Antenna a onde corte. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne HF

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L'articolo offerto ai lettori fornisce una descrizione e un calcolo di un'antenna indipendente dalla frequenza. Finora, questa classe di antenne non è stata quasi mai utilizzata nella pratica amatoriale. Allo stesso tempo, l'uso di tali antenne è molto allettante, poiché consente di rinunciare a un sistema di antenne quando si opera su più bande (ad esempio, 14; 21 e 28 MHz su KB o 144 e 430 MHz su VHF).

Rispetto alla comune antenna a "canale d'onda", il sistema descritto presenta dimensioni minori sul piano orizzontale. Forse il suo unico inconveniente è la necessità di realizzare elementi sotto forma di frame con un lato di 0,5l, che per la gamma 14 MHz è una costruzione di dimensioni impressionanti. Ma tale è la tecnologia dell'antenna. L'eterno dilemma è di grandi dimensioni o di bassa efficienza. Ogni dilettante decide questa domanda in base alle sue condizioni specifiche. Per quanto riguarda l'efficienza, l'antenna indipendente dalla frequenza sembra avere un vantaggio sia sul "canale d'onda" che sui vari "quadrati".

L'antenna descritta è stata sviluppata su iniziativa di un'onda corta, che è ben nota nel nostro paese e all'estero, un appassionato di sport radiofonici disinteressato, ex membro del Presidium dell'FRS dell'URSS Igor Nikolaevich Zhuchenko (UA1CC).

Gli autori e gli editori dedicano l'articolo pubblicato di seguito alla memoria di I. N. Zhuchenko.

Di norma, le antenne che utilizzano frequenze a onde corte sono a banda stretta e hanno un guadagno relativamente basso. Pertanto la sovrapposizione delle bande amatoriali è pari a 14; 21 e 28 MHz vengono solitamente raggiunti realizzando tre antenne e la comunicazione a lunga distanza si ottiene aumentando la potenza del trasmettitore o rendendo i sistemi di antenna più complessi. Allo stesso tempo, il problema di fornire comunicazioni a lunga distanza può essere risolto con successo senza aumentare la potenza del trasmettitore se si utilizza un'antenna altamente direzionale, indipendente dalla frequenza con un guadagno elevato.

Vari autori hanno proposto una serie di soluzioni progettuali per la creazione di antenne (log-periodiche) indipendenti dalla frequenza, che hanno un guadagno di 9-12 rispetto a un radiatore isotropo. Di seguito è riportata una descrizione di un'antenna log-periodica a banda larga, il cui aumento dell'efficienza di radiazione è stato ottenuto grazie all'uso di elementi risonanti realizzati sotto forma di frame a due loop.

L'antenna, la cui vista generale è mostrata in Fig. 1 è costituito da una linea elettrica a due fili rigidamente realizzata e da elementi radianti disposti parallelamente tra loro lungo di essa. Le dimensioni degli elementi radianti e la distanza tra loro varia esponenzialmente con un fattore di proporzionalità t. Gli elementi sono eccitati in modo tale che l'energia emessa dagli elementi della regione attiva si somma in fase nella zona lontana (sotto la regione attiva si dovrebbe intendere un gruppo di vibratori le cui dimensioni geometriche sono vicine alla lunghezza della risonanza elemento 0,25l).

Ris.1

L'elemento radiante ha la forma di un quadrato, il cui lato è pari a 0,5l (Fig. 2). I ponticelli a quarto d'onda formano due circuiti simmetrici alimentati da una linea a due fili nei punti a - a'. Le direzioni delle correnti principali che formano il diagramma di radiazione sono indicate da frecce piene. I campi elettromagnetici generati dalle correnti indicate dalle frecce tratteggiate si annullano a vicenda. Pertanto, l'elemento risonante è un array in fase a tre elementi.

Ris.2

Nella fig. La Figura 3 mostra un disegno dell'antenna sul piano orizzontale. Ne consegue che il calcolo dell'antenna si riduce alla risoluzione di un triangolo rettangolo. Notiamo incidentalmente che il principio di funzionamento dell'antenna non viene violato a condizione che la sua dimensione longitudinale sia ragionevolmente ridotta, il che è di importanza decisiva nella costruzione di antenne a onde corte.

Ris.3

Le dimensioni dell'antenna accorciata sono determinate dalla gamma di frequenza. Quindi, per coprire la gamma di frequenza 14; 21 e 28 MHz, condizione necessaria e sufficiente è la presenza di elementi risonanti corrispondenti alle frequenze di taglio. Tuttavia, in questo caso, le proprietà direzionali dell'antenna a 28 MHz saranno leggermente inferiori rispetto a 14 MHz, poiché la regione attiva alla frequenza superiore sarà limitata a un elemento. Pertanto, è desiderabile accorciare l'antenna in modo tale che almeno due elementi risonanti lavorino alla frequenza superiore.

Calcolo dell'antenna

In base alle condizioni per garantire la comunicazione del caso con i corrispondenti, calcoliamo (o impostiamo) il guadagno dell'antenna G richiesto:

dove: E - intensità di campo (soglia di sensibilità del ricevitore), mV/m;

P - potenza del trasmettitore, W; r - distanza, km.

Ris.4

Dal grafico di Fig. 4 determinare la dimensione angolare a.

Dal grafico di Fig. 5 troviamo la dimensione longitudinale L (Lo, L1 o L1 - a seconda del grado di accorciamento selezionato, dove:

Lo - lunghezza totale dell'antenna, L1 - minima possibile

Ris.5

la lunghezza dell'antenna accorciata, L2 è la lunghezza dell'antenna accorciata, tenendo conto dell'aumento della zona attiva alle alte frequenze).

Dal grafico di Fig. 6, determiniamo il valore del coefficiente di proporzionalità m. Qui, Gopt corrisponde al guadagno ottimale e Gopt-D e Gopt-2D corrispondono a una diminuzione del guadagno di 1 e 2 unità.

Ris.6

Dal grafico di Fig. 7 determinare il numero di elementi radianti n.

Ris.7

Calcoliamo la lunghezza di risonanza degli elementi radianti:

l₁=0,25lmax

l₂=tl₁

. . . . .

ln=tl_n-1

Determiniamo la posizione (distanza dal primo elemento) degli elementi radianti R lungo la linea bifilare:

R1=L

R2=tR1

. . . . .

R2=tR_n-1

Nella fabbricazione di una linea di alimentazione a due fili, la dimensione L calcolata deve essere aumentata di 0,13lmax per ottenere un buon adattamento ed eliminare la radiazione di ritorno: 0,03lmax - prima dell'elemento risonante corrispondente alla frequenza di taglio superiore e 0,1lmax - dopo il elemento risonante corrispondente alla frequenza di taglio inferiore.

Come guida nella scelta di un'antenna nella gamma di frequenza di 14-28 MHz, la tabella mostra una valutazione comparativa dei suoi parametri geometrici ed elettrici.

Tabella 1

Le dimensioni corrispondenti a G=9,5 sono mostrate in Fig. 3. La taglia L2 è considerata L. I diagrammi di radiazione dell'antenna sono mostrati in Fig. 8.

Ris.8

Progettazione dell'antenna

L'antenna e la linea di alimentazione a due fili possono essere realizzate in tubi di acciaio o duralluminio. La costanza dell'impedenza d'onda di una linea a due fili è garantita dall'utilizzo di isolanti realizzati con materiali dielettrici ad alta frequenza o legno secco ben impregnato di olio essiccante. L'impedenza d'onda della linea (tenendo conto dell'isolante applicato) dovrebbe essere di circa 100 ohm.

L'eccitazione di una linea a due fili può essere effettuata sia da alimentatori simmetrici che sbilanciati. Se il trasmettitore ha un'uscita sbilanciata,

è razionale eccitare con un cavo coassiale posato all'interno di uno dei tubi della linea. In questo caso, la sezione iniziale del tubo svolge il ruolo di trasformatore di bilanciamento (adattamento). La treccia schermante del cavo è collegata galvanicamente all'estremità di un tubo della linea e il nucleo interno è saldato al secondo tubo.

Autori: E. Baranovsky, E. Tumarkin; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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