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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Antenna con riflettore attivo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne HF Antenne direzionali di vario tipo sono ampiamente utilizzate per comunicazioni amatoriali a onde corte a lungo raggio. Relativamente molto tempo fa, sono entrate in pratica le antenne del tipo "canale d'onda", la più semplice delle quali contiene due elementi: un vibratore a semionda attivo e un riflettore passivo. Tuttavia, le antenne a due elementi con riflettore passivo non forniscono una direttività della radiazione soddisfacente. Se alle frequenze dei canali televisivi è ancora possibile sopportare l'uso di antenne multielemento, allora per le bande KB (anche 28 MHz) esse, insieme a un dispositivo rotante, sono strutture eccessivamente ingombranti. A questo proposito, vengono sempre più utilizzate antenne a due elementi con riflettore attivo. Il fatto è che le antenne alimentate da un riflettore hanno una serie di vantaggi rispetto alle antenne con elementi passivi. In breve, questi vantaggi sono i seguenti. Il guadagno di un'antenna a due elementi con entrambi gli elementi attivi è equivalente a quello di un'antenna a tre elementi di dimensioni standard con un direttore passivo e un riflettore. A parità di valori di guadagno, il sistema a due elementi è più leggero, strutturalmente più semplice e presenta un momento di inerzia e derivazione inferiore. Le antenne con potenza attiva consentono di ottenere una maggiore soppressione delle radiazioni, che nelle comunicazioni amatoriali è più importante dell'ottenimento dei valori di guadagno massimi possibili per un determinato sistema. Allo stesso tempo, va notato che le antenne ad alimentazione attiva sono più difficili da sintonizzare e più critiche per modificare i parametri. Il principio di funzionamento di un'antenna a due elementi alimentata da un riflettore è quello di creare due campi antifase di uguale ampiezza nella direzione opposta al massimo principale della radiazione del sistema. L'uso di un riflettore attivo consente di ottenere l'uguaglianza delle correnti in entrambi gli elementi dell'antenna e la differenza di fase necessaria per la massima attenuazione della radiazione di ritorno. I calcoli effettuati secondo le ben note formule della teoria dell'antenna [1] mostrano che il guadagno di tale antenna è 3,4 dB superiore a quello di un'antenna con riflettore passivo e la massima soppressione della radiazione posteriore (tenendo conto delle perdite nella linea di collegamento) è 40- 50 dB, mentre nei sistemi passivi non supera i 25 dB. La larghezza del diagramma sul piano orizzontale al livello di 0,707E è 58° e la larghezza del fascio nel piano verticale con un'altezza di sospensione di l/2 e un angolo di radiazione di 30° è 32°. L'antenna a due elementi descritta con un riflettore attivo è una modifica dell'antenna HB9CV [2, 3], il cui diagramma è mostrato in Fig. 1. Con una distanza ottimale tra gli elementi pari a l/8 si possono ottenere campi antifase alimentando gli elementi dell'antenna con uno sfasamento di 225°. Lo sfasamento di 225° nell'alimentazione del riflettore è pari alla somma degli sfasamenti derivanti dal sistema di alimentazione in controfase degli elementi (180°) e del ritardo nella linea di alimentazione (45°).
Va notato che il circuito dell'antenna [2] contiene dati errati che non forniscono lo sfasamento richiesto quando alimentato da un cavo coassiale. Lo svantaggio fondamentale di questa antenna è la difficoltà di ottenere lo sfasamento richiesto, dovuto allo schema di alimentazione selezionato. Qualsiasi linea di alimentazione ha un fattore di accorciamento associato al design e ai materiali utilizzati Per le linee di alimentazione utilizzate nella tecnologia delle antenne, il fattore di accorciamento è solitamente 1,05-1,66. Pertanto, per il circuito di Fig. 1 quando alimentato ai punti XX, al posto dello sfasamento richiesto (dovuto alla linea) pari a 45°, si otterrà un valore in funzione del tipo di linea utilizzata. In Fig. 2.
Il punto di connessione della linea di alimentazione con un fattore di accorciamento di linea noto può essere facilmente determinato dalle formule: dp+da=d+2Dlk, dove d è la distanza tra gli elementi; da è la lunghezza della linea dal punto di commutazione all'antenna; dp - lunghezza della linea dal punto di commutazione al riflettore; Dlk - estensione più costruttiva della linea (10-20 cm) e
dove l è la lunghezza d'onda di lavoro; y è lo sfasamento richiesto; e è il fattore di accorciamento. Per alimentare l'antenna è conveniente utilizzare un cavo coassiale del tipo RK-75-7-11 (per il quale e = 1,52) ed un tee coassiale del tipo VR-193-F, dividendo equamente la potenza tra i vibratori . Quando si utilizza un tee, per un migliore abbinamento, è necessario utilizzare un cavo coassiale con impedenza caratteristica di 150 ohm (tipo RK-150-4-11 o simile) come linee di collegamento. Nel calcolare le lunghezze degli elementi del sistema d'antenna (che sono 0,5 l per il riflettore e 0,46 l per l'antenna stessa), è necessario tenere conto del loro coefficiente di accorciamento, che dipende dal diametro. I valori calcolati per un'antenna con un diametro di 22 mm e una linea di corrispondenza con un diametro di 20 mm sono riportati nella tabella. 1. Qui sono indicate anche le dimensioni degli elementi abbinati. Tabella 1
Le dimensioni degli spazi vuoti per l'antenna in banda 14 MHz sono riportate in tabella. 2. Tabella 2
Il design dell'antenna è mostrato in fig. 3. Ciascun elemento è costituito da tre sezioni, costituite da tubi di duralluminio di diametro coniugato, scorrevoli l'uno nell'altro.
Poiché il diametro esterno di un tubo è uguale al diametro interno del secondo, il sistema di tolleranza non consente che un tubo venga spinto nell'altro a una profondità considerevole. Pertanto, viene eseguito un taglio lungo un tubo di diametro inferiore fino a una lunghezza di 400 - 500 mm, dopodiché viene garantita la loro articolazione affidabile. Particolare attenzione deve essere prestata per garantire un contatto elettrico affidabile alla giunzione. Il mancato contatto provoca un notevole deterioramento dei parametri elettrici dell'antenna. Per facilitare la messa a punto, alle estremità degli elementi vengono posizionate punte flessibili in lega AMTs-M (Fig. 4).
Gli elementi sono fissati su un tubo in duralluminio con un diametro di 40-45 mm e uno spessore della parete di 2 mm. Per dare rigidità all'intero sistema di antenna, deve essere rinforzato con un filo di nylon di 1 mm di diametro (Fig. 5).
Altre caratteristiche del design sono visibili dalla foto. Il sistema dell'antenna pesa solo 6,5 kg, rendendo facile per una persona montare l'antenna.
Per ruotare l'antenna è stato utilizzato un motore elettrico tipo PR-1 con sensore di direzione potenziometrico montato all'interno della custodia. Il sistema dell'antenna è sintonizzato in base all'esigenza di ottenere il miglior abbinamento dell'antenna con il cavo di alimentazione e la massima soppressione della radiazione posteriore. Durante l'installazione, è consigliabile utilizzare un segnale da una sorgente locale situata approssimativamente nel piano degli elementi ad una distanza di almeno 150-200 m. La sequenza di installazione è la seguente. Determinare la lunghezza elettrica delle linee di sfasamento. La misurazione e la regolazione di questo parametro devono essere eseguite con una precisione di almeno 2-3 gradi elettrici. Modificando la lunghezza degli elementi corrispondenti ya e yp, si ottiene un valore SWR accettabile dell'intero sistema (non superiore a 1,5 alla frequenza media dell'intervallo). Regolando le lunghezze la e lp si ottiene la massima soppressione della radiazione posteriore. In questa fase, è sufficiente ottenere una soppressione di 20-25 dB. Le misurazioni devono essere effettuate in diversi punti dell'intervallo, dopodiché y viene riadattatoa e yp, ottenendo un valore SWR vicino all'unità. Queste operazioni vengono eseguite in sequenza più volte fino ad ottenere i migliori parametri dell'antenna. È auspicabile eseguire tutte le misurazioni nella posizione di lavoro dell'antenna per evitare l'influenza della terra, che, a basse altezze dell'antenna, può distorcere notevolmente i risultati. Va notato che le antenne con elementi attivi hanno una dipendenza nota del livello di soppressione della radiazione posteriore dall'angolo di elevazione, che è determinato dalla differenza nelle relazioni di fase per le onde che arrivano ad angoli diversi rispetto all'orizzonte. Per le comunicazioni a lunga distanza, quando questi angoli sono insignificanti, la soppressione raggiunge i 40-50 dB. Letteratura: 1. S. I. Nadenenko. "Antenne". Svyaztekhizdat, Mosca, 1959.
Autore: A. Snesarev (UW3BJ); Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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