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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Найден метод значительного увеличения сил оптического взаимодействия 19.10.2017 Известно, что свет представляет собой поток фотонов. И если два световода, оптоволоконных проводника, к примеру, расположены в непосредственной близости друг от друга, то движение фотонов заставляет эти световоды притягиваться или отталкиваться друг от друга. Это влияние проводников возникает из-за так называемых сил оптического взаимодействия, но эффект их действия является чрезвычайно слабым для того, чтобы его можно было использовать на практике. Физики из Технологического университета Чалмерса и Свободного университета Брюсселя нашли метод значительного увеличения оптической силы. Этот метод открывает перед учеными массу возможностей в области нанотехнологий, в разработке новых оптоэлектронных устройств и датчиков. Для того, чтобы заставить свет вести себя абсолютно новым способом, ученые разработали световоды из искусственного материала, структура которого позволяет "обманывать" фотоны. Структура этого материала вынуждает все фотоны потока света сместиться и двигаться, концентрируясь только возле одной стороны волновода. Когда фотоны, двигающиеся в соседнем волноводе, делают так же, то при определенном взаимном расположении волноводов сила взаимодействия между ними увеличивается в 10 раз. "Фотонам обычно безразлично, по какому участку волновода они движутся" - рассказывает Филипп Тассен (Philippe Tassin), профессор из Технологического университета Чалмерса, - "Мы нашли способ обмана фотонов, заключенный в структуре метаматериала, который вынуждает их группироваться в определенной области внутренней поверхности волновода". Увеличение концентрации фотонов на краю волновода и увеличение сил взаимодействия между волноводами может быть использовано для создания крошечных нанодвигателей. Такие нанодвигатели, работающие за счет энергии света, могут обеспечивать работу наномеханизмов, выполняющих различную работу, по сортировке живых клеток и наночастиц, к примеру, и нанороботов, действующих прямо внутри тела человека. "Метод концентрации фотонов открывает новые возможности для использования волноводов в качестве "искусственных мускулов" крошечных механизмов" - рассказывает Винсент Джинис (Vincent Ginis), ученый из Свободного университета Брюсселя, - "Весьма увлекательно видеть, как искусственные материалы со сложной структурой очень могут повлиять, резко изменить принципы поведения света и его основные параметры. И, я надеюсь, нам удастся найти еще множество областей применения света, "измененного" материалами, по которым он движется в данный момент времени".

Другие интересные новости:

▪ Сервис совместных поездок на самоуправляемых транспортных средствах

▪ От грязного воздуха люди глупеют

▪ Коммутаторы DisplavPort с преобразователями уровня HDMI/DVI

▪ Умная повязка для головы MOOV HR

▪ Караоке от Apple

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Крылатые слова, фразеологизмы. Подборка статей

▪ статья Справочник кроссвордиста

▪ статья Как японские ученые вывели неядовитую рыбу фугу? Подробный ответ

▪ статья Газоспасатель газоспасательного пункта. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Малогабаритный частотомер-цифровая шкала на микроконтроллере до 200 МГц с ЖКИ дисплеем. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Превращение порванной карты в целую. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025