Высокоэффективные укв антенны

Высокоэффективная УКВ антенна F9FT

Интенсивное освоение радиолюбителями УКВ диапазонов за последние два десятилетия привело к появлению множества разнообразных по своим конструкциям антенн. Особое распространение в последние годы получили антенны с удлиненной траверсой. Длина траверсы такой антенны составляет несколько длин волн, а число пассивных элементов достигает двух десятков и даже более. Именно их нередко используют ультракоротковолновики при проведении дальних и сверхдальних связей на УКВ через «аврору», метеорные потоки, ИСЗ и лунную поверхность.

Интерес к антеннам с удлиненной траверсой можно объяснить тем, что, во-первых, при практически таких же затратах материалов, что и на постройку обычного «волнового канала», усиление у них заметно больше; во-вторых, конструкция таких антенн несложная, так как все элементы крепятся на одной несущей траверсе; в-третьих, подкупает относительная простота согласования антенны с фидером, ибо ВЧ энергия подводится только к одному активному элементу. Но этим антеннам свойственны и некоторые недостатки: малое подавление излучения назад и значительное сужение рабочей полосы при увеличении числа элементов.

На рисунке выше приведен чертеж 16-элементной антенны для 2-метрового диапазона (а). Ее траверсу выполняют из проката квадратного профили со стороной 20 мм, толщина стенки — 1,5…2 мм, или трубы диаметром 20 мм. Часть траверсы, где укрепляют рефлекторы и активный вибратор, имеет вид «ласточкина хвоста» (б). Пассивные элементы изготавливают из алюминиевой проволоки диаметром 4 мм. Применение других материалов (меди, латуни, сплавов алюминия, биметалла) не вызывает заметного ухудшения параметров антенны, за исключением ее массы. Один из возможных вариантов крепления рефлекторов и директоров показан на (в).

Основные параметры антенны F9FT приведены в таблице. Приведенные значения усиления антенн даны относительно полуволнового диполя.

Параметры антенны F9FT

Активный вибратор с волновым сопротивлением 75 Ом (рис. ниже) выполняют из алюминиевой проволоки диаметром 5 мм, а с волновым сопротивлением 50 Ом (б) — из двух алюминиевых трубок диаметров 12 мм, соединенных алюминиевой дужкой-согласователем из проволоки диаметром 5 мм.

Активный вибратор антенны F9FT

Активный вибратор должен быть надежно изолирован от траверсы. В качестве изоляционного материала можно использовать стеклотекстолит, тефлон, органическое стекло и т. п.
На рис. ниже (а) и (б) схематически изображены 9- и 13-элементная антенны для 2-метрового диапазона. Конструкция активных вибраторов с различным волновым сопротивлением для этих антенн показана на (в) (75 Ом) и 3,г (50 Ом).

Некоторое различие в размерах данных активных вибраторов от тех, которые применяются в 16-элементной антенне, обусловлено стремлением лучше согласовать эти антенны с фидером. Сечение несущей траверсы для этих антенн такое же, как и для 16-элементной (20х20 мм). Конструктивно 9- и 13-элементную антенну выполняют так же, как и 16-элементную.

На следующем рис. (а) приведен схематический чертеж 21-элементной антенны для диапазона 70 см. Расстояния между элементами, указанные на рисунке, относятся к случаю использования фидера с волновым сопротивлением 75 Ом. При питании антенны 50-омным кабелем расстояния должны быть следующими: рефлектор — активный вибратор — 139 мм, активный вибратор — директор 1 — 48 мм, директор 1 — директор 2-68 мм, директор 2 — директор 3 — 182 мм. Остальные директоры располагают на расстоянии, указанном на рисунке. Для траверсы используют прокат квадратного профиля со стороной 16,5 мм (можно применить трубку диаметром 16…17 мм). Все пассивные элементы изготавливают из алюминиевой проволоки диаметром 4 мм и укрепляют непосредственно на траверсе. Активный вибратор (б), выполняют из алюминиевой проволоки диаметром 5 мм. В месте крепления к траверсе он должен быть изолирован от нее.

На первый взгляд может показаться, что непосредственное питание симметричного вибратора несимметричным коаксиальным кабелем не может дать хороших результатов, так как в этом случае отношение напряжений на его концах равно примерно 2:3. А это неизбежно приведет к формированию излучения с вертикальной поляризацией, тем самым ухудшается коэффициент усиления антенны и ее диаграмма направленности. Однако эксперименты показывают, что питать антенну так можно, но входное сопротивление активного вибратора должно быть согласовано с волновым сопротивлением питающего фидера, а активный элемент надежно изолирован от траверсы. При этом практически вся подводимая ВЧ энергия излучается активным вибратором в окружающее пространство, а большое число пассивных элементов достаточно хорошо формирует главный лепесток диаграммы излучении антенны строго по ее оси.

Ниже изображены диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях 16-элементной антенны F9FT для 2-метрового диапазона.

Чтобы получить большее усиление однотипные антенны объединяют в систему (стек). При удвоении числа однотипных антенн коэффициент усиления системы может возрасти на 2.5 дБ. Максимальное значение достигается только при условии оптимального расстояния между антеннами и строгой фазировки последних. Оптимальное расстояние для 16-элементных антенн 2-метрового диапазона и для 21-элементной антенны диапазона 70 см составляет 2l.

Компоновки антенных систем (стек)

Антенный стек
Если, например, требуется согласовать с питающим фидером, имеющим волновое сопротивление 75 Ом, антенную систему из двух антенн с активным элементом, у которого волновое сопротивление 75 Ом, необходимо сделать следующее. Вибраторы обеих антенн соединяют через тройник отрезками коаксиального кабеля (их волновое сопротивление 75 Ом) длиной, кратной l/2 (l1=l2=спl/2, где п=1,2,3, …. с — коэффициент укорочения кабеля), с четвертьволновым трансформатором Последний изготавливают из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом длиной сl/4.

Для правильной фазировки антенной системы центральные проводники отрезков коаксиального кабеле подключают к точке А (см. рис.выше).
Очень просто согласовать четыре однотипные антенны (см. рис.7,в). В этом случае используются отрезке кабелей с одинаковым волновым сопротивлением (50 или 75 Ом) длиной l1=l2=l3=l4=спl/2, l5=l6=сl/4.
На рис.выше (г) показан вариант объединения двух антенн, при котором получается диаграмма направленности с круговой поляризацией. Такие системы целесообразно использовать при работе через радиолюбительские спутники Земли, а также при приеме сигналов, отраженных от лунной поверхности. Обе антенны монтируют взаимно перпендикулярно на одной траверсе, одноименные вибраторы укрепляют как можно ближе друг к другу.

Для согласования используют отрезки коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом (l1=сп1l/4, l2=сп2l/2, где п1=1, 3, 5,…; п2=1,2, 3,…; l2-l1=l/4) и 50 Ом (l3=сl/4).

Данная антенная система с круговой поляризацией имеет коэффициент усиления такой же, что и одиночная антенна.

В заключение несколько практических советов. Для удобства и быстрой сборки антенных систем рекомендуется отрезки кабелей согласования снабжать высокочастотными разъемами типов СР-75 и СР-50, а для их соединения использовать ВЧ тройники. Такие узлы нетрудно защитить от влияния атмосферных осадков. Если указанных разъемов нет, отрезки кабелей можно аккуратно спаять, а места соединения покрыть полистиролом или эпоксидной смолой. Все крепежные винты желательно ставить с нижней стороны траверсы и закрашивать их Трубки элементов с концов закрывают капроновыми колпачками или резиновыми пробками. Места подключения кабелей к вибраторам желательно помещать в капроновые стаканы. Чтобы длинные траверсы не прогибались, их можно обычным способом подпереть диагональными штангами. Последние должны быть одинаковой длины для всех антенн, скомпонованных в систему.

Читайте также  Проводка на чердаке в деревянном доме

Высокоэффективные укв антенны

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ УКВ АНТЕННЫ

К. ФЕХТЕЛ (UB5WN), г. Киев

Интенсивное освоение радиолюбителями УКВ диапазонов за последние два десятилетия привело к появлению множества разнообразных по своим конструкциям антенн. Особое распространение в последние годы получили антенны с удлиненной траверсой. Длина траверсы такой антенны составляет несколько длин волн, а число пассивных элементов достигает двух десятков и даже более. Именно их нередко используют ультракоротковолновики при проведении дальних и сверхдальних связей на УКВ через «аврору», метеорные потоки, ИСЗ и лунную поверхность.

Интерес к антеннам с удлиненной траверсой можно объяснить тем, что, во-первых, при практически таких же затратах материалов, что и на постройку обычного «волнового канала», усиление у них заметно больше; во-вторых, конструкция таких антенн несложная, так как все элементы крепятся на одной несущей траверсе; в-третьих, подкупает относительная простота согласования антенны с фидером, ибо ВЧ энергия подводится только к одному активному элементу. Но этим антеннам свойственны и некоторые недостатки: малое подавление излучения назад и значительное сужение рабочей полосы при увеличении числа элементов.

Ряд интересных конструкций УКВ антенн с удлиненной траверсой разработал известный французский ультракоротковолновик Ф. Тонна (F9FT). Антенны F9FT имеют достаточно высокий КПД, сравнительно небольшие размеры и массу, в них нет согласующих элементов. Но пожалуй, их главное достоинство — легкая повторяемость , получение идентичных параметров каждой отдельной антенны (при строгом соблюдении всех размеров элементов). Последнее позволяет путем компоновки нескольких однотипных антенн создавать сложную антенную систему с большим коэффициентом усиления.

Основные параметры антенны F9FT приведены в таблице. Приведенные значения усиления антенн даны относительно полуволнового диполя.

На рис. 1, а приведен чертеж 16-элементной антейны для 2-метрового диапазона. Ее траверсу выполняют из проката квадратного профили со стороной 20 мм, толщина стенки — 1,5. 2 мм, или трубы диаметром 20 мм. Часть траверсы, где укрепляют рефлекторы и активный вибратор, имеет вид «ласточкина хвоста» (рис.1,б). Пассивные элементы изготавливают из алюминиевой проволоки диаметром 4 мм. Применение других материалов (меди, латуни, сплавов алюминия, биметалла) не вызывает заметного ухудшения параметров антенны, за исключением ее массы. Один из возможных вариантов крепления рефлекторов и директоров показан на рис. 1.в.


Puc.1

Активный вибратор с волновым сопротивлением 75 Ом (рис.2,а) выполняют из алюминиевой Проволоки диаметром 5 мм, а с волновым сопротивлением 50 Ом (рис.2, б) — из двух алюминиевых трубок диаметров 12 мм, соединенных алюминиевой дужкой-согласователем из проволоки диаметром 5 мм.


Puc.2

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АНТЕНН

Диапазон частот, МГц

Горизонтальный угол раскрыва, градус

Вертикальный угол раскрыва, градус

Подавление заднего лепестка, дБ

Максимальное подавление боковых лепестков, дБ

Длина антенны, м

Активный вибратор должен быть надежно изолирован от траверсы. В качестве изоляционного материала можно использовать стеклотекстолит, тефлон, органическое стекло и т. п.

На рис. 3,а и 3,б схематически изображены 9- и 13-элементная антенны для 2-метрового диапазона. Конструкция активных вибраторов с различным волновым сопротивлением для этих антенн показана на рис. 3,в (75 Ом) и 3,г (50 Ом).


Puc.3

Некоторое различие в размерах данных активных вибраторов от тех, которые применяются в 16-элементной антенне, обусловлено стремлением лучше согласовать эти антенны с фидером. Сечение несущей траверсы для этих антенн такое же, как и для 16-элементной (20х20 мм). Конструктивно 9- и 13-элементную антенну выполняют так же, как и 16-элементную.

На рис.4,а приведен схематический чертеж 21-элементной антенны для диапазона 70 см. Расстояния между элементами, указанные на рисунке, относятся к случаю использования фидера с волновым сопротивлением 75 Ом. При питании антенны 50-омным кабелем расстояния должны быть следующими: рефлектор — активный вибратор — 139 мм, активный вибратор — директор 1 — 48 мм, директор 1 — директор 2-68 мм, директор 2 — директор 3 — 182 мм. Остальные директоры располагают на расстоянии, указанном на рисунке. Для траверсы используют прокат квадратного профиля со стороной 16,5 мм (можно применить трубку диаметром 16. 17 мм). Все пассивные элементы изготавливают из алюминиевой проволоки диаметром 4 мм и укрепляют непосредственно на траверсе (см. рис.1,в). Активный вибратор (рис.4,б), выполняют из алюминиевой проволоки диаметром 5 мм. В месте крепления к траверсе он должен быть изолирован от нее.


Puc.4

На первый взгляд может показаться, что непосредственное питание симметричного вибратора несимметричным коаксиальным кабелем не может дать хороших результатов, так как в этом случае отношение напряжений на его концах равно примерно 2:3. А это неизбежно приведет к формированию излучения с вертикальной поляризацией, тем самым ухудшается коэффициент усиления антенны и ее диаграмма направленности. Однако эксперименты показывают, что питать антенну так можно, но входное сопротивление активного вибратора должно быть согласовано с волновым сопротивлением питающего фидера, а активный элемент надежно изолирован от траверсы. При этом практически вся подводимая ВЧ энергия излучается активным вибратором в окружающее пространство, а большое число пассивных элементов достаточно хорошо формирует главный лепесток диаграммы излучении антенны строго по ее оси. На рис. 5 и 6 изображены диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях 16-элементной антенны F9FT для 2-метрового диапазона.


Puc.5


Puc.6

Чтобы получить большее усиление. однотипные антенны объединяют в систему. При удвоении числа однотипных антенн коэффициент усиления системы может возрасти на 2.5 дБ. Максимальное значение достигается только при условии оптимального расстояния между антеннами и строгой фазировки последних. Оптимальное расстояние для 16-элементных антенн 2-метрового диапазона и для 21-элементной антенны диапазона 70 см составляет 2 l . На рис.7 приведены варианты компоновки антенных систем.


Puc.7

Если, например, требуется согласовать с питающим фидером, имеющим волновое сопротивление 75 Ом, антенную систему из двух антенн с активным элементом, у которого волновое сопротивление 75 Ом, необходимо сделать следующее. Вибраторы обеих антенн соединяют через тройник отрезками коаксиального кабеля (их волновое сопротивление 75 Ом) длиной, кратной l /2 (l1=l2=сп l /2, где п=1,2,3, . с — коэффициент укорочения кабеля), с четвертьволновым трансформатором Последний изготавливают из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом длиной с l /4.

Для правильной фазировки антенной системы центральные проводники отрезков коаксиального кабеле подключают к точке А (см. рис.7).

Очень просто согласовать четыре однотипные антенны (см. рис.7,в). В этом случае используются отрезке кабелей с одинаковым волновыи сопротивлением (50 или 75 Ом) длиной l1=l2=l3=l4=сп l /2, l5=l6=с l /4.

На рис.7,г показан вариант объединения двух антенн, при котором получается диаграмма направленности с круговой поляризацией. Такие системы целесообразно использовать при работе через радиолюбительские спутники Земли, а также при приеме сигналов, отраженных от лунной поверхности. Обе антенны монтируют взаимно перпендикулярно на одной траверсе, одноименные вибраторы укрепляют как можно ближе друг к другу.

Для согласования используют отрезки коаксиального кабеля с волновыи сопротивлением 75 Ом (l1=сп1 l /4, l2=сп2 l /2, где п1=1, 3, 5. ; п2=1,2, 3. ; l2-l1= l /4) и 50 Ом (l3=с l /4).

Данная антенная система с круговой поляризацией имеет коэффициент усиления такой же, что и одиночная антенна.

Читайте также  Скрытая проводка в доме из оцилиндрованного бревна

В заключение несколько практических советов. Для удобства и быстрой сборки антенных систем рекомендуется отрезки кабелей согласования снабжать высокочастотными разъемами типов СР-75 и СР-50, а для их соединения использовать ВЧ тройники. Такие узлы нетрудно защитить от влияния атмосферных осадков. Если указанных разъемов нет, отрезки кабелей можно аккуратно спаять, а места соединения покрыть полистиролом или эпоксидной смолой. Все крепежные винты желательно ставить с нижней стороны траверсы и закрашивать их Трубки элементов с концов закрывают капроновыми колпачками или резиновыми пробками. Места подключения кабелей к вибраторам желательно помещать в капроновые стаканы. Чтобы длинные траверсы не прогибались, их можно обычным способом подпереть диагональными штангами. Последние должны быть одинаковой длины для всех антенн, скомпонованных в систему.

Базовые VHF (УКВ) антенны

Вертикальная антенна ANLI A-100 DB

143-148/430-460 МГц, вертикальная, 200 Ватт, высота 1.15 м.

Вертикальная антенна ANLI A-1000MV

150-174 МГц, вертикальная, 200 Вт, высота 5.2 м.

Вертикальная антенна ANLI A-100MV

150-174 МГц, вертикальная, 200 Вт, высота 1.15 м.

Вертикальная антенна ANLI A-200 DB

143-148/430-460 МГц, вертикальная, 200 Ватт, высота 1.8 м.

Вертикальная антенна ANLI A-300MV

150-174 МГц, вертикальная, 200 Вт, высота 3.6 м.

Вертикальная антенна Diamond 150MV

156-157 МГц, вертикальная, 50 Ватт, высота 1.23 м..

Вертикальная антенна Diamond 150MV2

156-157 МГц, вертикальная, 150 Ватт, высота 2.8 м., высокая степень ветровой нагрузки

Вертикальная антенна Diamond 150MVE

156-157 МГц, вертикальная, 50 Ватт, высота 1.13 м., высокая степень ветровой нагрузки

Вертикальная антенна Diamond BC100

134-174, вертикальная, 200 Ватт, высота 1.7 м.

Вертикальная антенна Diamond BC100S

115-174, вертикальная, 100 Ватт, высота 1.7 м.

Вертикальная антенна Diamond BC101

144-174 МГц, вертикальная, 200 Ватт, высота 1.5 м.

Вертикальная антенна Diamond BC102

134-174 МГц, вертикальная, 200 Ватт, высота 3.2 м.

Вертикальная антенна Diamond BC103

144-174, вертикальная, 300 Ватт, высота 1.25 м.

Вертикальная антенна Diamond CP22E

144-174 МГц, вертикальная, 200 Ватт, высота 2.7 м.

Вертикальная антенна Diamond F22

144-174 МГц, вертикальная, 200 Ватт, высота 3.3 м.

Компания «РадиоЭксперт» – ваш выбор № 1!

Интернет-магазин «РадиоЭксперт» поставляет базовые VHF (УКВ) антенны, по наиболее привлекательным ценам. Это обусловлено тем, что мы ведем поставки напрямую от производителей.

Так же, к основным плюсам следует отнести:

  • компания осуществляет полную информационную поддержку клиентов и прежде чем сделать заказ, можно предварительно уточнить стоимость и эксплуатационные характеристики радиотоваров как на сайте, так и получив подробную консультацию от профильного специалиста;
  • Мы имеем договора с несколькими ведущими транспортными компаниями, с полным территориальным охватом доставки по любому населенному пункту России, республик Беларусь и Казахстан. Все отправления обеспечиваются 100% страховкой от потери и повреждения, и мы можем с уверенностью гарантировать нашим клиентам получение товара в целостности, точно и в срок;
  • любые базовые VHF (УКВ) антенны и прочие товары из наших каталогов находятся на гарантии, при строгом соответствии с законами продажи и обслуживания;

Антенны УКВ-FM в Москве

  • Автомобильные антенны
  • Телевизионные антенны

Комнатная FM антенна Рэмо BAS-5346-P Любимое радио пассивная ФМ / УКВ

Антенна УКВ Триада 8830 FM

Антенна УКВ Триада 8810 FM

Уличная FM антенна МИР FM-1 пассивная для радио ФМ / УКВ

Антенна автомобильная, для УКВ*FM-радио, внутрисалонная, пассивная Rexant RX-501

Антенна автомобильная, для УКВ*FM-радио, внутрисалонная, пассивная Rexant RX-501

Активная автомобильная антенна REXANT для радио- и телесигнала на территории РФ и ЕС, 30 дБ

Автомобильная антенна Триада Триада-655 Профи

Антенна Mystery mant-6

Антенна пассивная автомобильная для приёма радио»Триада 276″ магнитная, УКВ, FM, AM, длина кабеля — 2,5 м

Антенна LUMAX DA1503A

Cheetah Усилитель УКВ-FM

OZAR A-class FM-конвертер (Адаптер УКВ-FM для японских автомагнитол 76-90Мгц «Класс А»)

Антенна активная MYSTERY MANT-1, радио УКВ/FM/AM

Антенна ЭФИР FM внешняя уличная цифровая-аналоговая эфирная для приёма FM-радио Рэмо BAS-1358

Rexant FM-Антенна наружная для приёма радиостанций FM/УКВ диапазона 34-0553

Автомобильная антенна Триада Tриада-290 Special

Адаптер УКВ-FM для японских автомагнитол 76-90Мгц «авто-fm»

Активная автомобильная антенна REXANT для радио- и телесигнала, 35 дБ

Антенна Ritmix RTA-100 AV

Антенна Рэмо black point

Усилитель УКВ-FM (металл)

Антенна Триада ВА 69 ELECTRONIC

Антенна Supra sta-10

Антенна УКВ+ДМВ «экстра»

Адаптер УКВ-FM для японских автомагнитол 76-90Мгц «Класс А»

Антенна Триада 003 Mini

Пассивная автомобильная антенна REXANT для радиосигнала, 3 дБ

Антенна антейко А-2010 активная для дальнего приема УКВ, АМ, FM + два режима город/трасса антейко Антей А-2010

Усилитель УКВ-FM Lada (пластик)

Триада 305 FM усилитель

Дипольная антенна FM LTC 3047 300 мм для радиоприёмников

Антенна триада Антенна-усилитель Триада-8830 для музыкальных центров, УКВ и FM, усиление — 5 дБ, круговая направленность, уличная, длина кабеля 10 м., 12384, черный

К вопросу о коэффициенте усиления УКВ антенн

Проблема качественной оценки параметров различных антенн остается актуальной, особенно сегодня, когда с исчезновением доступной радиолюбителям технической литературы появляются разного рода «фирмы», состоящие из «бизнесменов» с широким диапазоном «интеллектуальных» запросов: от спекуляции импортными харчами до производства антенн. В рекламных проспектах этих «мастеров на все руки» мне лично доводилось видеть заявления весьма широкого диапазона от «наилучшее качество работы обеспечивают только наши антенны» (утверждение по нынешним временам почти скромное), до милитаристско-чеканной фразы типа «. антенна с усилением 19 дБ разработана в Высшей Военной Академии радиосвязи (? — К.С.) и выпускается оборонной промышленностью по конверсии. «.

Помимо умышленного, мягко говоря, искажения информации, в различных описаниях конструкций антенн встречаются и параметры, ошибочно завышенные по причинам как метрологическим, так и методологическим, поскольку проведение полноценных испытаний антенн не всегда возможно и не всем доступно. Кроме того, вполне понятно естественное желание конструктора представить свою работу в самом лучшем свете. Спрашивается, чего же реально можно ждать от некоей конструкции антенны? Общеизвестно, что в простейшем случае приемная антенна представляет собой одиночный проводник, расположенный в пространстве и «извлекающий» энергию из существующего вокруг него электромагнитного поля для передачи ее по фидеру в приемное устройство. Имеются следующие способы оптимизации этого процесса: — настройка антенны в резонанс с частотой принимаемого сигнала; — расположение антенны в пространстве таким образом, чтобы пересекающие ее электромагнитные волны отдавали максимальное количество энергии; — антенна должна «обрабатывать» как можно большую часть существующего в точке приема электромагнитного поля; — соединительный фидер должен обеспечивать минимальные потери принятого антенной сигнала.

Несмотря на упрощенное представление, вышеперечисленные условия позволяют сделать некоторые предварительные выводы: — узкополосные антенны дают лучшие результаты; — требуется выбор оптимальной точки подвеса антенны — в общем случае высоко над землей и точное наведение ее на передатчик; — не существует «чудо-антенн»: малогабаритных и имеющих при этом возможность «извлекать» электромагнитную энергию из большого окружающего пространства, поэтому большие антенны (или антенные системы) имеют и более высокую эффективность. Остановлюсь на весьма распространенных УКВ антеннах типа «волновой канал». Именно их популярность и служит причиной различных мистификаций и неверных данных, чаще всего касающихся именно Кус этих антенн, что, по моему мнению, является или результатом неточных измерений, или просто рекламным шумом. Лабораторные измерения известных качественных образцов любительских и фабричных «волновых каналов» (поданным [1,2]) показали, что Кус антенны увеличивается при увеличении количества директоров (при обязательном удлинении траверсы!) и при 10 директорах составляет около 11,5 дБ (относительно Кус полуволнового диполя). Удлинение антенны до 6 длин волн дает возможность достичь усиления до 15 дБ. Дальнейшее увеличение размеров антенны увеличения Кус практически не дает. Все попытки оптимизации параметров «волнового канала», как-то: прецизионные расчеты на ЭВМ, «ювелирное» изготовление, точная настройка и т.п., довели Кус одиночной антенны до величины, незначительно превышающей 15 дБ [2]. Поэтому к любым сведениям о Кус «волнового канала», превышающем 15 дБ, приводимым в литературе или в фирменных рекламных проспектах, следует относиться как минимум критически.

Читайте также  Индикатор напряжения аккумулятора на lm3914

В заключение хочу сказать, что, по моему мнению, наиболее пригодным для практического применения в любительских условиях является метод оценки эффективности антенн, предложенный в [3,4]. Суть метода заключается в сравнении различных конструкций антенн не по Кус, а по ширине главного лепестка ДН на уровне половинной мощности. Этот параметр доступен для измерения относительно несложными средствами, и зная его, можно оценивать качество различных антенн по аналогии с известными конструкциями «волновых каналов» с нормированным усилением (для ориентировки такие данные приведены в табл.1).

Теория радиоволн: антенны

Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала.
Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением.

Антенны — преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование — электромагнитную волну, в ВЧ колебания.

Диаграмма направленности — графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве.

Антенны
Симметричный вибратор

В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны.

Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн.
Так, к примеру, если диапазон метровых волн телепередач проходит через отметку 200 МГц, то длина волны будет равна 1,5 м.
Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра.

Диаграмма направленности симметричного вибратора

В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.
В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления.

В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид:

Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн.

Несимметричный вибратор

Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально.
В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны.

Диаграмма направленности следующая:

Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении.
Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте.

Наклонная V-образная

Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях.
Имеет смещение диаграммы направленности в стороны противоположную острию буквы V

Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций.

Антенна бегущей волны

Также имеет название — антенна наклонный луч.

Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.
Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны.

Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.
В развернутом и свернутом состоянии выглядит так:

Антенна волновой канал


Здесь: 1 — фидер, 2 — рефлектор, 3 — директоры, 4 — активный вибратор.

Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор — активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны.

За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность:

Рамочная антенна

Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона.

Как разновидность — рамочная антенна с рефлектором:

Логопериодическая антенна

Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА.

Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 — это довольно высокий коэффициент.
Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих.
Диаграмма направленности следующая:

Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.

Поляризация

Поляризация — это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве.
Различают: вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию.


Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.
К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный — горизонтальную.

Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.
Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.
При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии.

При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию.

Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.