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:

Зеркальные спутники и их угрозы для астрономии и экологии 09.11.2025

Калифорнийский космический стартап Reflect Orbital, который планирует к 2030 году вывести на орбиту 4 000 зеркальных спутников, отражающих солнечный свет на Землю даже ночью. Главная цель - увеличить эффективность солнечных электростанций, обеспечивая непрерывное освещение в ночное время. Первый демонстрационный аппарат EARENDIL-1 с зеркалом площадью 334 м2 предполагается запустить в апреле 2026 года, а соответствующая заявка уже подана в Федеральную комиссию связи США (FCC). Проект получил 1,25 млн долларов поддержки от ВВС США в рамках программы для малого бизнеса. Идея заключается в том, чтобы спутники создавали дополнительное освещение для энергетических систем, однако многие ученые выражают сомнения как в технической реализуемости, так и в потенциальном вреде для окружающей среды. Астрономы, включая Майкла Брауна и Мэтью Кенворти, подсчитали, что отраженный свет будет примерно в 15 000 раз слабее дневного солнца, хотя и ярче полной Луны. Для того чтобы создать хотя бы 20% дн ...>>

Портативный твердотельный накопитель Lexar Air 09.11.2025

Компания Lexar представила портативный твердотельный накопитель Air (pSSD), сочетающий компактность, высокую скорость и надежность. Вес устройства составляет всего 19 граммов, а толщина в тончайшей части достигает всего 6 мм, что делает его одним из самых легких и тонких SSD на рынке. Накопитель выпускается в двух вариантах емкости: 512 ГБ и 1 ТБ. Версия на 1 ТБ оценивается примерно в 459 юаней (около $64), а старт продаж модели на 512 ГБ пока не объявлен. Lexar Air оснащен интерфейсом USB 3.2 Gen 1 (5 Гбит/с) и разъемом USB-C, при этом в комплект входит переходник с USB-C на USB-A для универсальной совместимости. Производитель заявляет скорость последовательного чтения до 390 МБ/с и записи до 400 МБ/с, что позволяет быстро передавать большие файлы, включая видео высокой четкости. Корпус накопителя выполнен в компактном форм-факторе, который удобно держать на ладони, а максимальная толщина не превышает 9,3 мм. Конструкция выдерживает падения с высоты до 2 метров, а для удобног ...>>

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Случайная новость из Архива Суперклей, выдерживающий рекордные температуры 24.07.2022 Химики из Университета Цинхуа в Пекине разработали перспективную смесь для сочетания разных предметов при экстремальных температурах. Новый клей выдерживает от -196 до 200 градусов Цельсия и может быть использован повторно. Новый клей будет полезен в тяжелой промышленности и аэрокосмической отрасли, например для ракет, которые сталкиваются с температурными перепадами. Новое вещество относится к классу супрамолекулярных клеев. Части смеси специально разрабатываются для самосложения в крепкие связи в процессе отверждения. Авторы сообщили, что один из компонентов является кольцевидной молекулой, известной как краун-эфир, а другой - это небольшой белок, производимый бактериями. Когда описанные компоненты вступают в контакт и нагревается смесь, краун-эфир вращает белок и надежно скрепляет любые поверхности. В ходе серии тестов ученые склеили две стальные пластины вместе и обнаружили, что они могут выдержать усилие до 22 мегапаскалов. При этом клей работал не только при комнатной температуре, но и в любом диапазоне -196 до 200 °C. Он также показал высокие прочностные характеристики при работе с другими материалами и не распался даже под водой. Команда объяснила успех сильными надмолекулярными взаимодействиями - крепкая связь вытесняет воду из белка. Это значит, что при понижении температуры кристаллы льда не могут образоваться и расколоть материал, как часто бывает с другими клеями. Дополнительный бонус новой технологии состоит в ее многократности. Блокирующие компоненты клея могут быть демонтированы и переработаны, после чего обновленная смесь может скрепить новые материалы с той же прочностью. Новый супрамолекулярный клей будет особенно полезен в сценариях, когда жесткие объекты сталкиваются с резкими температурными колебаниями. С ним проще будет обслуживать промышленные предприятия, использующие металлы, а также ремонтировать космические корабли и ракеты на земной или лунной орбите.

Другие интересные новости:

▪ Робот-пылесос LG CordZero HOM-BOT Turbo+ с поддержкой дополненной реальности

▪ Санитарки будут драить медяшку

▪ Напряженный триллер помогает крепко заснуть

▪ Созданы дифракционные решетки для самого мощного в мире лазера

▪ Бесплатная замена дисплеев в смартфонах Motorola

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Советы радиолюбителям. Подборка статей

▪ статья Франсуа Фенелон. Знаменитые афоризмы

▪ статья Опасны ли угри? Подробный ответ

▪ статья Батат. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Как выбрать или изготовить USB-хаб. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Загадки про день и ночь, время, часы

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025