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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Antenne VHF ad alte prestazioni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne VHF L'intenso sviluppo delle bande VHF da parte dei radioamatori negli ultimi due decenni ha portato all'emergere di molte antenne di vari modelli. Negli ultimi anni, le antenne con una traversa allungata hanno ricevuto una distribuzione speciale. La lunghezza della traversata di una tale antenna è di diverse lunghezze d'onda e il numero di elementi passivi raggiunge le due dozzine o anche di più. Sono loro che vengono spesso utilizzati dalle onde ultracorte durante la conduzione di comunicazioni a lungo e ultra lungo raggio su VHF attraverso l '"aurora", gli sciami meteorici, l'IC3 e la superficie lunare. L'interesse per le antenne con una traversa allungata può essere spiegato dal fatto che, in primo luogo, con quasi gli stessi costi di materiale della costruzione di un "canale d'onda" convenzionale, il loro guadagno è notevolmente maggiore; in secondo luogo, la progettazione di tali antenne è semplice, poiché tutti gli elementi sono montati su un raggio portante; in terzo luogo, affascina la relativa semplicità di accoppiamento dell'antenna con l'alimentatore, perché l'energia RF viene fornita a un solo elemento attivo. Ma queste antenne presentano anche alcuni svantaggi: bassa soppressione della radiazione posteriore e un significativo restringimento della banda operativa con un aumento del numero di elementi. Numerosi progetti interessanti di antenne VHF con una traversata estesa sono stati sviluppati dal famoso F. Tonna francese a onde ultracorte (F9FT). Antenne F9FT hanno un'efficienza sufficientemente elevata, dimensioni e peso relativamente ridotti, non hanno elementi corrispondenti. Ma forse loro vantaggio principale: facile ripetibilità, ottenendo parametri identici di ogni singola antenna (con rigorosa osservanza di tutte le dimensioni degli elementi). Quest'ultimo permette, disponendo più antenne dello stesso tipo, di creare un complesso sistema di antenne ad alto guadagno. Nella tabella sono riportati i parametri principali dell'antenna F9FT. I guadagni dell'antenna forniti sono relativi a un dipolo a semionda. Sulla fig. 1, è mostrato un disegno di un'antenna a 16 elementi per una portata di 2 metri. La sua traversa è realizzata con profili quadrati laminati con un lato di 20 mm, spessore della parete - 1,5 ... 2 mm o tubi con un diametro di 20 mm. La parte della traversa, dove sono fissati i riflettori e il vibratore attivo, ha la forma di una "coda di rondine" (Fig. 1, b). Gli elementi passivi sono realizzati in filo di alluminio con un diametro di 4 mm. L'uso di altri materiali (rame, ottone, leghe di alluminio, bimetallo) non provoca un notevole deterioramento dei parametri dell'antenna, ad eccezione della sua massa. Una delle possibili opzioni di montaggio per riflettori e direttori è mostrata in fig. 1.c.
Un vibratore attivo con una resistenza d'onda di 75 ohm (Fig. 2, a) è realizzato in filo di alluminio con un diametro di 5 mm e con una resistenza d'onda di 50 ohm (Fig. 2, b) - da due tubi di alluminio con un diametro di 12 mm, collegati da un archetto in alluminio in tono fatto di filo con un diametro di 5 mm.
Principali parametri delle antenne
Il vibratore attivo deve essere isolato in modo sicuro dalla traversa. Come materiale isolante possono essere utilizzati fibra di vetro, teflon, vetro organico, ecc. Sulla fig. 3a e 3b mostrano schematicamente antenne a 9 e 13 elementi per la banda dei 2 metri. Il progetto di vibratori attivi con diversa impedenza d'onda per queste antenne è mostrato in fig. 3, in (75 ohm) e 3, d (50 ohm).
Una certa differenza nelle dimensioni di questi vibratori attivi rispetto a quelli utilizzati nell'antenna a 16 elementi è dovuta al desiderio di abbinare meglio queste antenne all'alimentatore. La sezione trasversale della traversa portante per queste antenne è la stessa dei 16 elementi (20x20 mm). Strutturalmente, un'antenna a 9 e 13 elementi viene eseguita allo stesso modo di una a 16 elementi. La figura 4a mostra un disegno schematico di un'antenna a 21 elementi per una portata di 70 cm Le distanze tra gli elementi indicate in figura si riferiscono al caso di utilizzo di un alimentatore con impedenza caratteristica di 75 ohm. Quando si alimenta l'antenna con un cavo da 50 ohm, le distanze dovrebbero essere le seguenti: riflettore - vibratore attivo - 139 mm, vibratore attivo - regista 1 - 48 mm, regista 1 - regista 2-68 mm, regista 2 - regista 3 - 182 mm. I restanti amministratori si trovano alla distanza indicata in figura. Per la traversa viene utilizzato un profilo quadrato con un lato di 16,5 mm (è possibile utilizzare un tubo con un diametro di 16 ... 17 mm). Tutti gli elementi passivi sono realizzati in filo di alluminio con un diametro di 4 mm e sono fissati direttamente sulla traversa (vedi Fig. 1, c). Un vibratore attivo (Fig. 4b) è realizzato in filo di alluminio con un diametro di 5 mm. Nel punto di attacco alla traversa, deve esserne isolato.
A prima vista può sembrare che l'alimentazione diretta di un vibratore bilanciato con un cavo coassiale sbilanciato non possa dare buoni risultati, poiché in questo caso il rapporto di tensione alle sue estremità è di circa 2:3. E questo porterà inevitabilmente alla formazione di radiazioni con polarizzazione verticale, deteriorando così il guadagno dell'antenna e il suo diagramma di radiazione. Tuttavia, gli esperimenti dimostrano che è possibile alimentare l'antenna in questo modo, ma l'impedenza di ingresso del vibratore attivo deve essere coerente con l'impedenza d'onda dell'alimentatore di alimentazione e l'elemento attivo è isolato in modo affidabile dalla traversa. In questo caso, quasi tutta l'energia RF fornita viene irradiata dal vibratore attivo nello spazio circostante e un gran numero di elementi passivi forma abbastanza bene il lobo principale del diagramma di radiazione dell'antenna rigorosamente lungo il suo asse. Sulla fig. 5 e 6 mostrano i modelli di radiazione orizzontale e verticale di un'antenna F16FT a 9 elementi per la banda dei 2 metri.
Per ottenere più potenza. antenne dello stesso tipo sono combinate in un sistema. Raddoppiando il numero di antenne dello stesso tipo, il guadagno del sistema può aumentare di 2.5 dB. Il valore massimo si ottiene solo a condizione della distanza ottimale tra le antenne e del rigoroso phasing di queste ultime. La distanza ottimale per antenne da 16 metri a 2 elementi e per un'antenna da 21 cm a 70 elementi è 2l. La Figura 7 mostra le opzioni di layout per i sistemi di antenne.
Se, ad esempio, si vuole coordinare con un alimentatore avente un'impedenza caratteristica di 75 ohm, un sistema di antenne di due antenne con un elemento attivo con un'impedenza caratteristica di 75 ohm, si deve fare quanto segue. I vibratori di entrambe le antenne sono collegati tramite un tee con segmenti di un cavo coassiale (la loro impedenza è 75 Ohm) con una lunghezza multiplo di l / 2 (l1 \u2d l2 \u1,2,3d cpl / 50, dove n \u4d XNUMX ,XNUMX, ....s è il fattore di accorciamento del cavo) , con trasformatore a quarto d'onda Quest'ultimo è costituito da un cavo coassiale con impedenza caratteristica di XNUMX ohm con una lunghezza di cl/XNUMX. Per una corretta fasatura del sistema d'antenna, i conduttori centrali dei segmenti di cavo coassiale sono collegati al punto A (vedi Fig. 7). È molto facile abbinare quattro antenne dello stesso tipo (vedi Fig. 7, c). In questo caso si utilizza un segmento di cavi con la stessa impedenza d'onda (50 o 75 Ohm) di lunghezza l1=l2=l3=l4=spl/2, l5=l6=cl/4. La Figura 7d mostra una variante della combinazione di due antenne, che si traduce in un diagramma di radiazione con polarizzazione circolare. È opportuno utilizzare tali sistemi quando si lavora attraverso i satelliti radioamatori della Terra, nonché quando si ricevono segnali riflessi dalla superficie lunare. Entrambe le antenne sono montate reciprocamente perpendicolari sulla stessa traversa, i vibratori con lo stesso nome sono fissati il più vicino possibile l'uno all'altro. Per abbinare utilizzare segmenti di un cavo coassiale con un'impedenza caratteristica di 75 ohm (l1=sp1l/4, l2=sp2l/2, dove n1=1, 3, 5,...; n2=1,2, 3,... ; l2 -l1=l/4) e 50 ohm (l3=cl/4). Questo sistema di antenna polarizzata circolare ha lo stesso guadagno di una singola antenna. Infine, qualche consiglio pratico. Per comodità e un rapido montaggio dei sistemi di antenne, si consiglia di fornire sezioni di cavi corrispondenti con connettori ad alta frequenza dei tipi SR-75 e SR-50 e di utilizzare tee HF per collegarli. Tali nodi sono facili da proteggere dall'influenza delle precipitazioni. Se i connettori specificati non sono disponibili, i segmenti del cavo possono essere saldati accuratamente e le giunzioni possono essere ricoperte con polistirolo o resina epossidica. Si consiglia di installare tutte le viti di fissaggio sul lato inferiore della traversa e di verniciarle sopra I tubi degli elementi sono chiusi dalle estremità con cappucci in nylon o tappi in gomma. Si consiglia di posizionare i punti di collegamento dei cavi ai vibratori in coppe di nylon. Per evitare che le lunghe traverse si pieghino, possono essere sostenute come di consueto con aste diagonali. Quest'ultimo deve essere della stessa lunghezza per tutte le antenne disposte nel sistema. Letteratura
Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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