Антенна ромбовидная – Широкодиапазонные антенны. Ромбическая антенна. Коротковолновая антенна бегущей волны

Антенна ромбовидная – Широкодиапазонные антенны. Ромбическая антенна. Коротковолновая антенна бегущей волны

Posted on

2-16. Ромбическая антенна | RadioUniverse

Ромбическая антенна, состоящая из двух V-образных антенн, известна как наиболее эффективная и простая конструкция коротковолновой направленной антенны. Ромбическая антенна имеет очень широкую полосу пропускания, обладает большой эффективной поглощающей поверхностью, хорошей диаграммой направленности и характеризуется высоким коэффициентом усиления. Кроме того, эта антенна может использоваться как многодиапазонная. Ромбическая антенна очень часто применяется как эффективный широкополосный излучатель в коммерческих радиовещательных установках. На рис. 2-35 показана простая ромбическая антенна с двусторонней диаграммой направленности.

Усиление ромбической антенны больше усиления V-образной антенны, имеющей эквивалентную длину проводника, образующего угол, т. е. ромбическая антенна со стороной ромба, равной 3λ, имеет большее усиление, чем V-образная антенна со стороной угла, равной 6λ. Кроме того, диаграмма направленности ромбической антенны в меньшей мере зависит от изменения частоты, чем диаграмма направленности V-образной антенны. Все размеры, указанные для V-образной антенны относительно длины проводников L и угла раскрыва α, остаются справедливыми и для ромбической антенны, имеющей двустороннюю диаграмму направленности.

Ромбическая антенна с двусторонней диаграммой направленности. Усиление в направлении основного излучения ромбической антенны с двусторонней диаграммой направленности, имеющей оптимальный угол раскрыва α относительно длины L проводника, образующего сторону ромба, по сравнению с обычным вибратором приведены в табл. 2-3.

То, что размеры стороны ромба и углы раскрыва ромбической антенны имеют те же самые значения, что и у V-образной антенны, дают возможность создавать ромбическую антенну простым подключением двух одинаковых V-образных антенн. Полученная таким образом ромбическая антенна имеет двустороннюю диаграмму направленности и оптимальные размеры. Коэффициент усиления этой антенны на 3 дб больше коэффициента усиления соответствующей V-образной антенны, и, кроме того, полоса пропускания антенны увеличивается.

Таблица 2-3
Длина проводника L, λУгол раскрыва α, градПриблизительное усиление антенны, дб
1,01056,5
1,5857,0
2,0737,5
2,564
8,0
3,0588,5
3,5549,0
4,0509,5
4,54810,0
5,04510,5

Однонаправленная ромбическая антенна

В большинстве случаев ромбическая антенна конструируется как направленный вибратор, имеющий одностороннюю диаграмму направленности. При этом к открытому концу ромбической антенны подключается так называемое «сопротивление поглощения». Сопротивление составляет приблизительно 750—800 ом, а его номинальная мощность должна по меньшей мере равняться половине высокочастотной мощности, генерируемой передатчиком (рис. 2-36).

Ромбическая антенна с поглощающим сопротивлением отличается широкополосностью, и, следовательно, при вычислении размеров вибратора отпадает необходимость в скрупулезном расчете длины стороны ромба L. При допущении максимального уменьшения коэффициента усиления антенны на 2 дб изменение частоты для таких широкополосных вибраторов может быть в отношении 1 : 2. Правда, при этом происходит большая или меньшая деформация диаграммы направленности антенны. Диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях в основном определяются углом раскрыва α. Коэффициент усиления антенны увеличивается по мере увеличения длины стороны ромба L. Высота подвеса антенны должна по меньшей мере равняться половине длины рабочей волны, так как с уменьшением высоты подвеса происходит увеличение вертикального угла максимума излучения, что крайне нежелательно в коротковолновых радиолюбительских диапазонах. Если сторона ромба L выбирается равной приблизительно 6λ, то направленность антенны очень высокая и, следовательно, выбор оптимального угла раскрыва становится очень критичным.

Питание ромбической антенны

Сопротивление в точке питания ромбической антенны с подключенным поглощающим резистором 700—800 ом. Ромбическая антенна может, следовательно, питаться по линии передачи, работающей в режиме бегущей волны и имеющей волновое сопротивление, соответствующее входному сопротивлению антенны. Обычно в этом случае используется самодельная двухпроводная линия передачи с воздушной изоляцией, имеющая волновое сопротивление 600 ом; КСВ при этом увеличивается незначительно. При такой линии питания становится возможным использование антенны в различных диапазонах. Конечно, ромбическая антенна может быть согласована с линией передачи, имеющей любое волновое сопротивление, с помощью описанных выше согласующих устройств, но при этом в основном сводится на нет преимущество ромбической антенны, заключающееся в ее широкополосности, и поэтому она эффективно может использоваться только в одном диапазоне. Согласованная 600-омная линия передачи обычно имеет преимущества и по отношению к настроенным линиям передачи, так как в этом случае потерн в линии меньше и согласование с оконечной ступенью передатчика осуществляется значительно легче.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Поглощающее сопротивление

Сопротивление поглощающего резистора R должно быть безындуктивным и безъемкостным. При малой мощности передатчика такой резистор может быть изготовлен из одного или нескольких пленочных резисторов. Для уменьшения емкости такое поглощающее сопротивление рекомендуется изготавливать из нескольких последовательно соединенных резисторов. При больших мощностях передатчика применение пленочных резисторов нецелесообразно, и поэтому в этих случаях рекомендуется использовать специальные резисторы, выпускаемые промышленностью в качестве искусственных эквивалентов антенн. Сопротивления поглощающего резистора — 800 ом. Резистор следует помещать во влагонепроницаемой коробке как можно ближе к концу антенны. Для того чтобы при грозе не произошло разрушения поглощающего резистора, следует предусмотреть возможность его отключения, для чего его обычно помещают на высоте человеческого роста и соединяют с концом антенны линией с волновым сопротивлением 700—800 ом (рис. 2-37).

Если же поглощающее сопротивление имеет большую номинальную мощность, то вполне достаточно для предотвращения его разрушения при грозе заземлить весь антенный комплекс.

Конструкция ромбической антенны

Для достижения хорошей направленности и наибольшего усиления необходимо соблюдать определенное соотношение между углом раскрыва антенны и длиной стороны ромба L. На рис. 2-38 указаны эти величины.

На этом же рисунке ниже шкалы длины указано получаемое усиление антенны, так как усиление антенны в направлении максимума основного лепестка зависит непосредственно от длины стороны ромба L. При этом уже учитываются потери излучаемой мощности, происходящие в результате подключения поглощающего резистора, равные 3 дб.

Вертикальный угол излучения антенны, как уже говорилось выше, зависит от высоты подвеса, и поэтому в диапазонах 20, 15 и 10 м высота подвеса должна быть не меньше λ/2.

При планировании создания ромбической антенны всегда полезно предварительно набросать эскиз антенны для определения ее общих размеров в длину и в ширину. В табл. 2-4 приведены данные для ромбических антенн, рассчитанных для любительских диапазонов 40, 20, 15 и 10 м. Приведенные значения длин сторон ромба рассчитаны на середины указанных диапазонов. Как уже говорилось, благодаря широкополосности ромбической антенны отпадает необходимость в точном соблюдении расчетных размеров. Размеры А и В, необходимые для установки несущих мачт, округлены, и обычно целесообразно устанавливать несущие мачты несколько дальше друг от друга, для того чтобы имелась возможность небольшого изменения углов α и β при точной регулировке отношения мощности, излучаемой в прямом направлении, к мощности, излучаемой в обратном направлении.

Использование ромбической антенны в качестве многодиапазонной антенны

Из табл. 2-4 видно, что ромбическая антенна может с успехом применяться в качестве многодиапазонной антенны. Сторона ромба, равная 42 м, равняется 1λ для 40 м, 2λ — для 20 м, 3λ — для 15 м и 4λ — для 10 м. Оптимальный угол раскрыва для 15 или 20 м несколько велик для 10 м и несколько мал для 40 м, при этом в диапазоне 10 м основной лепесток диаграммы направленности суживается, появляется несколько слабо выраженных боковых лепестков и незначительное излучение в обратном направлении, а коэффициент усиления антенны в направлении максимума основного лепестка излучения остается неизменным. В диапазоне 40 м (а меньше оптимального значения) диаграмма направленности расширяется и появляется излучение в обратном направлении; антенна в этом случае может использоваться как излучатель, обладающий достаточно большим усилением в широком секторе направлений. Для ромбической антенны, используемой в качестве многодиапазонной антенны, длина стороны ромба может быть выбрана также равной 21,00 м или 63,00 м.

Таблица 2-4. Практические размеры для радиолюбительских ромбических антенн.
Длина стороны L в значениях λДлина стороны L, мУгол раскрыва α, градУгол β, градРазмер А, мРазмер В, мУсиление антенны, дб
Диапазон 40 м
1,041,501116947,0068,505,2
1,5
63,00		918988,5090,006,8
2,084,0076104132,40103,508,0
2,5105,0068112174,50117,509,2
3,0127,0063117217,00133,0010,0
3,5148,0058122259,00144,0010,7
4,0169,0054126302,00154,0011,2
Диапазон 20 м
1,020,801116924,0034,505,2
1,531,50918944,5045,006,8
2,042,007610466,5052,008,0
2,552,506811287,5059,009,2
3,063,0063117108,0066,0010,0
3,574,0058122130,0072,0010,7
4,084,5054126151,0077,0011,2
4,595,0051129172,0082,0011,7
5,0106,0048132194,0086,5012,2
5,5116,0046134214,0091,0012,6
6,0127,0044136236,0095,5013,0
Диапазон 15 м
1,013,801116915,7022,805,2
1,521,00918929,5030,006,8
2,028,007610444,5034,508,0
2,535,006811250,0039,509,2
3,042,006311772,0044,0010,0
3,549,505812287,0048,0010,7
4,056,5054126101,0051,5011,2
4,563,5051129115,0055,0011,7
5,070,5048132129,0057,5012,2
5,578,0046134144,0061,0012,6
6,085,0044136158,0064,0013,0
Диапазон 10 м
1,010,201116911,6017,005,2
1,515,60918922,0022,306.8
2,021,007610433,1026,008,0
2,526,206811243,5029,509,2
3,031,506311754,0033,0010,0
3,537,005812265,0036,0010,7
4,042,005412675,0038,5011,2
4,547,505112986,0041,0011,7
5,052,504813296,0043,0012,2
5,558,0046134107,0045,5012,6
6,063,0044136117,0047,5013,0

КВ Антенна Ромб — Ромбическая Антенна

AT HF RA HF КВ Антенна Ромб
Ромбические антенны имеют высокое значение коэффициента направленного действия, небольшие значения угла излучения и наилучшим образом подходят для установления двухсторонних связей на дальние расстояния. Ромбические антенны для работы на низких частотах до 1,6 МГц имеют большие размеры.
Антенна AT RA-1.6-30 устанавливается на четырех мачтах, сама установка проста и не требует специальных навыков. Антенна не требует постоянного технического обслуживания. Наша ромбическая антенна для КВ диапазонов – экономичное решение для станций, расположенных в постоянных пунктах дислокации, где необходимы небольшие значения угла излучения и высокое значение коэффициента направленного действия с приемлемым КПД.
AT RA HF Усиление Антенны Ромб
Характеристики
Электрические
Диапазон частот:1,6-30 МГц
КСВ:лучше 2,0:1 по диапазону рабочих частот
Основной лепесток
Частота, МГцУсиление, dBiУгол излучения, °КПД, %
1,63,03847
25,23579
513,92079
1020,11281
1522,0882
2023,9680
2523,0579
3020,5479
Поляризация:горизонтальная
Излучаемая мощность:только антенны, средняя максимально допустимая излучаемая мощность 30 КВт, 60 КВт PEP, общее значение мощности зависит от параметров согласующего трансформатора и согласованной нагрузки, значения которых изменяются от 1 КВт до 20 КВт.
Входное волновое сопротивление:50 Ом
Входной разъем: зависит от значения мощности согласующего трансформатора
Механические
Высота мачты:30 м
Общая длина:620 м
Общая ширина:135 м
Допустимая ветровая нагрузка:150 км/час
Конструкция
Все металлические материалы изготовлены из высококачественной нержавеющей стали или горячеоцинкованной стали. В конструкции используются керамические изоляторы.
Общие сведения
Антенна поставляется со всеми принадлежностями, необходимыми для установки, мачты в комплект поставки не входят. Мачты могут заказываться отдельно, если вы также обратитесь к нам за их поставкой. Антенна запитывается коаксиальным кабелем через установленный на мачте согласующий трансформатор, либо посредством согласованной воздушной линии, подключенной к выводу помещения радиопередатчика. Требования к согласующему устройству и разъему зависят от уровня мощности; данные устройства производятся с допустимым значением излучаемой мощности от 1 до 20 КВт.
ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
AT RA HF Ромбическая КВ Антенна Усиление 1,6-5 Mhz
AT Ромбическая КВ Антенна Усиление 10-20 мГц
AT RA HF Ромбическая КВ Антенна Усиление 25-30 мГц

Ромбическая антенна. Ромбовидные двойные и одинарные антенны

Ромбическая антенна. Ромбовидные двойные и одинарные антенны

Многие типы рассматриваемых антенн изготавливаются из проводников, которые укладываются параллельно друг другу на заранее подготовленном основании. В качестве проводников используется медная или алюминиевая проволока, а также антенный канатик (их размеры указаны в соответствующих таблицах справочника).

На садовых участках можно видеть различные варианты исполнения зигзагообразных широкополосных ТА. Эти антенны привлекают к себе внимание радиолюбителей из-за простоты конструкции, высоких электрических характеристик и хорошего согласования с 75-омным коаксиальным кабелем снижения в широком диапазоне частот. Подобные антенны незначительно отличаются друг от друга, но применять рекомендуется только лучшие из них.

-игзагообразная антенна (-ТА) из трех проводников

(рис. 3.1) предназначена для приема телесигналов на первых 12 каналах на границе зоны уверенного приема и в зоне полутени. Антенна позволяет согласовать волновое сопротивление коаксиального кабеля фидерного устройства с входным сопротивлением телевизора во всем диапазоне частот телепередач, что дает возможность принимать программы 1-5, 6-12, 21-39-го каналов, т. е. -ТА можно сделать для приема как каждого канала отдельно, так и многих каналов сразу. В конструктивном отношении эта антенна достаточно проста, обладает хорошими электрическими параметрами и техническими характеристиками. Основное достоинство данной антенны заключается в том, что она хорошо согласуется с коаксиальным кабелем снижения. имеющим волновое сопротивление около 75 Ом, а это значит, что никаких дополнительных согласующих и симметрирующих устройств ей не требуется.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления……….. 3,66-6,1 дБ

КНД……………………… 6,05-10,15 дБ

КБВ……………………… 0,39-0,81

неравномерность коэффициента

усиления, не менее. …………. 0.8 дБ

волновое сопротивление филера….. 75 Ом

кпд………………………. 0,98

помехозащищенность, не менее…… -(13…19) дБ

диаграмма направленности

угол раствора диаграммы

направленности, не менее…….. 70

Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости имеет два лепестка, развернутых на 180°. Это свойство антенны необходимо учитывать при установке ее на садовом участке.

Располагая антенну на крыше в месте, где отсутствуют отраженные электромагнитные волны, можно получить высокое качество изображения как с прямого, так и с обратного направлений, что объясняется достаточно большим КНД.

Приемное полотно -ТА состоит из двух расположенных в одной плоскости ромбических рамок, соединенных параллельно. При работе потребуются: деревянные бруски сечением 50х60 или 60х60 мм, антенный канатик или

медный провод диаметром 2,5-3,5 мм, фольгированный гетинакс или стеклотекстолит, паяльник с низковольтным питанием 60 Вт и некоторые вспомогательные материалы

Деревянный брусок выбранного сечения, обеспечивающею максимальную прочность конструкции, служит одновременно центральной стойкой антенны и вертикальной мачтой. К этому бруску под углом 90 жестко прикрепляются две поперечные рейки 5, сечение которых может быть меньше, чем центральной стойки, например 40х40 мм. Рейки врезаются в стойку, закрепляются винтом и дополнительно прямоугольной пластинкой 7, изготовленной из диэлектрика.

К центральной стойке снизу и сверху, а также к концам поперечных реек крепят шесть металлических планок 2, крепление которых к центральной стойке осуществляется без каких-либо изоляторов, но к концам поперечных реек эти планки укрепляются только через изоляционные прокладки.

На середине антенны, между поперечными рейками, прикрепляется диэлектрическая пластина 6, к которой в свою очередь крепятся две металлические пластины с закругленной кромкой. Полотно антенны состоит из трех параллельно натянутых проводов 3 из медного провода. Для удобства монтажа на всех металлических планках и пластинках 2 и 9 устанавливаются штыри диаметром и высотой 3 мм. Расстояние между штырями зависит от размера между проводниками. Между металлическими пластинами 9 и планкой 6 проложена прокладка из картона или прессшпана.

Провода натягиваются параллельно друг другу и пропаиваются в местах изгиба к металлическим пласти нам 2 у штырей, а также к платам питания 9. Применение проводников большего диаметра, чем 3 мм, приводит не только к утяжелению антенны, но и затрудняет ее монтаж.

Полотно антенны может быть выполнено также из металлических полосок или трубок. Собрать антенну можно и из отдельных проводников, что облегчает работу над ней. При изготовлении центральной штанги антенны из металлической трубы необходимо предусмотреть возможность изоляции ее от полотна антенны.

Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем 8 с волновым сопротивлением 75 Ом. После натягивания и закрепления полотна антенны прокладывается кабель снижения. Он привязывается к мачте снизу и к одному из проводов антенны. Оплетка кабеля припаивается в точке Е к пластине, соединенной с проводом, к которому он привязан, а центральная жила припаивается к пластине 9. Кабель прокладывается по двум сторонам внутреннего провода одной из ромбических рамок и вводится в антенну в точке нулевого потенциала. Крепление провода к металлическим пластинам может быть выполнено с помощью резьбовых зажимов.

Конструктивные размеры -ТА из трех проводников приведены в табл. 3.1.

Как было отмечено, радиолюбители могут изготовить -ТА как на один отдельно выбранный телеканал, ориентируясь на данные табл. 3.1, так и в варианте, рассчитанном на прием передач с 1-го по 5-й и с 6-го по 12-й каналы включительно. Варианты -ТА для приема телепередач с 21-го по 31-й каналы рассматриваются ниже, а конструктивные размеры многоканальной -ТА приведены в табл. 3.2.





Иногда на садовых участках при слабом телесигнале не удается получить качественное изображение на экране телевизионного приемника ни на одном принимаемом канале даже при правильной ориентации антенны на ТЦ. Изображение и некачественный звук могут быть существенно улучшены, если применить антенный усилитель, работающий в диапазоне метровых волн, или конвертер, если прием телепрограмм ведется на каналах ДМВ.

Рассматриваемая антенна хороню работает с антенным усилителем, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 6.1. Антенный усилитель включается между входом в телевизионный приемник и коаксиальным кабелем снижения.

-игзагообразная широкополосная антенна с рефлектором (рис. 3.2) предназначена для приема телесигналов на расстоянии 50-60 км от ТЦ. Рефлектор, расположенный с внутренней стороны, увеличивает коэффициент усиления почти в два раза. улучшает направленные свойства антенны и исключает прием сигналов с обратного направления.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления для 1-5-го каналов…………. 6,2-12,2 дБ

для 6-12-го………………. 8,4-12,0 дБ

КНД……………………… 6,0-10,0

неравномерность коэффициента усиления, не более………….. 0,4 дБ

кпд………………………. 0,97

помехозащищенность, не менее…… -(10…17) дБ

угол раствора диаграммы

направленности в горизонтальной плоскости, не более…………. 70

ТА с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, при этом


обе диаграммы практически одинаковы. Если изготавливается антенна для более широкого диапазона частот, то диаграмма направленности с вертикальной плоскости сужается и становится меньше, чем в горизонтальной плоскости.

Рефлектор изготавливается в виде решетки из ряда параллельно расположенных проводников, чем достигается уменьшение массы рефлектора и резкое снижение ветрового сопротивления. При этом длина проводников, образующих ширину рефлектора, определяется следующим образом: l = 0,5lдл.mах. В качестве проводников могут быть использованы тонкостенные трубки диаметром 5-10 мм. Высота рефлектора определяется расстоянием между проводниками (стальными проводами или прутьями), которое зависит от минимальной длины волны рабочих частот t=0,l lдл.min. Ориентировочно высота рефлектора может

быть определена по формуле: Н = 0.6lдл.mах. Полотно экрана р

РОМБИЧЕСКАЯ АНТЕННА

Ромбическая антенна — это остронаправленная диапазонная антенна, которая используется для магистральной связи на коротких волнах. Ромбическая антенна является разновидностью антенны бегущей волны.

Она представляет собой рамку, сделанную из проводов, которая имеет форму ромба.

Ромбическая антенна является естественным продолжением модернизации антенны Бевереджа, с улучшенными параметрами и характеристиками. Немного позже антенны Бевереджа появилась антенна, которую сконструировал Г. Айзенберг. Это так называемая двойная ромбическая антенна, состоящая из двух ромбических антенн. Антенны смещены на определенные расстояния как в горизонтальной, гак и в вертикальной плоскостях.

Ромбическая антенна выполняет функции направленной приемной и передающей антенны для радиовещания и радиосвязи. Работает ромбическая антенна в метровых и дециметровых диапазонах волн. Для нее характерна зависимость коэффициента направленного действия, коэффициента усиления и размеров. Если рассмотреть антенну ближе, то она предстанет симметричной линией, провода которой находятся на сторонах ромба. Линия питания соединена с одним углом, к другому углу подключается активная нагрузка. Сопротивление активной нагрузки равняется волновому сопротивлению линии. Постоянное, не изменяющееся волновое сопротивление обеспечивает антенне режим бегущей волны.
Ромбические антенны выполняются в двух вариантах — оптимальном и неоптимальном. В оптимальной ромбической антенне высота подвешивания равняется длине волны. Сопротивление нагрузки антенны составляет 400 Ом, а КПД достигает 90%. Если переходить на более короткие волны, характеристики антенны останутся постоянными и неизменными. В неоптимальной ромбической антенне половина длины волны превышает сторону ромба, высота ее подвешивания составляет менее четверти длины волны. Неоптимальной она называется потому, что КПД подобной антенны равняется всего 10—20%, а остальные 80% мощности просто рассеиваются на нагрузочном резисторе. Ромбическая антенна не нуждается в настройке, и если имеется в наличии большое количество проводов и подходящая точка опоры для антенны, то она сможет работать во всех любительских диапазонах. Если переходить на верхние диапазоны, то неоптимальная антенна становится оптимальной.

За счет больших размеров и значительной высоты подвеса ромбические антенны вполне подвергаются статическому электричеству и попаданию молнии. Статический заряд, который накапливается в антенне, может прожечь и повредить трансформатор и радиоаппаратуру.

Чтобы снять статический заряд, полотно антенны заземляется через резистор, который может сгореть при попадании в него молнии. Чтобы защитить резистор от перенапряжения, в антенне применяются специальные разрядники, т. е. подстроенные конденсаторы и т. д.

При наличии посторонних предметов в непосредственной близости от ромбической антенны они мало могут повлиять на ее функционирование.

Ромбическая антенна излучает интенсивные электромагнитные волны, которые имеют горизонтальную и вертикальную составляющие.

Между проводами антенного полотна возникает электромагнитное поле, в результате чего антенна наводит токи в горизонтальных и вертикальных проводах. Провода находятся как внутри ромбической антенны, так и на большом расстоянии от нее. Наведение токов в проводах приводит к возникновению радиопомех, от которых избавиться очень трудно. Какова бы ни была стоящая рядом антенна — штыревая, рамочная, дипольная и т. д., из-за ромбической она будет работать плохо. Ромбическая антенна не влияет на работу окружающих антенн только в том случае, когда расстояние от полотна до внутренней антенны меньше длины волны внутренней антенны. Идеальным местом размещения ромбической антенны является пространство, которое свободно от посторонних предметов.

  • Предыдущее: РОЛЬГАНГ
  • Следующее: РОСТ И РАЗВИТИЕ ЖИВОТНЫХ
Категория: Промышленность на Р


Ромбическая антенна. Питание ромбической антенны

  • Онлайн-калькуляторы
  • Забор и ворота
  • Проекты частных домов
  • Огород
  • Крыша и кровля
  • Планировка квартир
  • Фундамент
  • План эвакуации
  • Юридические вопросы и документы
  • Стройматериалы
  • Баня и бассейн
  • Проектные организации
  • Лестница и перила
  • Проектирование мебели
  • Дизайн интерьера
  • Главная
  • Крыша и кровля

Ромбические антенны | RadioUniverse

В § 5.2 уже была описана разомкнутая ромбическая антенна. На практике чаще используется ромбическая антенна, нагруженная на сопротивление. Работает ромбическая антенна так же, как и нагруженная антенна в виде длинной линии.

На рис. 5.51 приведены размеры ромбической антенны. На этом же рисунке показано, каким образом происходит пространственное сложение диаграмм направленности отдельных сторон ромбической антенны в результирующую диаграмму направленности. Размеры антенны заданы в длинах волн. Лепестки диаграммы от a1 до a4 складываются, совпадая по направлению и по фазе, а лепестки b1 и b4 частично компенсируются. Результирующая диаграмма направленности ромбической антенны имеет сложную форму. На рис. 5.52 приведена несколько упрощенная пространственная диаграмма направленности ромбической антенны.

В литературе [2] эта же характеристика представлена в проекции на горизонтальную плоскость XY, вертикальную плоскость XZ, а также на плоскость, наклонную под углом θ к оси θ, но проходящей через ось Y. Эти диаграммы представлены либо в сферических, либо в прямоугольных координатах. Их форма зависит от длины ромба, угла раскрыва и высоты подвеса антенны.

Изменение частоты или длины сторон ромба приводит к незначительному изменению главного лепестка диаграммы направленности, но к существенному изменению формы диаграммы в боковых направлениях. Дело в том, что боковые лепестки диаграммы появляются в результате сложения диаграмм направленностей, соответствующих излучению всех четырех сторон ромба. Каждая из этих диаграмм соответствует диаграмме длинной нагруженной на конце антенны. Фазы боковых лепестков диаграммы попеременно меняются на 180° (см. рис. 5.49в). Результирующая диаграмма направленности имеет вид, показанный на рис. 5.52. В главном лепестке диаграммы сосредоточено до 30…50% всей энергии, излучаемой антенной; остальная часть энергии сосредоточена в боковых лепестках [30].

Ромбическая антенна излучает волну, имеющую составляющие с вертикальной и горизонтальной поляризацией, причем их соотношение в различных лепестках диаграммы различно. В вертикальной плоскости, проходящей через главный лепесток, волна имеет горизонтальную поляризацию.

Характер диаграммы направленности ромбической антенны зависит от нескольких факторов: от длины плеча l, от угла φ, высоты подвеса h, а также от параметров земли (см. рис. 5.52б и 2.53).

Имеется ряд работ по анализу излучения ромбической антенны. Точный анализ направленных свойств ромбической антенны достаточно сложен, и поэтому при практическом проектировании целесообразно пользоваться графиками, приведенными на рис. 5.53, учитывающими положение главного лепестка диаграммы по отношению к плоскости ромба (угол θ) в зависимости от угла раскрыва (180— 2φ) и длины стороны ромба.

В случае, когда два плеча создают угол 180°—2φ = 2α, отдельные диаграммы суммируются в плоскости θ = 0. При меньшем угле раскрыва лепестки диаграммы ориентированы выше плоскости θ = 0 под углами, которые можно определить, используя графики на рис. 5.53.

Ромбическую антенну можно проектировать, используя результаты, приведенные в литературе [1, 2, 9, 21 и 30].

Ромбические антенны, проектируемые с целью достижения максимального коэффициента усиления, имеют большие геометрические размеры. Например, у антенны для диапазона 40 м с усилением около 15 дБ, максимум диаграммы направленности которой ориентирован в угломестной плоскости под углом θ = 15°, длина стороны ромба l = 7,4λ0 = 290 м, высота подвеса h = λ0 = 40 м, угол φ = 75°. Эти параметры определяют геометрические размеры антенны: длину около 600 м и ширину около 160 м.

Можно, несколько меняя значения параметров антенны и одновременно допуская небольшое уменьшение коэффициента усиления, получить антенну значительно меньших размеров. Параметры ромбических антенн, используемых в радиолюбительских диапазонах частот, приведены в табл. 5.7. На рис. 5.54 показана ромбическая антенна, применяемая для специальных радионаблюдений в радиоастрономии.

Большее значение коэффициента усиления ромбической антенны можно получить, не увеличивая размеры антенны, а используя систему ромбических антенн. Речь идет о системе ромбических антенн, расположенных рядом или друг над другом.

ТАБЛИЦА 5.7. Параметры ромбических антенн в радиолюбительских диапазонах
Относительная длина l/λ1,01,52,02,53,03,54,04,55,0
Угол раскрыва 180° — 2φ111°91°76°68°63°58°45°51°48°
Угол перелома 2φ6989104112117122126129132
Усиление антенны относительно диполя, дБ5,26,88,09,210,010,711,211,712,2
Диапазон 40 мl41,563,084,0105,0127,0148,0169,0  
a47,088,5132,4174,5217,0259,0302,0  
b68,590,0103,5117,5133,0144,0154,0  
Диапазон 20 мl20,831,542,052,563,074,084,595,0106,0
a24,044,566,587,5108,0130,0151,0172,0194,0
b34,545,052,059,066,072,077,082,086,5
Диапазон 15 мl13,021,028,035 ,042,049,556,563,570,5
a15,729,544,550,072 ,087,0101,0115,0129,0
b22,830,034,539,544,048,051 ,555,057,5
Диапазон 10 мl10,215,621,026,231,537,042,047,552,5
a11,622,033,143,554,065,075,086,096,0
b17,022,326,020,533,036,038,541,043,0

Горизонтальная ромбическая антенна — R3RT

Многие радиолюбители не имеют возможности установить эффективные антенны на крыше многоэтажных домов по причине «занятости» последних. Между тем можно очень эффективно использовать пространство между многоэтажками, если построить горизонтальную ромбическую антенну (РА). Данная антенна вкратце упомянута в книге К.Ротхаммеля «Антенны» Но наиболее полно описана в книге Г.Айзенберга «Коротковолновые антенны»(Радио и связь 1985 г.)

 

Немного теории: Ромбическая антенна относится к классу антенн, работающих в режиме бегущей волны. Для таких антенн характерна прямая зависимость размеров, коэффициента усиления и коэффициента направленного действия. В грубом приближении РА — это симметричная линия, провода которой расположены по сторонам ромба.

 

К одному из острых углов подведена линия питания, к другому подключается чисто активная нагрузка, сопротивление которой равно волновому сопротивлению линии. Режим бегущей волны в антенне обеспечивает ее постоянное волновое сопротивление, мало меняющееся при изменении частоты. Для пояснения принципа действия рассмотрим его построение:

РА состоит из 4-х излучающих элементов, каждый из которых в приближении можно считать нагруженным длинным проводом (LW). Диаграмма направленности нагруженного LW представляет собой в пространстве конус, ось которого совпадает с осью нагруженного длинного провода.

 

Угол при вершине конуса зависит от частоты и длины провода. В таблице показана зависимость величины угла Q и коэффициента усиления от длины провода

 

L ант (длин волн) 1 2 3 4 5 6

Величина угла Q(град) 56 37 30  26  23  21

Усиление антенны дБ 1,1 1,4 2,2 3,0 4,0 4,8

 

Величина угла раскрыва ромба равна удвоенному значению Q при выбранной длине стороны ромба.

Соединение 4-х элементов в РА позволяет получить векторное сложение диаграмм направленности всех элементов. В направлении оси РА, при правильном выборе угла раскрыва сложатся все 4 вектора.

Естественно это даст значительный прирост Кус.

Чтобы улучшить согласование, получить однонаправленное излучение применяют пассивную нагрузку в остром углу, противоположном точке питания. Чаще всего используют безындукционные резисторы мощностью не менее 1/3 от подводимой к антенне. При использовании антенны только в качестве приемной можно использовать фехралевый провод намотанный бифилярно для снижения емкости. Применять даже в приемных антеннах резисторы малой мощности нельзя, поскольку это может вызвать их поражение статическим электричеством и грозой. При отсутствии нагрузочного резистора антенна приобретает

двунаправленные свойства с незначительным (1-2 дБ) снижением Кус. В профессиональной связи применяют следующее обозначение:

 

Усиление антенн примерно соответствует графику:

Исходя из этого можно определить что наиболее оптимальными для радиолюбителя с конструктивной точки зрения являются антенны.

Длины провода, угла раскрыва и высоты подвеса также могут быть приняты для любительской антенны.

 

Например, можно использовать РА высота подвеса которой больше 1.25 длины волны, или сторона РА может быть принята равной 3-5 длин волн. Однако наиболее осторожно необходимо выбирать угол раскрыва РА, так как эта величина наиболее ощутимо задает диаграмму направленности и эффективный диапазон частот. Особое внимание следует также обратить на наклон РА. При наклоне антенны в сторону нагрузки угол наклона не должен превышать 10-20 градусов.

 

Чем длиннее РА тем меньше должен быть угол наклона. При наклоне от нагрузки угол должен быть наоборот, или очень мал или должен превышать угол 25-30 градусов. Последнее требование обусловлено конусообразностью диаграммы направленности относительно оси РА. Выбрать сопротивление нагрузки можно в пределе 400-800 Ом, причем большая величина соответствует большему Кус, меньшая- большему КПД. Выбирая сопротивление нагрузки необходимо помнить, что сопротивление нагрузки всегда должно быть равно волновому сопротивлению питающей РА линии. Вышеприведенные данные позволяют сделать вывод о том что РА наиболее выгодная из всех широкополосных проволочных антенн с точки зрения высоких энергетических показателей.

 

Вместе с тем, сама антенна не требует скрупулезности и точности при ее постройке. Погрешность в выборе размеров или высоты подвеса в 5-10% не приведет к сколь нибудь заметному изменению основных параметров Важно что эти антенны могут работать и на небольшой высоте от земли. Для их установки необходимы 4 точки крепления, причем необязательно равновысокие и необязательно расположенные в углах правильного ромба. Еще одно важное обстоятельство: РА питается двухпроводной линией произвольной длины. Наиболее главное достоинство — широкополосность РА. Коэффициент перекрытия по частоте не менее 3.

 

Автором данной статьи проводились эксперименты с «ромбом» приспособленном на любительские диапазоны. Антенна показала очень хорошие результаты, сравнения ее с двойными квадратами и YAGI показала большую эффективность РА при работе в выбранном направлении. В авторском варианте антенна выполнена из стального тросика диаметром 2.5 мм Тросик использовался прямо в канатной смазке для повышения долговечности. Еще одно преимущество стального тросика перед медным канатиком — то, что мимо него проходят «любители медного лома».

 

С точки зрения поверхностного эффекта сталь на КВ диапазонах не вносит значительных потерь и при мощностях, используемых любителями вполне пригодна.В авторском варианте каждая сторона РА равна 42 метра, угол раскрыва (острый)равен 65 градусов, это определило рабочий диапазон частот 10-30 МГц. (Наиболее оптимальной с радиолюбительской тои зрения на эти диапазоны является РА с длиной стороны 60-65 метров, высотой подвеса 12-18 метров и углом раскрыва 60-70 градусов с нагрузкой 500 -700 Ом.) Угол раскрыва определяет предпочтительные диапазоны и чем он больше, тем ниже эффективная частота. С указанными данными максимальная эффективность достигнута на диапазонах 20,17 и 15 метров.

 

На более высоких частотах усиление еще больше, но проявляется многолепестковость диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Так как антенна работает в режиме бегущей волны, то запитана она двухпроводной линией произвольной длины, причем провода линии являются продолжением проводов ромба(тот же стальной тросик). На противоположном углу прямо к концам проводов ромба присоединяется нагрузка в виде безындукционного резистора сопротивлением 500 Ом.

 

Увеличение сопротивления снижает КПД антенны, но улучшает согласование с трансивером. В идеальном варианте нагрузка выполняется из мастичных резисторов необходимой мощности, равной одной трети мощности трансивера. Оптимально на небольших мощностях работают 2 резистора по 1 кОм 60 Ватт включение параллельно, на больших мощностях — 8 таких же резисторов, включенные в 2 последовательные группы по 4 параллельных резистора. Если желательно получить большее усиление то применяют 2 группы по 3 резистора и рассчитывают двухпроводные линии под 660 Ом.(указанные резисторы установлены в эквиваленте нагрузки радиостанции Р-140). В соответствии с сопротивлением нагрузки выполнена двухпроводная линия. Расстояние между центрами проводов линии равно 32 диаметрам этих проводов при нагрузке 500 Ом.

 

Согласование (именно согласование, а не настройку) выполняют с помощью любого из согласующих симметрирующих устройств, расположенным на конце двухпроводной линии, Оптимальными являются резонансные устройства, хуже работают широкополосные трансформаторы. Контроль за согласованием осуществляют с помощью простейшего индикатора антенного тока. При этом добиваются максимума антенного тока на рабочей частоте. Поскольку в режиме бегущей волны распределение тока в антенне равномерно по всей длине для настройки можно применить и простейший индикатор из неоновой лампочки, также включенный в любом месте.

 

Ниже приведены схемы согласующих устройств резонансного типа: Основное их достоинство дополнительная фильтрация помех и хорошее согласование антенны с трансивером. Резисторы служат для снятия статического потенциала с антенны и должны быть безындукционными с сопротивлением 30-70 Ком, мощностью 5-10 Ватт.

В случае применения широкополосных трансформаторов желательно применять трансформаторы 1:9, в этом случае РА нагружается на резистор 450(660) Ом, на эти же величины следует рассчитать двухпроводные линии. Значение 450 Ом соответствует ромбу, работающему с трансивером у которого выходное сопротивление равно 50 Ом. Значение 660 Ом приведено для трансивера с выходным сопротивлением 75 Ом.

 

Методика настройки всего антенного тракта проста: В начале производят настройку самого трансивера на эквивалент нагрузки с сопротивлением 50 или 75 Ом в зависимости от кабеля, соединяющего трансивер с согласующим устройством (естественно и от выходного сопротивления самого трансивера). Затем, не изменяя настройки П-контура трансивера, производят настройку согласующего устройства на максимум тока в антенне на нужной частоте или в пределах 20-30 кГц от нее.

 

При этом у всех элементов настройки еще должен оставаться запас настройки. После этого вам необходимо только убедиться в том, что КСВ всего тракта блок к 1! При такой методике длина питающего кабеля и длина двухпроводной линии абсолютно не имеют значения. В случае использования широко полосных трансформаторов настройка сводится к настройке контура.

Н.Филенко UA9XBI

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *