Еще один вариант вертикальной направленной антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны УКВ

 Комментарии к статье

В предыдущей статье автора (В. Поляков. Вертикальная направленная антенна. "KB журнал", № 5, 1998 г., с. 27-31) была подробно описана двухэлементная направленная антенна, состоящая из двух активных вертикальных вибраторов. В процессе экспериментов с ней был придуман и другой способ питания вертикальных вибраторов, без применения четвертьволновой двухпроводной линии. Может быть, это в какой-то мере возврат к старому и известному, тем не менее антенна заработала, легко настраивалась, показала неплохие результаты и была использована практически. Предлагаем эту конструкцию на суд читателям.

По идеологии эта антенна по-прежнему является ZL-бимом с двумя близко расположенными вертикальными полуволновыми вибраторами, питаемыми почти в противофазе (фазовый сдвиг токов в вибраторах около 215°). Изменения касаются способа питания вибраторов. Обратимся к рис. 1, где показан неразрезной полуволновый вибратор и распределения тока I и напряжения U в нем.

Графики этих распределений почти точно соответствуют отрезкам синусоид. В точке X, смещенной на некоторое расстояние от середины вибратора, его сопротивление, в полном соответствии с законом Ома, определяется отношением напряжения к току, R=U/I. Оно равно нулю в середине вибратора (поскольку здесь напряжение обращается в нуль) и возрастает пропорционально tg(2пX/L,) при смещении точки питания на расстояние Х от середины вибратора. Таким способом, кстати, осуществляется питание антенны Windom однопроводным фидером с сопротивлением около 600 Ом. Нам же понадобится сопротивление около 25 Ом, поэтому смещение точки питания от середины вибраторов будет очень незначительным.

Электрическая схема предлагаемой антенны с ориентировочными размерами, приведенными в длинах волн, показана на рис.2.

Кабель питания с волновым сопротивлением 50 Ом подключается к точкам Y-Y, обеспечивая их противофазное возбуждение. Эти точки соединяются короткими "толстыми" отрезками проводников с точками питания вибраторов Х-Х. "Толстые" проводники нужны здесь для понижения их индуктивного сопротивления, которое, впрочем, будет скомпенсировано при настройке антенны, и как выяснилось, существенного влияния не оказывает. Для питающего фидера входные сопротивления вибраторов включены последовательно, вот поэтому-то входное сопротивление вибраторов в точках Х-Х и должно быть около 25 Ом. С равным успехом антенну можно согласовать и с 75-омным кабелем, просто расстояние от середины вибраторов до точек Х-Х будет чуть-чуть больше.

Если бы вибраторы были одинаковыми, они возбудились бы точно в противофазе и антенна излучала бы плохо, с диаграммой направленности из двух одинаковых лепестков вперед и назад. Для необходимой фазировки передний вибратор сделан несколько короче полуволны, а задний - несколько длиннее (как и полагается рефлектору). Электрические длины вибраторов на рис.2 приведены с учетом "естественного" укорочения вибраторов, имеющих конечную толщину. Укорочение переднего вибратора дает сдвиг фазы около 16° (0.045L) в сторону опережения, а удлинение заднего - такой же фазовый сдвиг в сторону отставания. Расстояние между вибраторами составляет 0,09L, поэтому волна, излученная передним вибратором назад, оказывается точно противофазной волне, излученной назад задним вибратором, и обе волны оказываются скомпенсированными. Поэтому излучение назад отсутствует. Разность фаз между волнами, излучаемыми обоими вибраторами вперед, составляет более 60°, и эти волны не компенсируются, образуя направленное излучение.

Описанная антенна была смоделирована в диапазоне 430 МГц следующим образом: на пластинке фольгиро-ванного стеклотекстолита размерами 7х80 мм в середине фольга была прорезана и туда был припаян кабель( точки Y-Y), оплеткой в сторону рефлектора (так удобнее называть задний, более длинный вибратор). Вибраторы были изготовлены из медного провода диаметром 1,8 мм и крепились к стекло-текстолитовой планке пружинящими скобочками (точки Х-Х), так, чтобы вибраторы можно было передвигать по вертикали. Таким передвижением, или смещением точек Х-Х, удавалось достичь КСВ== 1 на рабочей частоте. Подавление излучения назад достигалось подбором длин вибраторов. Вот что получилось после настройки: выигрыш антенны по сравнению с одиночным полуволновым вибратором составил 5 дБ. Диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях показаны на рис.3.

Рис.3

Они очень типичны для двухэлементной антенны и никаких особенностей не имеют. Угол раскрыва диаграммы по половинной мощности составляет 110° в горизонтальной плоскости (по азимуту) и 90° в вертикальной плоскости (по углу места). В последнем случае сказываются направленные свойства самих вибраторов, добавляющиеся к направленным свойствам системы излучателей. Оценка выигрыша по диаграмме направленности дает значение 6,5 дБ по отношению к изотропному излучателю, что достаточно хорошо соответствует приведенной выше цифре.

Получив эти результаты, было решено построить портативную разборную антенну для работы в полевых условиях на диапазоне 10 м. Ее эскиз приведен на рис.4. Антенна поднималась на телескопической мачте высотой 6,5 м, изготовленной из отрезков дюралюминиевых труб диаметром от 24 до 35 мм. Чтобы мачта не возбуждалась полем излучения антенны, ее длина не должна быть кратной четверти длины волны. Хотя это положение экспериментально и не проверялось, заметного влияния мачты указанной высоты на работу антенны отмечено не было. Можно использовать и диэлектрические мачты любой высоты. Мачта фиксировалась в вертикальном положении растяжками из полиамидного рыболовного шнура. На верхнем конце мачты была закреплена пластина из толстого (15 мм) органического стекла (изолятор), к которой болтами крепились горизонтальные части питающей линии. Они были изготовлены из дюралюминиевого П-образного профиля сечением 35х20 мм. Размеры профиля некритичны, лишь бы он обеспечивал достаточную механическую жесткость крепления вибраторов. Под болты крепления профиля к изолятору были подложены лепестки, к которым припаивался кабель. Для уменьшения затекания токов на оплетку кабеля, на него были надеты два ферритовых кольца. Электрического контакта с мачтой кабель не имел.

Вибраторы были изготовлены из двух дюралюминиевых трубок диаметром 14 и длиной 3000 мм. С обоих концов вибраторы надставлялись стеньгами из более тонкой и очень легкой трубки. Стеньги можно было передви гать и фиксировать винтами, регулируя длину вибраторов. К концам профилей (в точках Х-Х) вибраторы крепились обжимками из мягкого дюралюминия и винтами с резьбовым отверстиям в профиле. Пока винты не зажаты, вибраторы можно было передвигать по вертикали с некоторым усилием, держа за нижнюю стеньгу.

Настройка антенны свелась к подбору длин вибраторов выдвиганием и вдвиганием нижних стеньг. При этом контролировалась диаграмма направленности. Практически это удобно делать при приеме какой-либо радиостанции, сигнал от которой стабилен и приходит земной волной. Вращая мачту, наблюдают диаграмму направленности. Автор, экспериментируя на садовом участке в 60 км от Москвы, принимал радиостанцию московской "Службы спасения" в СВ диапазоне 27 МГц, и получил разницу при приеме "спереди" и "сзади" в 4...5 баллов (до 30 дБ). Затем размеры вибраторов были укорочены на 4% для перестройки на 28 МГц. Получив приемлемую диаграмму, передвигают вибраторы по вертикали до получения хорошего КСВ в питающем фидере. Вибраторы при этом расстраиваются мало, но все же операции по формированию диаграммы и согласованию лучше повторить последовательно несколько раз. Это можно делать в рабочем положении антенны, может быть приспустив мачту на одно колено, поскольку достать для регулировки надо только до нижних стеньг обоих вибраторов. Ни в коем случае нельзя дотрагиваться до стеньг при включенном передатчике, поскольку на концах вибраторов находятся пучности (максимумы) напряжения и можно получить высокочастотные ожоги. К тому же и антенна расстраивается даже при поднесении рук к концам вибраторов. После регулировки антенну опускают, затягивают все крепежные винты и поднимают снова в рабочее положение.

Размеры, приведенные на рис.4, получены уже после настройки антенны. Чтобы проверить повторяемость результатов, другой раз антенна была собрана на земле по приведенным размерам и поднята без настройки. Отношение излучения вперед/назад получилось около 25 дБ, а КСВ менее 2. Потребовалась лишь небольшая подстройка КСВ перемещением вибраторов по вертикали в их креплениях.

С этой антенной был проведен эксперимент по приему сигналов скандинавских маяков в один из дней, когда прохождения на 10-метровом диапазоне и в помине не было. Настроив приемник на 28,268 МГц и направив антенну на северо-запад, автор полтора часа терпеливо слушал чистейший шум эфира. Надо сказать, что эксперимент проходил в достаточно "тихом" месте, где шум эфира, приведенный к 50-ом-ному входу приемника, составил 0,08...0,1 мкВ в SSB полосе 2,4 кГц. Терпение было вознаграждено тремя, одной сильной и двумя более слабыми "вспышками" сигнала финского маяка OH9TEN, излучающего 20 Вт вертикальной всенаправленной антенной. "Вспышки" длились от одной до четырех секунд, и никакого сомнения нет, что это были отражения сигнала от спорадических метеорных следов. Последующие расчеты дали значения затухания метеорного сигнала на этой трассе порядка 170...180дБ, т.е. величину, которую вполне можно перекрыть, используя излучаемую мощность в несколько десятков ватт, чувствительные приемники и простейшие направленные антенны, подобные описанной. Таким образом, метеорная связь на "десятке" вполне возможна!

Автор: Владимир Поляков (RA3AAE), г. Москва; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Антенны УКВ.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Ткань, чувствующая тепло и холод 06.11.2023 Команда ученых Массачусетского технологического института представила программируемое волокно под названием FibeRobo, способное ощущать температуру и изменять свою форму. Это волокно, не требующее встроенных датчиков или жестких компонентов, сокращается при повышении температуры и возвращается в исходное состояние при ее понижении. Эксперты утверждают, что это доступное по стоимости волокно легко интегрируется с текстильными технологиями производства. Оно позволяет дизайнерам интегрировать активацию и датчики в различные виды тканей для различных целей. Кроме того, волокна могут работать с электрическим током, проходящим через нить в качестве нагревательного элемента, что позволяет пользователям цифрово управлять формой текстиля. В настоящее время существующие формоизменяющие волокна имеют ограничения, препятствующие их использованию в текстильной промышленности. Исследователи из MIT разработали FibeRobo, способное бесшумно активироваться и изменять свою форму. Волокно может сокращаться на 40%, активироваться при безопасных для кожи температурах и стоить всего 20 центов за метр. Ученые использовали FibeRobo для создания адаптивного спортивного лифа, который затягивается при физической активности пользователя. В будущем они планируют настраивать химические компоненты волокна для его переработки или биоразлагаемости. Отметим, что исследовательский стартап Milbotix представил носки с искусственным интеллектом - SmartSocks. Эти носки, лишенные проводов и батарей, оснащены датчиками, собирающими физиологическую информацию пользователя и отправляющими ее в мобильное приложение через облачную платформу. Система машинного обучения анализирует данные и при обнаружении аномалии предупреждает паллиативный персонал, что позволяет своевременно принимать необходимые меры для сохранения жизни.

Другие интересные новости:

▪ GaAs-солнечные батареи для крыш электромобилей

▪ Асфальт с нанотрубками

▪ Клей для мозга упростит работу нейрохирургам

▪ Чума сделала людей долгожителям

▪ Телефон следит за ребенком

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Веселые задачки. Подборка статей

▪ статья Джозеф Аддисон. Знаменитые афоризмы

▪ статья Откуда у морей цветные названия? Подробный ответ

▪ статья Чинар. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Частотомер - цифровая шкала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Релейная защита. Защита воздушных линий в сетях напряжением 110-500 кВ с эффективно заземленной нейтралью. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026