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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Лазерный проектор Panasonic PT-CMZ50 21.03.2023 Компания Panasonic представила свой новейший проектор с впечатляющими характеристиками, получившим название Panasonic PT-CMZ50. Новый лазерный проектор имеет соотношение сторон 16:10, собственное разрешение 1200p, проекционное отношение 0.235:1, пиковую яркость 5200 люмен, может создавать проекции размером до 120 дюймов с расстояния 3,05 метра. Срок службы Panasonic PT-CMZ50 составляет 20 000 часов в обычном или тихом режиме и увеличивается до 24 000 часов при использовании в основном режиме ECO. Новинка издает минимум шума, достигающего 26 дБ, и 35 дБ в обычном и экономичном режимах. В наличии порты HDMI из CEC, USB-A и RS232C. Устройство выпускается в черном и белом цветах. Лазерный проектор Panasonic PT-CMZ50 попадет на рынок во втором квартале 2023 года.

Другие интересные новости:

▪ Движение челюстей вырабатывает электричество

▪ Стирание воспоминаний

▪ Новые силовые модули серии SPM

▪ Летающая улитка

▪ Трехслойный датчик изображения с памятью DRAM для смартфонов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбителю-конструктору. Подборка статей

▪ статья Моя милиция меня бережет. Крылатое выражение

▪ статья Музыка какой рок-группы привлекает акул? Подробный ответ

▪ статья Замена баллонов со сжиженными и растворенными газами. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Проверочное устройство транзистора, измеряем hfe. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Использование цифровых радиорелейных станций для прохождения последней мили. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025