронов и других носителей электрического заряда, позволят нам найти более эффективные материалы для искусственного фотосинтеза, для солнечных батарей и для получения биологического топлива" - рассказывает профессор Чанг.

Другие интересные новости:

▪ Всплывающим домам не страшны наводнения

▪ Медный магнетизм для памяти атомарного уровня

▪ Технология позиционирования в закрытых помещениях

▪ Идентификация владельца мобильного телефона по отпечатку пальца

▪ Искусственные водоросли защитят океан

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Измерительная техника. Подборка статей

▪ статья Физиологические основы труда. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что такое ящик Пандоры? Подробный ответ

▪ статья Дескурайния Софии. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Импортные радиоэлементы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Говорящая монета. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025