|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Antenna direzionale a tre bande Spider. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne HF L'idea di creare un'antenna KB direzionale molto leggera e portatile, realizzata in filo e tesa tra aste telescopiche in vetro-plastica, sebbene non nuova, sta attirando sempre più l'attenzione dei radioamatori. L'operatore tedesco Cornelius Pohl (DF4SA) ha proposto una variante progettuale in cui tre antenne filari "a canale d'onda" sono posizionate su un telaio di quattro aste: due a tre elementi per 20 e 15 metri e una a quattro elementi per una portata di 10 metri. L'antenna, nonostante la sua portabilità e il peso ridotto, ha ottime caratteristiche in termini di fattore di direttività e diagramma di radiazione. L'interesse per l'antenna DF4SA è grande, quindi, con il permesso del suo creatore, forniamo una descrizione dello "Spider". Introduzione. "Spider" ("Spider") è un'antenna tri-band a grandezza naturale, molto leggera, costruita con aste e filo di vetro-plastica. Il peso totale dell'antenna di circa 5,5 kg la rende ideale per l'uso sul campo. Una fotografia dell'antenna sollevata su un palo di alluminio di dieci metri è mostrata in fig. 1.
Tutti gli alberi telescopici leggeri e i dispositivi rotanti delle antenne televisive sono adatti per l'antenna. I carichi del vento sull'antenna sono piccoli. È facile da montare e installare da una sola persona. La dimensione dell'antenna piegata e imballata non supera 1,2 M. Uno schizzo semplificato (direttori e riflettori sullo stesso piano) del suo design è mostrato in fig. 2.
In termini di guadagno (guadagno) G e rapporto di radiazione avanti/indietro (F/B), lo "Spider" non è inferiore ad altre antenne a grandezza naturale, comprese quelle fisse. La potenza di radiazione consentita in modalità continua è di 2 kW. I dati principali dell'antenna sono riportati nella Tabella 1.
Il compito principale durante l'installazione dell'antenna è sollevarlo alla massima altezza possibile. Le antenne anche con un piccolo guadagno, sollevate ad un'altezza elevata, danno un segnale migliore rispetto alle antenne con un grande guadagno, ma installate ad un'altezza ridotta. Il peso ridotto del "ragno" facilita il sollevamento a grande altezza. Semplifica inoltre la scelta della posizione di installazione ottimale. È conveniente utilizzare l'antenna in viaggio, installarla sulle cime delle montagne circostanti, su isole, torri di castelli e fari e persino su qualsiasi tetto. Questa antenna si confronta favorevolmente con i tradizionali "fasci" a tre bande pesanti. L'assemblaggio dell'antenna è semplice, nella progettazione non vengono utilizzati elementi complessi speciali. La mancanza di una procedura di sintonizzazione rende l'antenna accessibile ai principianti. Il costo dei materiali per la fabbricazione dell'antenna è basso e puoi comunque risparmiare sull'albero e sul dispositivo rotante. Lo sviluppo dell'antenna è stato facilitato dalla familiarità con la soluzione originale ed elegante di Dick Bird (G4ZU), che ha proposto la sua "Bird Yagi" - un'antenna a "canale d'onda" a tre elementi con un direttore di filo a forma di V e un riflettore. È anche chiamato "arco e freccia". Tuttavia, in letteratura non c'erano descrizioni di progetti multi-gamma, quindi il DF4SA ha dovuto intraprendere uno sviluppo indipendente. Dopo innumerevoli tentativi di simulazione al computer, finalmente, è stato possibile ottenere un'antenna virtuale che soddisfi i requisiti. Restavano problemi strutturali e meccanici: l'antenna doveva essere leggera ma rigida, fornire protezione dall'umidità, avere caratteristiche elettriche ripetibili indipendentemente da quante volte veniva montata e smontata. L'assemblaggio non avrebbe dovuto essere difficile e non avrebbe richiesto attrezzi speciali. Tutti questi requisiti sono stati soddisfatti e l'autore si è divertito a guardare come l'antenna ha resistito facilmente a una violenta tempesta mentre operava da STZEE durante il 2002 CQ WW CW CONTEST. Principi di base per la costruzione di un'antenna. "Spider" è un canale d'onda per 10, 15 e 20 metri. E' formato da tre antenne filari annidate una dentro l'altra, tese su una comune croce in fibra di vetro ("ragno"). Queste antenne, a loro volta, contengono tre elementi per la portata di 20 metri, tre elementi per la portata di 15 metri e quattro elementi per la portata di 10 metri. L'elemento attivo dell'antenna è costituito da tre singoli dipoli per le bande dei 20, 15 e 10 metri, interconnessi solo nel punto di alimentazione. Di conseguenza, nella progettazione dell'antenna non vengono utilizzate bobine o circuiti ("scale"). Per il passaggio da un cavo coassiale sbilanciato a un dipolo bilanciato è stato utilizzato un dispositivo choke semplice ea larga banda proposto da W2DU. Ciò rende il sistema di alimentazione molto semplice e affidabile. Non sono necessarie linee di fasatura o altri dispositivi corrispondenti. Lo schema generale dell'antenna (vista dall'alto) e le dimensioni di installazione degli elementi (in centimetri) sono riportati in fig. 3.
Le lunghezze dei fili (in centimetri) degli elementi passivi dell'antenna sono riportate nella Tabella 2.
Si noti che questi dati sono validi solo quando l'antenna è realizzata in filo di rame o ramato con un diametro di 1 mm senza isolamento. Altri tipi di fili, in particolare fili isolati, richiederanno una correzione delle dimensioni degli elementi, che è associata a una variazione del fattore di velocità, che a sua volta dipende dalla velocità di propagazione dell'onda lungo il filo. La correzione può essere necessaria anche quando si utilizzano isolatori alle estremità dei fili dell'antenna. Mantenere le dimensioni esatte dell'antenna durante la sua fabbricazione è molto importante. Un errore anche di un centimetro (!) Comporterà un cambiamento nei parametri. Ne consegue da quanto sopra che i fili dell'antenna non devono essere estratti sotto carico. È preferibile utilizzare filo di acciaio ramato, i cui dati possono essere trovati in [1]. Quando la prima copia dell'antenna era realizzata con un normale filo di rame morbido con isolamento smaltato, alcuni elementi durante il montaggio e lo smontaggio dell'antenna si sono allungati anche di 10 cm, il che ha causato la "partenza" delle frequenze di risonanza e il deterioramento del diagramma di radiazione. Il rapporto delle radiazioni avanti/indietro ha sofferto particolarmente. Il design dell'elemento attivo è mostrato in fig. 4. Consiste di tre dipoli, che devono trovarsi su un piano verticale, rigorosamente uno sopra l'altro. Come con altri dipoli multi-range, più sono lontani l'uno dall'altro, minore è la loro interazione.
La distanza tra il dipolo superiore di 20 m e quello inferiore di 10 m dovrebbe essere di circa 50 cm, inoltre è importante che il dipolo di 10 m sia esteso di almeno alcuni centimetri dal tubo portante in fibra di vetro. In caso contrario, l'SWR potrebbe fluttuare leggermente quando l'asta in fibra di vetro si bagna a causa della pioggia. Le lunghezze dei dipoli (in centimetri) sono riportate nella Tabella 3.
Il dispositivo di bilanciamento ("balun") può essere molto semplice, poiché l'impedenza di ingresso dell'antenna nei punti di alimentazione è già prossima ai 50 ohm. Pertanto, non è richiesta alcuna corrispondenza di resistenza. Tutto ciò che serve è passare da un cavo di alimentazione coassiale sbilanciato a un'antenna bilanciata. Pertanto, al posto del trasformatore toroidale, è stato possibile utilizzare in questa antenna una semplice bobina di cavo coassiale. La versione più semplice di un'induttanza a cavo coassiale è una bobina di poche spire (5...10) direttamente vicino al punto di alimentazione. Tuttavia, il funzionamento di tale induttanza dipende fortemente dalla frequenza, dal tipo di cavo stesso, dal diametro e dalla lunghezza della bobina. Un altro problema sorge se il diametro dell'avvolgimento è inferiore a quello consentito per un determinato tipo di cavo: nel tempo i parametri del cavo si deteriorano. Una soluzione molto migliore è usare un'induttanza coassiale come descritto da W2DU [2]. È necessario prendere un pezzo di cavo coassiale sottile e mettere sul suo isolamento esterno diversi (da 16 a 50, a seconda del tipo) anelli di ferrite, che aumentano efficacemente l'impedenza per le correnti che scorrono lungo la superficie esterna della treccia. Di conseguenza, queste correnti sono notevolmente ridotte. Se si utilizza un pezzo di cavo con isolamento in fluoroplastica (Teflon), la potenza consentita fornita all'antenna può raggiungere i due kilowatt. Un pezzo di cavo con anelli di ferrite inseriti su di esso è posto in una scatola impermeabile costituita da un profilo di plastica a forma di scatola con un coperchio. Un connettore per cavo standard di tipo S0239 è montato su un'estremità della scatola e due bulloni per il collegamento delle metà dell'elemento attivo sono montati sull'altra estremità. Il design del dispositivo di bilanciamento con il coperchio rimosso è mostrato in Fig. 5.
Il dispositivo svolge anche un'altra funzione: fissato all'albero, solleva il punto di alimentazione dell'elemento attivo sopra il collegamento centrale degli elementi portanti in vetroresina. Progettazione dell'antenna. La sua base è la connessione centrale mostrata in Fig. 6.
È costituito da due lastre quadrate in lamiera di duralluminio e quattro spezzoni di tubi (Fig. 7), nei quali sono inseriti elementi portanti in fibra di vetro.
I tubi sono fissati tra le piastre con otto viti, i fori oblunghi nelle piastre consentono di regolare la connessione a un diametro specifico dell'albero, che può variare da 30 a 60 mm. La connessione è inoltre fissata rigidamente all'albero con un pezzo di profilo in duralluminio a forma di U (è fissato con due bulloni alla piastra superiore) e un morsetto a forma di U con dadi. Il design del nodo centrale garantisce la posizione del baricentro dell'antenna esattamente lungo l'asse dell'albero, riducendo il carico sull'albero e sul rotatore. Gli elementi portanti in fibra di vetro lunghi 5 m sono le sezioni inferiori delle aste in fibra di vetro di nove metri. Per irrigidire l'intera struttura portante è stata utilizzata una serie di tiranti in corda di Kevlar del diametro di 1,5 mm, un metodo ben noto fin dai tempi della flotta velica. La corda resiste alla rottura fino a 150 kg. Il kevlar è buono in quanto praticamente non si allunga e l'antenna mantiene la sua forma durante la rotazione e con carichi di vento significativi. La configurazione dei controventi è mostrata in fig. 8. Per il loro fissaggio si consiglia di utilizzare nodi velici che trattengano bene il carico e si slegino facilmente durante lo smontaggio dell'antenna.
Dopo aver assemblato la struttura portante, gli elementi in filo vengono fissati facilmente e rapidamente ad essa. Nei punti in cui sono piegati, così come alle estremità, vengono inseriti sugli elementi dei piccoli pezzi di tubi isolanti in plastica. Risultati e dati tecnici. L'antenna è stata sollevata su un palo di dieci metri in un'area aperta e i suoi parametri sono stati accuratamente misurati. Si è scoperto che i fili di acciaio ramato utilizzati con un diametro di 1 mm non richiedono l'introduzione di un fattore di velocità e che i dati ottenuti dalla simulazione al computer possono essere utilizzati direttamente nella fabbricazione dell'antenna. Si è inoltre scoperto che gli isolanti alle estremità dei fili (tubi di poliammide lunghi 4 cm, riempiti di resina epossidica) influenzano notevolmente la frequenza di risonanza degli elementi, abbassandola di circa 100...200 kHz. Questo effetto deve essere preso in considerazione accorciando i fili di conseguenza. I risultati delle misurazioni del guadagno e del rapporto di radiazione avanti/indietro e avanti/laterale sono mostrati nella Tabella 4. I valori del guadagno sono riportati rispetto a un radiatore isotropo e tra parentesi - rispetto a un dipolo. Sono stati ottenuti approssimativamente gli stessi valori di una tipica antenna moderna a tre bande con una lunghezza della traversa portante (braccio) di 6 ... 7 m.
I valori del rapporto di radiazione avanti/laterale sono un po' più piccoli, a causa del fatto che gli elementi attivi non giacciono sullo stesso piano orizzontale di quelli passivi. Tuttavia, questo ha qualche pregio: durante la ricerca in un intervallo, l'operatore, sebbene debolmente, sente i segnali provenienti da altre direzioni. A titolo di esempio, in fig. La Figura 9a mostra i modelli dell'antenna a 14,12 MHz nei piani azimutali e verticali, calcolati utilizzando il programma di simulazione dell'antenna NEC. Il calcolo è stato effettuato per un'altezza di installazione dell'antenna di 10 m sopra la superficie terrestre. Sulla fig. La figura 9b mostra diagrammi di radiazione simili quando l'antenna è installata ad un'altezza di 20 m I grafici di fig. 9c mostrano le dipendenze del guadagno e del rapporto di emissione avanti/indietro dalla frequenza.
Durante il lavoro sul campo in varie spedizioni, il "Ragno" ha pienamente giustificato le speranze riposte in esso. Ulteriori informazioni sull'antenna e una descrizione dettagliata della sua tecnologia di produzione possono essere trovate sul sito web di DF4SA [3]. Alcune utili discussioni sulla costruzione, così come le traduzioni della descrizione in altre lingue, sono disponibili in [4]. Anche l'antenna è stata modellata utilizzando il programma di simulazione dell'antenna MMANA. I risultati ottenuti differiscono poco da quelli sopra riportati. Letteratura
Pelle artificiale per l'emulazione del tocco
15.04.2024 Lettiera per gatti Petgugu Global
15.04.2024 L'attrattiva degli uomini premurosi
14.04.2024
▪ Il corpo umano contiene 30 trilioni di cellule ▪ Vetro che genera energia solare ▪ È stato scoperto un tipo fondamentalmente nuovo di fotosintesi ▪ Nuovo principio di comunicazione: più veloce della fibra
▪ sezione del sito Roba da spia. Selezione dell'articolo ▪ articolo Voglio essere audace, voglio essere audace. Espressione popolare ▪ articolo Quali sono i neonati più piccoli? Risposta dettagliata ▪ articolo Ombrello Centaury. Leggende, coltivazione, metodi di applicazione ▪ articolo Informazioni generali sulla tintura dei tessuti. Ricette e consigli semplici
Commenti sull'articolo: Vladimir Grande! Grazie per le informazioni!
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina