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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Высокоскоростная оптическая связь Li-Fi 15.06.2013 Технология Li-Fi, сокращенно от Light Fidelity, представляет собой оптическую технологию беспроводной передачи информации, разработанную и представленную Харальдом Хаасом (Harald Haas) на конференции TED Talk в 2011 году. Французская компания Oledcomm объявила о том, что первые коммуникационные устройства ее производства, основанные на технологии Li-Fi, станут доступны на рынке уже в следующем году. Технология Li-Fi работает, модулируя двоичным кодом поток света от специального светодиодного источника. Модуляция осуществляется на высокой частоте, а само приемно-передающее устройство по внешнему виду ничем не отличается от обыкновенной светодиодной лампочки для бытового освещения. Приемные датчики, подключенные к компьютерам или другим цифровым электронным устройствам, позволяют получать информацию тогда, когда на них падает прямой свет от источника Li-Fi. Это накладывает некоторые ограничения на возможности использования данной технологии, но в конечном счете такая оптическая связь является несколько безопасней, нежели традиционный Wi-Fi, сигналы которого можно перехватить из любой точки, находящейся в радиусе действия оборудования. Для того чтобы перехватить информацию, передаваемую через Li-Fi, злоумышленнику потребуется разместить свое шпионское оборудование буквально у вас 'на коленях', что может привести к серьезным для него трудностям. Помимо вышесказанного, технология оптической беспроводной связи Li-Fi может без ограничений использоваться в местах, где запрещено использование оборудования, излучающего посторонние радиоволны, которые могут нарушить нормальную работу критичного оборудования. К таким местам, безусловно, относятся реанимационные палаты медицинских учреждений, салоны самолетов и некоторые другие места. В настоящее время скорость передачи информации, которую может обеспечить технология Li-Fi, чуть превосходит скорость традиционного Wi-Fi. Представители компании Oledcomm сообщают, что им удалось получить стабильную скорость передачи информации порядка 3 Гбит/с, а скорость передачи в 10 Гбит/с будет достигнута в самом ближайшем будущем.

Другие интересные новости:

▪ О пользе семейных скандалов

▪ Автомобиль Hyundai c Google Glass и SoundHound

▪ Текстиль для питания встроенной электроники

▪ Контроллеры Panasonic с 40-нм встроенной ReRAM

▪ Контроллер SilverStone LSB02 для подсветки в ПК

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Сборка кубика Рубика. Подборка статей

▪ статья Хитрая механика. Крылатое выражение

▪ статья Что курят черные курильщики? Подробный ответ

▪ статья Камыш лесной. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Отопительная система на базе тепловых насосов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усовершенствованный источник питания на микросхеме UCC28810 для светодиодных светильников. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025