Антенна с активным рефлектором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны КВ

 Комментарии к статье

Для проведения дальних любительских связей на коротких волнах широко используются направленные антенны различных типов. Сравнительно давно вошли в практику антенны типа "волновой канал", наиболее простые из которых содержат два элемента - активный полуволновой вибратор и пассивный рефлектор. Однако двухэлементные антенны с пассивным рефлектором не дают удовлетворительной направленности излучения.

Если на частотах телевизионных каналов еще можно мириться с использованием многоэлементных антенн, то для KB диапазонов (даже 28 МГц) они вместе с вращающим устройством представляют чрезмерно громоздкие сооружения. В связи с этим все более широкое применение находят двухэлементные антенны с активным рефлектором. Дело в том, что антенны с питанием рефлектора имеют ряд преимуществ перед антеннами с пассивными элементами.

Коротко эти преимущества сводятся к следующему. Коэффициент усиления двухэлементной антенны с обоими активными элементами эквивалентен усилению полноразмерной трехэлементной антенны с пассивными директором и рефлектором. При одинаковых значениях коэффициента усиления двухэлементная система легче, проще в конструктивном отношении и обладает меньшими моментом инерции и парусностью. Антенны с активным питанием позволяют получить большее подавление излучения назад, что в условиях любительской связи важнее, чем получение максимально возможных для данной системы значений коэффициентов усиления. Вместе с тем следует отметить, что антенны с активным питанием сложнее в настройке и более критичны к изменению параметров.

Принцип работы двухэлементной антенны с питанием рефлектора заключается в создании двух противофазных полей равных амплитуд в направлении, обратном главному максимуму излучения системы. Применение активного рефлектора позволяет добиться равенства токов в обоих элементах антенны и разности фаз, необходимой для максимального ослабления излучения назад. Расчеты, проведенные по общеизвестным формулам теории антенн [1], показывают, что коэффициент усиления у такой антенны на 3,4 дб выше, чем у антенны с пассивным рефлектором, а максимальное подавление излучения назад (с учетом потерь в соединительной линии) составляет 40- 50 дб, в то время как в пассивных системах оно не превышает 25 дб. Ширина диаграммы в горизонтальной плоскости по уровню 0,707Е составляет 58°, а ширина луча в вертикальной плоскости при высоте подвеса l/2 и угле излучения 30° составляет 32°.

Описываемая двухэлементная антенна с активным рефлектором является модификацией антенны HB9CV [2, 3], схема которой приведена на рис. 1. При оптимальном расстоянии между элементами, равном l/8, противофазные поля могут быть получены при запитывании элементов антенны с фазовым сдвигом 225°. Фазовый сдвиг 225° в питании рефлектора равен сумме фазовых сдвигов, возникающих за счет противофазной системы питания элементов (180°) и задержки в линии питания (45°).

Рис.1

Следует отметить, что в схеме антенны [2] приведены ошибочные данные, не обеспечивающие требуемый сдвиг фаз при питании коаксиальным кабелем.

Принципиальным недостатком этой антенны является трудность получения необходимого фазового сдвига, что обусловлено выбранной схемой питания. Любой фидерной линии присущ коэффициент укорочения, связанный с ее конструкцией и примененными материалами Для используемых в антенной технике фидерных линий коэффициент укорочения обычно составляет 1,05-1,66. Следовательно, для схемы рис. 1 при питании в точках XX вместо требуемого сдвига фаз (за счет линии), равного 45°, будет получена величина, зависящая от типа примененной линии.

Схема антенны, свободной от этого недостатка и позволяющей получить практически любой сдвиг фазы между двумя активными элементами, показана на рис. 2.

Рис.2

Точку подключения питающего фидера при известном коэффициенте укорочения линии легко определить по формулам:

dp+da=d+2Dlk,

где d - расстояние между элементами;

da - длина линии от точки включения до антенны;

dp - длина линии от точки включения до рефлектора;

Dlk - конструктивнее удлинение линии (10-20 см) и

где l - рабочая длина волны;

y - требуемый сдвиг фазы;

e - коэффициент укорочения.

Для питания антенны удобно пользоваться коаксиальным кабелем типа РК-75-7-11 (для которого e=1,52) и коаксиальным тройником типа ВР-193-Ф, делящим мощность поровну, между вибраторами. При использовании тройника для лучшего согласования необходимо в качестве соединительных линий использовать коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 150 ом (типа РК-150-4-11 или ему подобный).

При расчете длин элементов антенной системы (которые составляют 0,5l для рефлектора и 0,46l для собственно антенны) необходимо учитывать их коэффициент укорочения, зависящий от диаметра. Рассчитанные значения для антенны диаметром 22 мм и согласующей линии диаметром 20 мм даны в табл. 1. Здесь же указаны размеры согласующих элементов.

Таблица 1

Размеры элементов, см	Средняя частота, кГц
	14150	21200	28500
la	968	647	480
lp	1052	702	519
h	12	9	6
gа	131	87	66
gp	143	95	71
d	265	177	132

Размеры заготовок для антенны диапазона 14 МГц приведены в табл. 2.

Таблица 2

Размеры заготовок	Секция 1 (1 шт.)	Секция 2 (2 шт.)	Секция 3 (2 шт.)
Для антенны, см	350	250	180
Для рефлектора, см	350	250	200
Наружный диаметр трубки, мм	22	20	18
Внутренний диаметр трубки, мм	20	18	16

Конструкция антенны показана на рис. 3. Каждый элемент выполнен из трех секций, состоящих из дюралюминиевых трубок сопряженных диаметров, вдвигающихся одна в другую.

Рис.3

Поскольку, наружный диаметр одной трубки равен внутреннему диаметру второй, система допусков не позволяет вогнать одну трубку в другую на значительную глубину. Поэтому вдоль трубки меньшего диаметра делается пропил на длину 400 - 500 мм, после чего обеспечивается надежное их сочленение. Необходимо обратить особое внимание на обеспечение надежного электрического контакта в месте сочленения. Нарушение контакта вызывает заметное ухудшение электрических параметров антенны. Для облегчения настройки на концы элементов надеты гибкие наконечники из сплава АМЦ-М (рис. 4).

Рис.4

Элементы укрепляются на дюралевой трубе диаметром 40-45 мм с толщиной стенок 2 мм.

Для придания жесткости всей антенной системе она должна быть расчалена капроновой леской диаметром 1 мм (рис. 5).

Рис.5

Остальные особенности конструкции видны из фотографии.

Вес антенной системы составляет всего 6,5 кг, что позволяет легко монтировать антенну одному человеку.

Внешний вид антенны

Для вращения антенны использован электродвигатель типа ПР-1 с вмонтированным внутрь корпуса потенциометрическим датчиком направления.

Настройку антенной системы производят исходя из необходимости получения наилучшего согласования антенны с питающим кабелем и максимального подавления заднего излучения.

При настройке целесообразно воспользоваться сигналом от местного источника, находящегося приблизительно в плоскости расположения элементов на расстоянии не менее 150- 200 м.

Последовательность настройки такова.

Определяют электрическую длину фазосдвигающих линий. Измерение и подгонка этого параметра должна быть проведена с точностью не хуже 2-3 электрических градусов. Изменяя длину согласующих элементов ya и yp добиваются приемлемого значения КСВ всей системы (не выше 1,5 на средней частоте диапазона). Регулируя длины la и lр, добиваются максимального подавления заднего излучения. На данном этапе достаточно добиться подавления в 20- 25 дб. Измерения следует провести в нескольких точках диапазона, после чего повторно регулируют y_a и y_p, добиваясь значения КСВ, близкого к единице.

Эти операции производят последовательно несколько раз до получения наилучших параметров антенны.

Желательно все измерения производить в рабочем положении антенны с тем, чтобы избежать влияния земли, Которое при малых высотах расположения антенны может сильно исказить результаты.

Следует заметить, что антенны с активными элементами имеют известную зависимость уровня подавления заднего излучения от угла места, что определяется различием в фазовых соотношениях для волн, приходящих под различными углами к горизонту. Для дальних связей, когда эти углы незначительны, подавление достигает 40-50 дб.

Литература:

1. С. И. Надененко. "Антенны". Связьтехиздат, Москва, 1959.
2. "Радио", 1965, № 11, стр. 22.
3. К. Ротхаммель. "Антенны". Изд-во "Энергия", Москва, 1967.

Автор: А. Снесарев (UW3BJ); 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:

Тающие айсберги создают новые оазисы жизни на дне океана 30.06.2026

Глобальное потепление активно меняет облик нашей планеты, и одним из наиболее заметных его проявлений становится ускоренное таяние ледников в полярных регионах. Этот процесс не только приводит к подъему уровня Мирового океана, но и вызывает цепную реакцию в морских экосистемах, порой создавая неожиданные и парадоксальные последствия. Массовое высвобождение айсбергов из Гренландии - яркий пример того, как климатические изменения перестраивают жизнь в самых глубоких и удаленных уголках океана. Из-за повышения температуры количество айсбергов, откалывающихся от гренландских ледников, стремительно растет. Ученые проанализировали данные за последние 40 лет и установили, что с 2000 года поток ледяных глыб через пролив Фрама увеличился в четыре раза. Об этом сообщает Futurism со ссылкой на исследование специалистов из Технического университета Дании. Такое беспрецедентное нашествие айсбергов представляет серьезную опасность для международного судоходства. Одновременно оно радикально тра ...>>

Робот-тьютор Optio, помошник школьника 30.06.2026

Икусственный интеллект и робототехника все активнее помогают учителям и ученикам, делая обучение более персонализированным и увлекательным. Гуманоидные роботы, способные взаимодействовать с людьми естественным образом, открывают новые возможности для школ, особенно в условиях нехватки педагогических кадров и растущего интереса к технологиям. Одна из таких инновационных инициатив стартовала в американском штате Нью-Йорк. Компания Realbotix запустила своего помощника учителя на базе искусственного интеллекта под названием Optio в Центральном школьном округе Саламанки. Робот выступает в роли тьютора, предлагая персонализированное репетиторство, многоязычную помощь с домашними заданиями и круглосуточную академическую поддержку. По данным Interesting Engineering, проект направлен на повышение вовлеченности учащихся и внедрение передовых технологий в учебный процесс. В рамках пилотной программы школы округа планируют интегрировать человекоподобных роботов в классы. Изначально Optio буд ...>>

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Случайная новость из Архива Носимый датчик предупредит о риске инсульта 27.01.2015 Специалисты созданного Samsung Electronics два года назад исследовательского подразделения Creativity Lab или C-Lab создали носимый датчик, позволяющий выявить приближение инсульта. Источник отмечает, что специалисты в области медицины высказывали сомнения в возможности реализации идеи, но это не остановило группу из пяти инженеров. Инсульт - опасное и, к сожалению, весьма распространенное нарушение мозгового кровообращения. В печальной статистике смертности от сердечнососудистых заболеваний нарушения мозгового кровообращения занимают второе место после ишемической болезни сердца. Ежегодно инсульт случается примерно у 15 млн человек по всему миру. Примерно 66% случаев заканчиваются летальным исходом или инвалидностью. Своевременная диагностика инсульта чрезвычайно важна, поскольку от того, как скоро будет оказана медицинская помощь, зависит жизнь пациента. В этом месяце разработчики C-Lab представили прототип решения, получившего название Early Detection Sensor & Algorithm Package (EDSAP). Его работа основана на анализе волн мозговой активности. Решение включает датчик и алгоритм обработки получаемых с его помощью данных. Результаты обработки доступны для просмотра на смартфоне или планшете. Наблюдение за показаниями датчика дает возможность своевременно заметить нарушения и обратиться за медицинской помощью. Помимо выявления признаков инсульта, EDSAP дает возможность следить за состоянием пациента, получая информацию о состоянии его нервной системы, например, выявлять наличие стресса и утомления, анализировать сон. От подобных решений, уже представленных на рынке, EDSAP выгодно отличается портативностью и быстродействием - сейчас подобный анализ мозговой активности требует около 15 минут в условиях медицинского учреждения. К тому же, в датчике используется новый проводящий резиноподобный материал, созданный в C-Lab, который обеспечивает повышенную точность измерений. Датчик легко носить, для его установки не требуется увлажнять волосы соляным раствором. Самое же важное, по мнению разработчиков, что датчик можно уменьшить и встроить в более привычную повседневную вещь вроде дужки очков или заколку для волос. Так его можно будет носить в течение длительного времени, не обременяя себя и не привлекая внимание окружающих. Развитие EDSAP разработчики видят в создании других подобных решений для смежных областей применения, включая мониторинг сердечной активности.

Другие интересные новости:

▪ Оптимизация офисного времени

▪ Код супербриллиантового синтеза

▪ Движок Unreal Engine 5

▪ Изучение математики влияет на развитие мозга

▪ Крылья сложные и сложенные

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Великий почин. Крылатое выражение

▪ статья Какие католические священники сделали научные открытия, противоречащие религиозным догматам? Подробный ответ

▪ статья Сыть длинная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Светодиодная линейка бегущих огней. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026