Коаксиальные вертикальные антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны КВ

 Комментарии к статье

Так называют антенны типа Groundplane с встроенным короткозамкнутым четвертьволновым шлейфом из коаксиального кабеля (рис.1). Основное преимущество антенн подобного типа - расширенная полоса частот.

Рис.1. Схема коаксиальной вертикальной антенны (Rv - сумма сопротивлений потерь)

Она образована отвесно расположенным коаксиальным кабелем с произвольным волновым сопротивлением. Нижний конец центральной жилы кабеля соединен с сетью заземления, а ее верхний конец припаян к экрану кабеля. Длина l кабеля равна l/4хVk, где Vk - величина коэффициента укорочения из спецификации (обычно 0,66). Таким образом, речь идет о коаксиальной замкнутой четвертьволновой линии, выступающей в качестве параллельного резонансного контура. Радиоволны излучаются только экраном кабеля, но вследствие малого отношения l/d его коэффициент укорочения близок к 0,95, и потому он слишком короток для четвертьволнового резонанса. Чтобы сформировалась четвертьволновая Ground-plane, требуется l1 нарастить отрезком l2 до резонансной длины l/4.

Пример

Используется коаксиальный кабель с Vk=0,66. Геометрическая четверть длины волны l1=0,25lх0,66=0,165l. Если для экрана кабеля принять с учетом его отношения l/d коэффициент укорочения V=0,95, то нормальная длина составит l1+l2=0,25lх0,95=0,2376l, а длина отрезка l2=0,2376l-0,165l=0,0725l. При резонансе встроенный четвертьволновый шлейф не работает из-за очень высокого входного сопротивления (параллельный резонансный контур). Если повысить частоту передатчика, то отрезок l1+l2 окажется слишком длинным - иначе говоря, на нем появится индуктивная реактивная составляющая. Одновременно станет чрезмерно длинной и короткозамкнутая четвертьволновая коаксиальная линия (шлейф). Линия, превосходящая четверть длины волны, оказывает емкостное действие, и в результате индуктивная составляющая отрезка излучателя и емкостная реактивность четвертьволнового шлейфа взаимно компенсируются, а сопротивление излучению Rs возрастает.

С понижением частоты передатчика происходит обратное: отрезок излучателя становится емкостным, а шлейф - индуктивным, что также приводит к взаимной компенсации реактивных составляющих. Благодаря такой способности четвертьволновой линии частотная полоса антенны расширяется. Сверху ее ограничивают нежелательные изменения диаграммы направленности, а снизу - резкое падение сопротивления излучения. Благодаря подобной широкополосности длину элементов антенны не обязательно точно выдерживать. Как и для остальных вертикальных антенн, добротная сеть заземления - предпосылка высокого КПД.

DL2FA подробно описал коаксиальные антенны [1]. Эскиз простейшей из них представлен на рис.2а.

Рис. 2. Типы вертикальных коаксиальных антенн:
а - укороченная Groundplane; б - полноразмерная Groundplane;
в - сильно укороченная Groundplane с удлиняющей катушкой L и концевой емкостью C_D

Если коэффициент укорочения коаксиального кабеля Vk=0,66, то его геометрическая длина составит 0,25lх0,66=0,165l; она является длиной излучателя, поскольку никакие способы удлинения этого элемента не применялись. Следовательно, здесь имеется укороченная Groundplane длиной ~60° (1 l=360°). Сопротивление излучения Rs этого варианта антенны приблизительно равно 13 Ом. Для достижения высокого КПД антенны сопротивление потерь должно быть тем ниже, чем меньше сопротивление излучения. Несколько более благоприятные условия создает применение коаксиального кабеля с полувоздушным диэлектриком и Vk=0,82. Тогда длина кабеля l1=0,25lх0,82=0,205l (около 74°), величина сопротивления излучения (20 Ом). Благодаря уже описанному действию коаксиального четвертьволнового шлейфа входное сопротивление остается активным в широкой области частот, а его величина изменяется вместе с сопротивлением излучения. С помощью омега-согласующего звена (С_А-С_К) осуществляется согласование с волновым сопротивлением любого кабеля.
Рис.2б в принципе соответствует рис.1, отличаясь лишь отображением параметров антенны и омега-образным согласованием. На рис.2в показана сильно укороченная Groundplane с удлиняющей катушкой и концевой емкостью.

Коаксиальные антенны эксплуатируются в многодиапазонном режиме. В этом случае следует помнить об изменениях вертикальной диаграммы направленности с переходом от одного диапазона к другому и сопротивления излучения, а также о необходимости подстройки омега-образного звена при переключении диапазонов. Этого не требуется при работе в единственном диапазоне.

Значительная ширина частотного диапазона открывает много возможностей подстройки под местные условия. Коаксиальный кабель нуждается в искусственной или естественной опоре. Идеальным решением была бы фиберглассовая труба с коаксиальным кабелем внутри. Иногда можно протянуть кабель между двумя высоко расположенными опорными точками (например, на деревьях).

Литература

1. Wurtz H. DX-Antennen mit spiegelnden Flachen - Koakxiale Antennen. cq-DL 7/1981, S.330-332

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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Роботы учатся работать вместе 11.08.2025 Робототехника переживает этап стремительного развития, и одной из ключевых задач стало обучение машин не только самостоятельным действиям, но и эффективному взаимодействию друг с другом. Американский стартап OpenMind предлагает собственное решение этой проблемы - связку программных продуктов, способных создать для роботов аналог единой экосистемы, где обмен данными и координация происходят без задержек и ограничений со стороны производителя. Основой этой экосистемы служит операционная система OM1, построенная на искусственном интеллекте. Она объединяет в себе несколько важных функций: восприятие окружающего мира, обработку и хранение информации, понимание человеческой речи и принятие решений. Такой подход позволяет роботам приспосабливаться к изменяющимся условиям, выполнять команды, произнесенные на естественном языке, и работать автономно, не завися от конкретной модели или комплектации. Ключевым дополнением к OM1 стал новый протокол FABRIC. Он отвечает за то, чтобы роботы могли идентифицировать друг друга, определять точное местоположение и обмениваться сведениями в реальном времени. По словам генерального директора OpenMind Яна Липхарта, координация - это "нервная система" робототехники, без которой невозможно создать подлинно разумные машины. FABRIC и OM1 вместе формируют открытую и децентрализованную платформу, которую в компании сравнивают с Android в мире робототехники. Практическое значение протокола легко представить на примере: робот-доставщик, приближаясь к пункту назначения, сможет распознать беспилотный автомобиль Waymo, убедиться в его подлинности и самостоятельно получить груз. При этом процесс не потребует вмешательства человека, что повышает эффективность и безопасность. OpenMind уже получила $20 миллионов инвестиций, что позволит ускорить тестирование технологий. Первые полевые испытания назначены на сентябрь: на улицы и в помещения выйдут десять роботизированных собак, оснащенных OM1. Они будут наблюдать за обстановкой, взаимодействовать с людьми и другими машинами, а собранные данные помогут разработчикам улучшить систему. Создатели FABRIC и OM1 видят свою миссию в том, чтобы сделать коллективный машинный интеллект доступным для как можно большего числа разработчиков и компаний. Открытость платформы должна способствовать созданию универсального стандарта взаимодействия, где роботы разных марок и назначений смогут работать вместе так же легко, как современные смартфоны обмениваются файлами. Если этот подход оправдает ожидания, мир робототехники может получить новую основу для глобальной интеграции машин в жизнь человека. Взаимодействие роботов перестанет быть экспериментом и станет повседневной реальностью, в которой автономные устройства будут координировать свои действия не хуже, чем люди в команде. Это, в свою очередь, может стать ключевым шагом на пути к действительно разумным и полезным роботам.

Другие интересные новости:

▪ Напиток из лужи

▪ Трехколесный скоростной велосипед VOOK E-Trike

▪ Гибрид нанотрубки и золота

▪ Стресс одного партнера приводит к лишнему весу у другого

▪ Android признали самой опасной мобильной ОС

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аккумуляторы, зарядные устройства. Подборка статей

▪ статья Шаровые краны. Советы домашнему мастеру

▪ статья Что такое лесоводство? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров Colormat. Справочник

▪ статья Использование продуктов применения биогазовых технологий. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Спектры гармонических искажений в электронных лампах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026