Antenne verticali coassiali. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Questo è il nome delle antenne di tipo Groundplane con un anello a quarto d'onda in cortocircuito integrato di cavo coassiale (Fig. 1). Il principale vantaggio di questo tipo di antenna è la banda di frequenza estesa.

Fig. 1. Schema di un'antenna verticale coassiale (Rv è la somma delle resistenze di perdita)

È formato da un cavo coassiale posizionato verticalmente con un'impedenza d'onda arbitraria. L'estremità inferiore del nucleo centrale del cavo è collegata alla rete di messa a terra e la sua estremità superiore è saldata allo schermo del cavo. La lunghezza l del cavo è uguale a l / 4xVk, dove Vk è il valore del fattore di accorciamento dalla specifica (normalmente 0,66). Quindi, stiamo parlando di una linea a quarto d'onda chiusa coassiale che agisce come un circuito risonante parallelo. Le onde radio vengono emesse solo dalla schermatura del cavo, ma a causa del piccolo rapporto l/d, il suo fattore di velocità è vicino a 0,95 ed è quindi troppo breve per la risonanza di un quarto d'onda. Per formare un piano terra a quarto d'onda, è necessario aumentare l1 con un segmento l2 fino alla lunghezza risonante l/4.

esempio

Viene utilizzato un cavo coassiale con Vk=0,66. Quarto geometrico della lunghezza d'onda l1=0,25lх0,66=0,165l. Se per la schermatura del cavo, tenendo conto del suo rapporto l / d, viene preso il fattore di accorciamento V = 0,95, la lunghezza normale sarà l1 + l2 = 0,25lx0,95 = 0,2376l e la lunghezza del segmento l2 = 0,2376l-0,165l = 0,0725l. Alla risonanza, lo stub a quarto d'onda incorporato non funziona a causa di un'impedenza di ingresso molto elevata (circuito risonante parallelo). Se aumenti la frequenza del trasmettitore, il segmento l1 + l2 sarà troppo lungo, in altre parole su di esso apparirà un componente reattivo induttivo. Allo stesso tempo, anche la linea coassiale a quarto d'onda in cortocircuito (stub) diventerà eccessivamente lunga. Una linea che supera un quarto di lunghezza d'onda ha un effetto capacitivo e, di conseguenza, la componente induttiva del segmento del radiatore e la reattività capacitiva del pennacchio a quarto d'onda si compensano reciprocamente e la resistenza alla radiazione Rs aumenta.

Con una diminuzione della frequenza del trasmettitore, accade il contrario: la sezione del radiatore diventa capacitiva e il loop diventa induttivo, il che porta anche alla compensazione reciproca delle componenti reattive. A causa di questa capacità di una linea a un quarto d'onda, la banda di frequenza dell'antenna viene ampliata. Dall'alto, è limitato da cambiamenti indesiderati nel diagramma di radiazione e dal basso da un forte calo della resistenza alle radiazioni. A causa di questa banda larga, la lunghezza degli elementi dell'antenna non deve essere mantenuta con precisione. Come con altre antenne verticali, una buona rete di messa a terra è un prerequisito per un'elevata efficienza.

DL2FA ha descritto in dettaglio le antenne coassiali [1]. Uno schizzo del più semplice di essi è mostrato in Fig. 2a.

Riso. 2. Tipi di antenne coassiali verticali:
a - piano terra accorciato; b - piano terra a grandezza naturale;
c - un Groundplane notevolmente accorciato con una bobina di estensione L e una capacità finale C_D

Se il coefficiente di accorciamento del cavo coassiale è Vk=0,66, allora la sua lunghezza geometrica sarà 0,25lх0,66=0,165l; è la lunghezza dell'emettitore, poiché non sono stati utilizzati metodi per allungare questo elemento. Pertanto, esiste un Groundplane accorciato con una lunghezza di ~60° (1 l=360°). La resistenza alle radiazioni Rs di questa versione dell'antenna è di circa 13 ohm. Per ottenere un'elevata efficienza dell'antenna, la resistenza alla perdita dovrebbe essere minore, minore è la resistenza alle radiazioni. Condizioni un po' più favorevoli sono create dall'utilizzo di un cavo coassiale con dielettrico semi-aria e Vk = 0,82. Quindi la lunghezza del cavo l1=0,25lx0,82=0,205l (circa 74°), il valore della resistenza alle radiazioni (20 Ohm). A causa dell'azione già descritta dello stub coassiale a quarto d'onda, l'impedenza di ingresso rimane attiva in un ampio intervallo di frequenze e il suo valore cambia insieme alla resistenza alla radiazione. Con l'aiuto di un collegamento omega-matching (C_А-INSIEME A_К) è coordinato con l'impedenza caratteristica di qualsiasi cavo.
La Fig. 2b corrisponde sostanzialmente alla Fig. 1, differendo solo per la visualizzazione dei parametri dell'antenna e per la corrispondenza ad omega. La Figura 2c mostra un Groundplane notevolmente ridotto con una bobina di estensione e una capacità finale.

Le antenne coassiali funzionano in modalità multibanda. In questo caso, è necessario essere consapevoli dei cambiamenti nel diagramma di radiazione verticale con il passaggio da un intervallo all'altro e della resistenza alle radiazioni, nonché della necessità di regolare il collegamento a forma di omega quando si cambia intervallo. Ciò non è necessario quando si opera in un unico intervallo.

La notevole larghezza di banda della gamma di frequenza apre molte possibilità di adattamento locale. Il cavo coassiale necessita di un supporto artificiale o naturale. La soluzione ideale sarebbe un tubo in fibra di vetro con all'interno un cavo coassiale. A volte è possibile far passare un cavo tra due punti di riferimento posti in alto (ad esempio, negli alberi).

Letteratura

1. Wurtz H. DX-Antenne con spiegelnden Flachen - Antennen Koakxiale. cq-DL 7/1981, S.330-332

Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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