Антенна ромбовидная: ТВ Антенна ДМВ

Содержание

ТВ Антенна ДМВ

     В диапазоне ДМВ из-за уменьшения действующей длины приемной антенны при повышении частоты на ее входе развивается меньшее напряжение, чем при тех же условиях в метровом диапазоне. Поэтому возникает необходимость в установке антенн с большим коэффициентом усиления, что достигается, например, в антеннах типа «Волновой канал» увеличением числа директоров, созданием синфазных решеток из многоэлементных антенн. Так как размеры элементов антенн соседних каналов отличаются незначительно, то обычно приводят их для группы каналов.
     На рисунке показана конструкция одиннадцатиэлементной антенны для диапазона ДМВ, а в таблице указаны размеры ее вибраторов для групп каналов. Среднюю длину согласующе-симметрирующих устройств для групп каналов следует брать из таблицы.


Геометрнческие размеры одиннадцатиэлементных антенн типа «Волновой канал» дециметрового диапазона, мм
Размеры элементов, мм Группы каналов

21…26

27…32

33…39

40…45

46…50

Р

350

320

295

270

250

В

290

265

240

220

200

Д1

266

248

226

206

190

Д2

262

244

222

203

185

ДЗ

258

240

218

200

183

Д4

254

236

214

195

180

Д5

250

232

210

192

175

Д6

248

228

208

190

174

Д7

246

226

206

188

172

Д8

244

224

204

186

170

Д9

242

222

202

184

170

     В диапазоне ДМВ широкое применение находят рамочные антенны «Тройной квадрат». В таблице приведены ее размеры. В таблице указаны размеры симметрирующих устройств М и Ш.

Геометрнческие размеры рамочной антенны «Тройной квадрат» дециметрового диапазона, мм
Группы каналов Размеры элементов, мм

Р

В

Д

а

б

с

Н

21. ..26

193

158

134

67

98

165

580

27…32

176

144

122

61

89

150

530

33.

.. 40

160

131

110

55

80

135

475

41…49

143

117

99

50

72

122

430

50. ..58

129

105

89

45

65

110

390

     Рамки выполняют из медного или латунного провода диаметром 3…5 мм, который при размерах антенны дециметрового диапазона обладает достаточной жесткостью. При наличии медных, латунных или алюминиевых полосок можно сделать ромбовидную антенну, конструкция которой показана на рисунке.

Ромбовидная антенна ДМВ диапазона

Ромбовидная антенна ДМВ диапазона с рефлектором

     Полоски скрепляются внахлест винтами и гайками. В точке соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Толщина полосок значения не имеет. Для жесткости конструкции антенны можно взять полоски толщиной 1 …3 мм.
     Ромбовидная антенна может работать в полосе частот каналов 21…60. Ее коэффициент усиления равен 6…8 дБ. Для его увеличения антенну можно снабдить рефлектором.
     Простейшей рефлектор 2, представляет собой плоский экран, изготовленный из трубок или отрезков толстого провода, Диаметр элементов рефлектора некритичен и может быть З…10 мм.
     Полотно рефлектора 2 крепится с помощью стоек-опор 3 к мачте 4, которая может быть как металлической, так и деревянной.Точки 0 имеют нулевой относительно земли потенциал, поэтому стойки 2 могут быть металлическими.
      Фидер 5 (кабель типа РК с волновым сопротивлением 75 Ом) прокладывается к точкам питания А и Б, как показано на рисунке, Оплетка кабеля припаивается к точке Б, а центральный проводник — к точке А. При дальнем приеме ромбовидная антенна может быть оснащена широкополосным усилителем 6.

Антенны

Рамочные антенны для дальнего приема телевидения

Конструкция, размеры нескольких типов рамочных антенн

«Радио»

1960

2

Сотников С.

Ферритовая телевизионная антення

Узкополосная антенна на 1-5 каналы. Феррит Ф-15

«Радио»

1960

2

Хомич В.

Рамочные телевизионные антенны

Приведены конструктивные данные рамочных антенн

«Радио»

1963

8

Сотников С.

Телевизионные антенны для дальнего приема

Описаны различные виды трех, пятиэлементных, рамочных, многоэтажных антенн

«Радио»

1963

3

Сотников С.

Антенна с высоким КНД

Антенная состема имеет КНД около 50 и представляет собой синфазную решетку, составленную из 4-х элементов. Приведены размеры элементов антенны на каждый из 12 каналов

«Радио»

1965

4

Харченко К.

Комнатная телевизионная антенна

«Радио»

1965

7

Харченко К.

Симметрирующие устройства антенн

Описаны способы симметрирования антенн и свойства некоторых симметрирующих устройств, а также даны рекомендации по их выполнению

«Радио»

1966

2

Харченко К.

Индивидуальные телевизионные антенны

Приведены описания антенн, опубликованных в предыдущих номерах «Радио» и ссылки на эти номера

«Радио»

1969

5

Кузнецов В.

Коллективные телевизионные антенны

(Дополнения №5 1970г. стр.58). Приведены параметры, размеры

«Радио»

1969

3

Кузнецов В.

Телевизионная антенна для автотуристов

Описана широкополосная ТВ антенна

«Радио»

1971

6

Харченко К.

Антенна и конвертер ДМВ

(Дополнения в №10 1982г стр.62). Антенна изготовлена из фольгированного стеклотекстолита, Конвертер на двух транзисторах КТ315А. В качестве контура — полосковая линия на печатной плате

«Радио»

1981

10

Манушин В.

Комбинированная телевизионная антенна

Простая всеволновая антенна

«Радио»

1982

4

Шелонин В.

Простые антенна и конвертер ДМВ

ГТ330Бх2

«Радио»

1988

2

Илаев М.

Антенны для самостоятельного изготовления

Приведены конструкции, размеры, расчеты ТВ антенн различной сложности и диапазонов

«Радиолюбитель»

1991

10

Rothe G

Прием телепрограмм в ДМВ-диапазоне

Описание антенны в Радио №7 1979г. Усилитель ДМВ выполнен на КТ3123х2

«Радиолюбитель»

1992

3

Зирюкин Ю. (EU3AS)

Эффективные зигзагообразные антенны

Конструкция, размеры

«В помощь радиолюбителю»

1992

114

Кудрявченко Н.

Антенна дециметрового диапазона для сложных условий приема

«Радиолюбитель»

1993

4

Сушков В. (RA6HVV)

Антенна для ДМВ-диапазона

«Радиолюбитель»

1993

9

Нанаков А.

Телевизионные антенны

Описание двух антенн из коаксильного кабеля и консервных банок

«Радиолюбитель»

1993

1

Григоров И. (RK3ZK)

Основные электрические характеристики приемных телевизионных антенн и требования к ним

(Продолжение в РЛ №4-8 1994г.). Выдержки из книги «Радиолюбителю о телевизионных антеннах», М., 1977г.

«Радиолюбитель»

1994

3

Борийчук Г.

Широкополосная антенна

Из двух магнитных дисков

«Радиолюбитель»

1994

11

Лапаев А.

Широкополосная кольцевая антенна ДМВ из магнитного диска

«Радиолюбитель»

1994

5

Подгорный И. (UC2AGL)

Широкополосная спиральная антенна

Приведены формулы для расчета антенны

«Радиолюбитель»

1994

1

Попов Ю. (UA6WIA)

Комнатная телевизионная антенна ДМВ

Описана простая ромбовидная антенна и антенный усилитель

«Радио»

1995

3

Кравченко В.

Прием программ метрового и дециметрового диапазонов

Описание веерного вибратора, согласующего устройства, антенного усилителя.

«Радиолюбитель»

1995

8

Лозицкий С.

Ромбическая антенна для приема TV

Вместо коаксила — двухпроводная линия

«Радиолюбитель»

1995

7

Григоров И. (RK3ZK)

Высокоэффективная антенна ДМВ

4 вертикально расположенных рамки

«Радиолюбитель»

1996

5

Сандромиров В.

Две простые телевизионные антенны

Широкополосные, всенаправленные

«Радиолюбитель»

1996

5

Ушанов Г.

Активная антенна диапазона МВ

Петлевой вибратор с усилителем на КТ368Ах2. 1 — 12 каналы

«Радио»

1997

2

Нечаев И. (UA3WIA)

Простая широкополосная телевизионная антенна

Комбинация рамочной и веерной антенн

«Радиолюбитель»

1997

2

Ильин А.

Активная антенна МВ-ДМВ

(Дополнение в №1 2005г.). Состоит из двух (МВ и ДМВ) антенн и двух антенных усилителей. Передача сигнала и питание происходит по одному кабелю. КТ3120Ах6, КТ63Б

«Радио»

1998

4

Нечаев И. (UA3WIA)

Антенна ДМВ — за час работы

Описано изготовление антенны из гофрированного картона и фольги

«Радио»

1998

6

Михайлов В.

Антенны УКВ из набора типовых элементов

Рассмотрен типовой набор конструктивных элементов их которых изготавливаются телевизионные антенны.

«Радио»

1998

1

Трифонов А.

Прибор для ориентировки антенн ДМВ

Приемник прямого преобразования (470…800 МГц) на транзисторах. КТ3120Ах4, КТ315Бх2

«Радио»

1998

3

Нечаев И. (UA3WIA)

Широкополосная антенна

Ромбическая, четырехкратное перекрытие.

«Радиолюбитель»

1998

5

Лавриненко А

Простая сверхширокополосная телеантенна

Представляет собой результат последовательного соединения двух зигзагообразных вибраторов.

«Радио»

2000

2

Петин Г.

Всеволновая малогабаритная ТВ антенна

«Радио»

2002

8

Поляков В. (RA3AAE)

Коммутатор ТВ антенн с питанием и управлением по кабелю

Описан коммутатор нескольких антенн на один кабель без потерь качества сигнала.

«Радио»

2002

6

Бобров О.

Позиционер для СТВ

«Радиомир»

2002

4

Терехов Л.

«Многоэтажная» ТВ-антенна

«Радиомир»

2003

9

Солонин В.

Зигзагообразные активные антенны ДМВ

«Радио»

2003

2

Филичев Ю.

Комбинированная телевизионная антенна

Описание простой сверхширокополосной антенны

«Радиомир»

2003

12

Солодовников Е.

Простые широкополосные антенны

Размеры расчитаны с помощью программы MMANA.

«Радио»

2004

3

Алехин Г.

Широкополосная антенна для приема ТВ

Нагруженный вверху петлевой вибратор.

«Радио»

2004

8

Иванов А.

Простая антенна МВ и ДМВ

«Радио»

2005

1

Поляков В. (RA3AAE)

Способ быстрого изготовления телевизионной антенны

Описание рамочной ДМВ антенны из подручных материалов.

«Радио»

2005

6

Солонин В.

Устройство коммутации телевизионных антенн

При помощи пульта ДУ. К561ЛА7, К561ТМ2, К561ИЕ11х2, РЭС55Ах2

«Радио»

2005

2

Коротков И.

Радиомаяк DGPS/ДГЛОНАСС ПМС-100 | Техномарин

Назначение:
—  предназначен для транслирования дифференциальной поправки в формате RTCM SC-104 от опорных станций ГЛОНАСС/GPS;
—  дальность действия на менее 50 км;
—  имеет системы диагностики и автоподстройки;
—  интерфейс RS-422.

Описание:
—  оперативная установка за 30 минут;
—  согласуется с различными типами антенн;
—  малые габариты и вес;
—  влагозащищенный корпус;
—  в блок передатчика могут быть установлены OЕМ-модули
MSK-модулятора и опорной станции ГЛОНАСС/GPS.

Комплект поставки:
— блок передатчика ПРД;
— антенно-согласующее устройство АСУ;
— комплект монтажных частей;
— комплект документации.

Дополнительно поставляются:
-В блок передатчика могут быть установлены плата MSK-модулятора и модуль ГНСС, что позволяет использовать изделие в качестве контрольно- корректирующей станции. Модуль ГНСС позволяет обрабатывать все доступные ГНСС сигналы систем GPS, ГЛОНАСС, Galileo и Compass.
-Станция ПМС-100 в такой комплектации предназначена для проведения высокоточных промерных и геодезических работ.

Диапазон частот, кГц От 283,5 до 325,0
Дискретность установки частот, Гц 500
Класс излучения GID (MSK- модуляция)
Максимальная выходная мощность, не менее, Вт 100
Ослабление побочных излучений, не менее, дБ 60
Допустимые параметры антенны:
— активное сопротивление, Ом
— статическая ёмкость, пФ

от 2 до 20
От 350 до 1100
Напряжение питания, В 24±2,4
Мощность потребления, Вт 250
Диапазон рабочих температур, °С:
— блок передатчика
— антенно-согласующее устройство АСУ

От -10 до 50
От -40 до 50
Габаритные размеры, мм:
— блок передатчика
— антенно-согласующее устройство АСУ

487×302×302
683х356×524
Масса блоков без транспортной упаковки, кг:
— блок передатчика
— антенно-согласующее устройство АСУ
— комплект монтажных частей

10
22
5
Уровень IP-защиты блока передатчика и АСУ IP 67

АНТЕННА ДИАПАЗОНА ДЦВ | Техника и Программы

К. Харченко

Прием телевизионных передач на радиочастотах 470…622 МГц (21 — 39 каналы) диапазона дециметровых волн (ДЦВ) требует соответ­ствующего подхода к расчету и конструированию антенных устройств. Некоторые радиолюбители пытаются решить эту задачу простым пе­ресчетом, основанным на принципах электродинамического подобия антенн, параметров имеющихся конструкций телевизионных антенн метрового диапазона (1 — 12 каналы). При этом они неизбежно сталки­ваются с трудностями самого пересчета и зачастую не получают желае­мых результатов.

Каковы же основные принципы подхода к решению этой задачи?

В свободном пространстве радиоволны, излученные антенной, имеют сферическую расходимость, в результате чего электрическая напря­женность поля Е убывает обратно пропорционально расстоянию г от антенны. Ненаправленная антенна, излучающая мощность Р2 равно­мерно во все стороны (изотропный излучатель), создает на расстоянии, г плотность потока энергии, характеризуемого вектором Пойнтинга:

Знаменатель этого выражения численно представляет собой площадь сферы, через которую проходит энергия излученных волн.

Вектор П связан с действующим значением напряженности поля Е линейной поляризации соотношением

(2)

Приравнивая выражения (1) и (2), получаем, что

(3)

Напряженность поля Е уменьшается пропорционально удалению приемной антенны от источника излучения.

Любая реальная антенна имеет направленные свойства. Она из­лучает энергию неравномерно. Направленность излучения любой ан­тенны в дальней зоне описывается зависимостью напряженности поля от угловых координат Ф и ф при постоянном расстоянии. Эту зависи­мость называют характеристикой направленности f (Ф, ф), где в — по­лярный угол, а ф — азимутальный.

Направленная антенна благодаря меньшему расходу энергии на излучение в боковые лепестки диаграммы направленности создает в главном ее лепестке на расстоянии т такую же напряженность поля, 1сзк и ненаправленная, излучающая при этом мощность Р% меньшую, чем Р. Отношение

(4)

называют коэффициентом направленного действия (КНД) данной ан­тенны.

Таким образом, направленная антенна создает в направлении мак­симума излучения такую же напряженность поля, как и ненаправлен­ная при большем уровне мощности: Ps = ДR2– Поэтому

(5)

Мощность излучения Р% связана с подводимой к антенне мощностью Рд соотношением

(6)

где nA — КПД антенны, определяющий эффективность преобразования высокочастотной энергии в энергию радиоволн и обратно.

Для одновременного учета потерь в антенне и выигрыша по мощ­ности при направленном излучении служит коэффициент усиления ан­тенны, который определяется таким выражением:

(7)

Так как PZД = PAnAД = PAУ, то выражение (5) примет вид

(8)

В реальных условиях распространяющиеся радиоволны претерпе­вают большее затухание, чем существующее в свободном пространстве. Для учета этого затухания вводят множитель ослабления F (r) = Е/Есв, который характеризует отношение напряженности поля для реальных Условий, к напряженности поля свободного пространства при равных расстояниях, одинаковых антеннах и подводимых к ним мощностях 11 т. д. С помощью множителя ослабления напряженность поля, созда­ваемая передающей антенной в реальных условиях на расстоянии г, 1;ожет быть выражена как

(9)

Приемная антенна преобразует энергию электромагнитной волны в электрический сигнал. Количественно эту способность антенны ха­рактеризуют ее эффективной площадью 5эфф. Она соответствует той площади фронта волны, из которой поглощается вся содержащаяся в ней энергия. С КНД эта площадь связана соотношением: ,

(10)

Изложенное здесь позволяет написать уравнение радиопередачи, которое связывает параметры аппаратуры связи (передатчика и прием­ника) и антенн и определяет уровень сигнала на трассе: при мощности передатчика Р1мощность Ра сигнала на входе приемника будет равна

(11)

Где n1, и n2 — КПД передающего и приемного фидеров соответственно, У1 и У2 — коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, Л — длина волны излучения. Множитель в этом выражении, заключен­ный в скобки, определяет основные потери при распространении радио­волн (основные потери передачи). При этом предполагается, что антенна согласована с фидером, а фидер с телевизионным приемником и, кроме того, антенна согласована по поляризации с полем сигнала.

Рассмотрим подробнее выражение (11). Допустим вполне реальную ситуацию, когда длина волны Хх излучения телевизионной передачи уменьшена до 50 см (попадает в диапазон частот 21 — 39 каналов), т. е. уменьшена по сравнению с Х2 = 500 см в 10 раз, где Х2 — длина волны излучения, оказывающаяся в диапазоне 1 — 5 каналов. Рассуж­дая далее, будем полагать, что произведение РгУЩг мощности передат­чика, коэффициента усиления передающей антенны и КПД передающего фидера на волне Л1 и на волне Л2 осталось неизменным. Неизменным остался и множитель У2 — коэффициент усиления приемной антенны. Объясняется это тем, что радиолюбитель-конструктор скопировал ан­тенну диапазона метровых волн и использует ее для приема телепере­дач диапазона ДЦВ.

Предположим даже, что при этом удалось сохранить неизменным n2 — КПД приемного фидера и значение F (r) — множителя ослабле­ния сигнала на трассе. В результате, как показывает выражение (11). мощность Р2 сигналя на входе телевизора уменьшится в 100 раз на вол­не Кх= 50 см, по сравнению с такой же мощностью сигнала, но на вол­не Л2 = 500 см.

Этот конкретный пример показывает, что с увеличением частоты (уменьшением длины волны) телевизионных передач мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при прочих равных условиях, быстро уменьшается, т. е. условия приема ухудшаются. На стороне передачи эти неприятности стараются компенсировать увеличением произведения РтУх- Но в реальных условиях множитель F (г) и КПД приемного фи­дера с ростом частоты уменьшаются, поэтому необходимость увеличе­ния коэффициента усиления приемной антенны Y2 становится неизбеж­ностью. Этот вывод влечет за собой еще один, заключающийся в том, что, как правило, для уверенного приема программ 21 — 39 телевизион­ных каналов нужно применять новые, более направленные антенны по сравнению с антеннами, применяемыми в диапазоне волн 1 — 5 каналов. Стремясь получить устойчивый прием телепередач, радиолюбители вынуждены усложнять антенны, например, стронть антенные решетки, т. е. объединяют несколько однотипных, зарекомендовавших себя на практике антенн (каждая из которых имеет свою пару точек питания) с общей системой питания и только одной (общей для всех) парой точек питания. При этом они нередко недооценивают важность этапа согла­сования при построении антенных решеток, связанного с относительно сложными измерениями. Сказанное проиллюстрируем таким конкрет­ным примером. Считаем, что имеющаяся антенна (рис. 1, а) представляет собой один (n = 1) излучатель с эффективной площадью Soэфф, пол­ностью согласованный (коэффициент бегущей волны К = 1) с фидером, потерями в котором пренебрежем, с волновым сопротивлением Zo. Та­кая антенна поглощает из падающей на нее плоской электромагнитной волны мощность PZ = Роn Ро1 и полностью (без потерь) кана­лизирует ее на вход приемника. В таком случае мощность сигнала на входе приемника будет: РПр]= Р2 = Ро. Увеличим вдвое эффектив­ную площадь антенны за счет построения решетки из двух (n = 2) таких излучателей, а волновое сопротивление фидера оставим прежним, т. е. Zo(рис. 1, б). При этом антенна поглощает мощность Я2=0, а к приемнику подводится только часть ее, так как в фидере после па­раллельного включения излучателей одного к другому

множитель, учитывающий потери мощности из-за рассогласования.

Подобный эффект получается и при параллельном соединении трех элементоз (рис. 1, в). Продолжая такие рассуждения, можно получить зависимость, которую иллюстрирует рис. 2. Здесь эффективная пло­щадь антенны прямо пропорциональна числу n излучателей в решетке, равно как и поглощаемая антенной мощность Р2. Мощность же Pnp, подводимая к приемнику, с увеличением числа n асимптотически при­ближается к 0. Этот пример показывает бесплодность попыток уве­личить коэффициент усиления антенной решетки без учета согласования ее элементов с фидером. Трудности, связанные с согласованием, пре-°Долевают либо применением специальных согласующих устройств, либо выбором специальных типов антенн. Например, в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн применяют, как правило, так называемые апертурные антенны, т. е. рупорные или параболичес­кие. Особенность таких антенн заключена в том, что они имеют простой, «небольших» размеров облучатель, и «большой», сравнительно сложный рефлектор. «Большой» рефлектор и обусловливает направленные свой­ства антенны, определяет ее КНД.

Выполнить в любительских условиях антенны апертурного типа на диапазон ДЦВ не представляется возможным, так как они громоздки и сложны. Но некоторое подобие апертурной антенны сконструировать можно, положив в основу облучатель в виде известной зигзагообразной антенны (з-антенны). Полотно такой антенны состоит из восьми замк­нутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис. 3). Для формирования диаграммы направленности антенны, в частности, необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и раз­несены относительно друг друга. 3-антенна имеет одну пару точек пи­тания (а — б), к которой непосредственно подключают фидер. Благодаря такой конструкции антенны ее проводники возбуждаются так (частный случай направления токов на проводниках антенны на рис. 3 показан стрелками), что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. В точках П — П проводники полотна антенны замкнуты между собой и здесь всегда имеется пучность тока. Антенна имеет ли­нейную поляризацию. Ориентация вектора электрического поля Е на рис. 3 показана стрелками.

Диаграммы направленности з-антенны удовлетворяют диапазону частот с перекрытием fмакс/fмин 2.. =2,5. Ее КНД мало зависит от изменения угла а, так как с увеличением его уменьшение направленности антенны в плоскости Я компенсируется увэличением направленности в плоскости Б, и наоборот. Характеристика направленности з-антенны симметрична относительно плоскости, в которой расположены провод­ники ее полотна.

В связи с тем, что в точках П — П нет разрыва проводников полотна антенны, то здесь имеются точки нулевого потенциала (нули напря­жения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это обстоятель­ство позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании коаксиальным кабелем. Кабель прокладывают через точку нулевого потенциала П и по двум проводникам полотна антенны под­водят к точкам ее питания (рис. 4). Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны, а центральный прозодник — с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть нако­ротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно кабель подвязать к проводам полотна ан­тенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.

Зигзагообразная антенна широкополосна и удобна тем, что ее кон­струкция сравнительно проста. Это ее свойство позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически бгз ааруШения электрических параметров.

Кривая 1, показанная на рис. 5, характеризует зависимость КБВ от отношения 11% в 75-омном фидере для з-антенны, приведенной на рис. 4, а кривая 2 — аналогичную зависимость для значений ее КНД. С увеличением отношения 11% КНД з-антенны вначале растет, а достиг­нув некоторого максимума — уменьшается. Начальный рост КНД объясняется увеличением (в длинах волн) размеров полотна з-антенны, а спад — расфазировкой ее элементов после прохождения оптимального сзотношения l/Л.

Пользуясь графиками рис. 5, можно построить з-антенну, имею­щую максимально возможный КНД для данного типа полотна антенны. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антен­ны с фидером. Вообще же для полотна з-антенны пригодны проводники самого различного профиля — трубки, пластины, уголки и т. п.

Рабочий диапазон з-аятенны можно расширить в сторону более низких частот без увелвчения размера l путем образования дополни­тельной распределенной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные в длинах максимальной волны рабочего диапа­зона, уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников з-антенны, например, дополнительными проводниками (рис. 6), кото­рые и создают дополнительную распределенную емкость.

Диаграммы направленности такой антенны в плоскости Е анало­гичны диаграммам симметричного вибратора. В плоскости Н диаграммы направленности с увеличением частоты претерпевают значительные изменения. Так, в начале рабочего диапазона частот они лишь слегка сжаты под углами, близкими к 90°, а в конце рабочего диапазона полз практически отсутствует в секторе углов ±40… 140°.

Для увеличения направленности антенны, состоящей из зигзаго­образного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на экран, отражает в сто­рону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран-рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны. Фаза отраженного поля зависит от формы и размеров экрана, а также от расстояния S между ним и полот­ном антенны.

Как правило, размеры экрана значительные и фаза отраженного поля зависит, главным образом, от расстояния S. На практике редко выполняют рефлектор в виде единого металлического листа. Чаще он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору поля Е.

Длина проводников зависит от максимальной длины волны ХМ1та Рабочего диапазона и размеров активного полотна антенны, которэз Не Должно выступать за пределы экрана, В плоскости Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины Лмакс. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачи­вается в заднее полупространство.

По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диамет­ром 3…5 мм не превышали 0,05…0,1Хмин — минимальной волны рабо­чего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к ме­таллической раме. Если они расположены в плоскости самого рефлек­тора или за ним, то их влиянием на работу рефлектора можно прене­бречь.

Во избежание дополнительных помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись либо касались друг друга.

Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на рис. 7. Ее активное полотно состоит из плоских проводников — пла­нок, а рефлектор — из трубок. Но она может быть полностью метал­лической. Е местах соединений элементов антенны должен быть надеж­ный электрический контакт.

На значение КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки dnл (или радиус про­вода) активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана. Максимум КБВ будет при l/Лмакс = 0,25 и почти не зависит от ширины планки. Для оптимального согласования с фи­дером в широком диапазоне частот полотно з-антенны следует распола­гать от экрана на расстоянии S > 0,18Лмакс. С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах ко­торого направленные свойства з-антенны не претерпевают заметных изменений. Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а с точки зрения согласования — увеличивать.

Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору исполь­зуют стойки. В точках П — П (рис. 6 и 7) стойки могут быть как метал­лическими, так и диэлектрическими, а в точках У — У — обязательно диэлектрическими.

В ряде практических случаев приема сигналов по 21 — 39 каналам телевидения имеющегося коэффициента усиления (КУ) з-антенны о плоским экраном может оказаться недостаточным. Увеличить КУ. как уже говорилось, можно построением антенной решетки, например, из двух или четырех з-антенн с плоским экраном. Есть, однако, другой путь увеличения КУ — усложнение формы рефлектора з-антенны. Приводим пример, каким должен быть рефлектор з-антенны, чтобы ее КУ соответствовал значению КУ антенной синфазной решетки, построенной из четырех з-антенн. Этот путь наиболее простой и доступный в любительской практике, чем построение антенной решетки.

На рисунках антенны размеры всех ее элементов указаны приме­нительно к приему телепрограмм по 21 — 39 каналам.

Активное полотно антенны, показанной на рис. 6, выполнено из плоских металлических пластин толщиной 1…2 мм, наложенных яруг на друга «внахлест» и скрепленных винтами с гайками. В точках со­прикосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Конструктивно активное полотно антенны имеет осевую симметрию, что позволяет прочно закрепить его на плоском экране. Для этого ис­пользуют стойки-опоры, располагая их в вершинах П — П и У — У квадрата, образуемого пластинами полотна антенны. Точки П — П имеют «нулевой» потенциал по отношению к «земле», поэтому стойки в этих точках могут быть из любого материала, в том числе металличес­кими. Точки У — У имеют некоторый потенциал по отношению к «зем­ле», поэтому стойки в этих точках должны быть только из диэлектрика (например, из оргстекла). Кабель (фидер) к точкам аб питания про­кладывают по металлической опоре к одной (нижней) точке П и далее по сторонам полотна антенны (см. рис. 6). Особое внимание следует обратить на ориентацию вектора Е, характеризующего поляризацион­ные свойства антенны. Направление вектора E совпадает с направлени­ем, соединяющим точки аб питания антенны. Зазор между точками а — б должен быть около 15 мм без зазубрин и прочих следов небрежной обработки пластин.

Основой плоского экрана-рефлектора служит металлическая крес­товина, на которой, как на каркасе, размещают активное полотно антенны и проводники экрана. За крестовину антенну в сборе на­дежно прикрепляют к мачте с таким расчетом, чтобы поднятая она была выше местных мешающих предметов (рис. 8).

При изготовлении рефлектора типа «усеченный рупор» все стороны плоского рефлектора удлиняют створками и загибают их так, чтобы образовать фигуру по типу «полу­развалившейся» коробки,у которой дно — плоский экран, а стенки — створки. На рис. 9 такой объемный рефлектор показан в трех проек­циях со всеми размерами. Сде­лать его можно из металлических грубок, пластин, проката различ­ного профиля, В точках пересечения металлические стержни должныбыть сварены или спаяны. На тем же рис. 9 показано и место размеще­ния активного полотна антенны с точками П — П, У — У. Полотно уда­лено от плоского рефлектора — донышка усеченного рупора — на 128 мм. Стрелка символизирует ориентацию вектора Е. Почти все проек­ции стержней рефлектора на фронтальную плоскость параллельны век­тору Е, Исключением являются лишь часть силовых стержней, обра­зующих каркас рефлектора. Если рефлектор выполнен из трубок, диаметр трубок силовых стержней лгожет быть 12…14 мм, а остальных — 4…5 мм.

КНД антенны с рефлектором тппа «усеченный рупор» при заданных размерах соизмерим с КНД объемного ромба (1) и изменяется по диа­пазону частот в пределах 40…65. Это означает, что на верхних часто­тах рабочего диапазона антенны половина угла раскрыва ее диаграммы направленности составляет около 17°.

Форма диаграммы направленности антенны, показанной на рис. У, примерно одинакова для обеих плоскостей поляризации. При установке антенны на местности ее ориентируют на телецентр. Конструкция аи-тенны осесимметрична по отношению к направлению на телецентр, что может стать источником поляризационной ошибки при ее установке на мачту. Здесь надо учитывать, какую поляризацию имеют сигналы, приходящие от телецентра. При их горизонтальной поляризации точки питания а — о антенны должны быть расположены в горизон­тальной плоскости, а при вертикальной поляризации — в верти­кальной плоскости.

 

OCR Pirat

Антенны дециметровых волн — Радио для всех

Антенны дециметровых волн — Радио для всех


В диапазоне АМВ из-за уменьшения действующей длины приемной антенны при повышении частоты на входе антенны развивается меньшее напряжение, чем при тех же условиях в метровом диапазоне. Поэтому возникает необходимость устанавливать антенны с большим коэффициентом усиления. В антеннах типа «Волновой канал» это достигается при увеличении числа директоров, создании синфазных решеток из многоэлементных антенн (рис. 10.30). Так как размеры элементов антенн соседних каналов отличаются незначительно, обычно их приводят для группы каналов (табл. 10.20).


Т а б л и и а 10. 20



13-элементная антенна типа «Волновой канал» состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 9 директоров. Расстояния между торцами петлевого вибратора А равняется 10…20 мм. Диаметр вибраторов антенны — 4…8 мм. Коэффициент усиления антенны равен 11,5 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях 40°.

19-элементная антенна типа Волновой канал для диапазона ДМВ (рис. 10.31) состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 15 директоров. Вибраторы изготовлены из проволоки и трубок диаметром 4 мм. Они крепятся любым способом к несущей стреле диаметром 20 мм. Длина стрелы для любой группы каналов составляет 2145 мм (табл. 10.21). Коэффициент усиления антенны составляет 14…15 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях равен 30. ..32.

Широкополосная антенна типа «Волновой канал» для приема в каналах 21…41 (рис. 10.32).

В зависимости от расстояния до телевизионного передатчика и зоны уверенного приема его сигналов количество элементов (директоров) антенны можно уменьшать до 8,11 или 15.

В случае когда предпочтение отдано приему в одном телевизионном канале (например, прием программы НТВ из пос. Колодищи), размеры элементов антенны и расстояния между ними можно пересчитать на этот канал.


Таблица 10.21


Наибольший коэффициент усиления (13 дБ) широкополосная антенна ДМВ имеет в 28-м канале, средняя частота которого составляет 500 МГц. Коэффициент пересчета (Кп) в этом случае определяется по формуле

Кп=530/fcp



где fcp — средняя частота канала ДМВ, МГц. Для 37-го канала, средняя частота которого 562 МГц, Кп равен:

Кп=530/562=0,943.

Умножив размеры элементов и расстояния между ними на 0,943, получим размеры антенны для 37-го канала (рис. 10.33). Так же можно пересчитать широкополосную антенну на любой канал (или группу каналов) ДМВ. Средняя частота канала (группы каналов) приведена в табл. 10.2, длина полуволновой петли — в табл. 10.1. При использовании металлической несущей стрелы (траверсы) полученные при пересчете размеры элементов увеличивают на половину ее диаметра.

Коэффициент усиления канальной антенны возрастает до 14…15 дБ. Антенну из восьми элементов используют на расстоянии до 20…30 км от пос. Колодищи, из 11 — до 30…40, из 15 элементов — до 50…60 км. За зоной уверенного приема на расстоянии до 70…90 км используют антенну из 24 элементов. Для обеспечения хорошего качества принимаемого изображения непосредственно на мачте устанавливают антенный усилитель.

Антенна мало подвержена влиянию близко расположенных предметов и имеет хорошую повторяемость. Допустимы отклонения до 2 мм от расчетных размеров практически без ухудшения параметров антенны.

Антенна типа «Волновой канал» со сложным пассивным рефлектором (рис. 10.34; табл. 10.22…10.24) состоит из решетчатого рефлектора (рис. 10.35, а), два полотна которого установлены под углом 90° на конце несушей стрелы, активного петлевого вибратора (рис. 10.35, б) и 18 директоров.


При этом два первых директора (А1 и Д2) являются двухэтажными и разнесены по вертикали на толщину несущей стрелы (табл. 10.23).

Таблица 10.22



Главным достоинством такой антенны является надежная экранировка задней полусферы благодаря увеличению КЗД при установке сложного рефлектора. Последний концентрирует энергию полезного сигнала в направлении активного вибратора, что способствует повышению коэффициента усиления антенны.

Таблица 10.23


Таблица 10.24



На рис. 10.36 показан вид сбоку описанной выше антенны. 6-элементная антенна предназначена для ближнего приема на расстоянии до 10…15 км от телевизионного передатчика:

10-элементная — 15…25; 15-элементная — 25…40; 20-элементная — на расстоянии 40…60 км и более.

В диапазоне ДМВ широко используются рамочные антенные Тройной квадрат, рамки которых выполнены из цельного куска медного, латунного провода диаметром 2…3 мм. При размерах дециметрового диапазона (табл. 10.25) антенна обладает достаточной жесткостью. Провод необходимо изогнуть определенным образом (рис. 10.37). В точках А, Б и В провода необходимо зачистить и спаять. В этой конструкции вместо шлейфа (см. рис. 10.12), изготовленного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновой корот-


козамкнутый мостик (см. рис. 10.11) той же длины, что и шлейф (см. табл. 10.5). Расстояние между проводами мостика остается прежним (30 мм). Конструкция такой антенны достаточно жесткая, и нижняя стрела здесь не нужна.

Фидер подвязывают к правому проводу мостика с наружной стороны. При подходе фидера к вибраторной рамке оплетку кабеля припаивают к точке X’ центральный проводник — к точке X. Левый провод мостика закрепляют на диэлектрической стойке или в случае наружной антенны — на мачте. Важно, чтобы в пространстве между проводами мостика не находились фидер и стойка мачты.

При наличии медных, латунных или алюминиевых полосок

можно сделать ромбовидную антенну (рис. 10. 38). Полоски (1) скрепляют внахлест винтами и гайками. В точке соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Толщина полосок произвольная.

Ромбовидная антенна может работать в полосе частот каналов 21…60, коэффициент усиления ее равен 6…8 дБ. Для его повышения антенну можно снабдить рефлектором (рис. 10.39).

Простейший рефлектор представляет собой плоский экран, изготовленный из трубок или отрезков толстого провода. Диаметр элементов рефлектора некритичен (3…10 мм). Полотно рефлектора (2) крепится с помощью стоек-опор (3)

Таблица 10.25



к металлической или деревянной мачте (4). Точки 0 имеют нулевой потенциал, относительно земли, поэтому стойки (2) могут быть металлическими.

Фидер (5) — кабель типа РК с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывают к точкам питания А и Б. Оплетку кабеля припаивают к точке Б, а центральный проводник — к точке А. При дальнем приеме ромбовидная антенна может быть оснащена широкополосным усилителем (6).

2-элементная Швейцарская антенна (см. рис. 10.21) также может использоваться в диапазоне ДМВ (табл. 10.26).

Таблица 10.26




Антенны дециметровых волн | Прием спутникового и наземного телевидения

10.10. Антенны дециметровых волн

В диапазоне АМВ из-за уменьшения действующей длины приемной антенны при повышении частоты на входе антенны развивается меньшее напряжение, чем при тех же условиях в метровом диапазоне. Поэтому возникает необходимость устанавливать антенны с большим коэффициентом усиления. В антеннах типа «Волновой канал» это достигается при увеличении числа директоров, создании синфазных решеток из многоэлементных антенн (рис. 10.30). Так как размеры элементов антенн соседних каналов отличаются незначительно, обычно их приводят для группы каналов (табл. 10.20).


Т а б л и и а 10.20



13-элементная антенна типа «Волновой канал» состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 9 директоров. Расстояния между торцами петлевого вибратора А равняется 10…20 мм. Диаметр вибраторов антенны — 4…8 мм. Коэффициент усиления антенны равен 11,5 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях 40°.

19-элементная антенна типа Волновой канал для диапазона ДМВ (рис. 10.31) состоит из трех рефлекторов, активного петлевого вибратора и 15 директоров. Вибраторы изготовлены из проволоки и трубок диаметром 4 мм. Они крепятся любым способом к несущей стреле диаметром 20 мм. Длина стрелы для любой группы каналов составляет 2145 мм (табл. 10.21). Коэффициент усиления антенны составляет 14. ..15 дБ, угол раствора основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях равен 30…32.

Широкополосная антенна типа «Волновой канал» для приема в каналах 21…41 (рис. 10.32).

В зависимости от расстояния до телевизионного передатчика и зоны уверенного приема его сигналов количество элементов (директоров) антенны можно уменьшать до 8,11 или 15.

В случае когда предпочтение отдано приему в одном телевизионном канале (например, прием программы НТВ из пос. Колодищи), размеры элементов антенны и расстояния между ними можно пересчитать на этот канал.


Таблица 10.21


Наибольший коэффициент усиления (13 дБ) широкополосная антенна ДМВ имеет в 28-м канале, средняя частота которого составляет 500 МГц. Коэффициент пересчета (Кп) в этом случае определяется по формуле

Кп=530/fcp



где fcp — средняя частота канала ДМВ, МГц. Для 37-го канала, средняя частота которого 562 МГц, Кп равен:

Кп=530/562=0,943.

Умножив размеры элементов и расстояния между ними на 0,943, получим размеры антенны для 37-го канала (рис. 10.33). Так же можно пересчитать широкополосную антенну на любой канал (или группу каналов) ДМВ. Средняя частота канала (группы каналов) приведена в табл. 10.2, длина полуволновой петли — в табл. 10.1. При использовании металлической несущей стрелы (траверсы) полученные при пересчете размеры элементов увеличивают на половину ее диаметра.

Коэффициент усиления канальной антенны возрастает до 14…15 дБ. Антенну из восьми элементов используют на расстоянии до 20…30 км от пос. Колодищи, из 11 — до 30…40, из 15 элементов — до 50…60 км. За зоной уверенного приема на расстоянии до 70…90 км используют антенну из 24 элементов. Для обеспечения хорошего качества принимаемого изображения непосредственно на мачте устанавливают антенный усилитель.

Антенна мало подвержена влиянию близко расположенных предметов и имеет хорошую повторяемость. Допустимы отклонения до 2 мм от расчетных размеров практически без ухудшения параметров антенны.

 

Антенна типа «Волновой канал» со сложным пассивным рефлектором (рис. 10.34; табл. 10.22…10.24) состоит из решетчатого рефлектора (рис. 10.35, а), два полотна которого установлены под углом 90° на конце несушей стрелы, активного петлевого вибратора (рис. 10.35, б) и 18 директоров.


При этом два первых директора (А1 и Д2) являются двухэтажными и разнесены по вертикали на толщину несущей стрелы (табл. 10.23).

Таблица 10.22



Главным достоинством такой антенны является надежная экранировка задней полусферы благодаря увеличению КЗД при установке сложного рефлектора. Последний концентрирует энергию полезного сигнала в направлении активного вибратора, что способствует повышению коэффициента усиления антенны.

Таблица 10.23


Таблица 10.24



На рис. 10.36 показан вид сбоку описанной выше антенны. 6-элементная антенна предназначена для ближнего приема на расстоянии до 10…15 км от телевизионного передатчика:

10-элементная — 15…25; 15-элементная — 25…40; 20-элементная — на расстоянии 40…60 км и более.

В диапазоне ДМВ широко используются рамочные антенные Тройной квадрат, рамки которых выполнены из цельного куска медного, латунного провода диаметром 2…3 мм. При размерах дециметрового диапазона (табл. 10.25) антенна обладает достаточной жесткостью. Провод необходимо изогнуть определенным образом (рис. 10.37). В точках А, Б и В провода необходимо зачистить и спаять. В этой конструкции вместо шлейфа (см. рис. 10.12), изготовленного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновой корот-


козамкнутый мостик (см. рис. 10.11) той же длины, что и шлейф (см. табл. 10.5). Расстояние между проводами мостика остается прежним (30 мм). Конструкция такой антенны достаточно жесткая, и нижняя стрела здесь не нужна.

Фидер подвязывают к правому проводу мостика с наружной стороны. При подходе фидера к вибраторной рамке оплетку кабеля припаивают к точке X’ центральный проводник — к точке X. Левый провод мостика закрепляют на диэлектрической стойке или в случае наружной антенны — на мачте. Важно, чтобы в пространстве между проводами мостика не находились фидер и стойка мачты.

При наличии медных, латунных или алюминиевых полосок

можно сделать ромбовидную антенну (рис. 10.38). Полоски (1) скрепляют внахлест винтами и гайками. В точке соприкосновения пластин должен быть надежный электрический контакт. Толщина полосок произвольная.

Ромбовидная антенна может работать в полосе частот каналов 21…60, коэффициент усиления ее равен 6…8 дБ. Для его повышения антенну можно снабдить рефлектором (рис. 10.39).

Простейший рефлектор представляет собой плоский экран, изготовленный из трубок или отрезков толстого провода. Диаметр элементов рефлектора некритичен (3. ..10 мм). Полотно рефлектора (2) крепится с помощью стоек-опор (3)

Таблица 10.25



к металлической или деревянной мачте (4). Точки 0 имеют нулевой потенциал, относительно земли, поэтому стойки (2) могут быть металлическими.

Фидер (5) — кабель типа РК с волновым сопротивлением 75 Ом прокладывают к точкам питания А и Б. Оплетку кабеля припаивают к точке Б, а центральный проводник — к точке А. При дальнем приеме ромбовидная антенна может быть оснащена широкополосным усилителем (6).

2-элементная Швейцарская антенна (см. рис. 10.21) также может использоваться в диапазоне ДМВ (табл. 10.26).

Таблица 10.26


Радиосхемы. — Простая широкополосная антенна

Простая широкополосная антенна

категория

Самодельные антенны

материалы в категории

Г. ПЕТИН, г. Ростов-на-Дону
Журнал Радио 2000 год, №2

На страницах журнала рассмотрено много вариантов телевизионных антенн, как для метрового, так и для дециметрового диапазонов волн. Однако описаний конкретных конструкций, которые обеспечивали бы прием в обоих диапазонах, все же было не так много. Этот пробел восполняет публикуемая статья.

Существенные затруднения в получении качественного приема программ телевидения обычно возникают там, где поблизости работает большое число телевизионных станций, причем на различных частотах и с разных направлений, и использовать для каждого канала отдельную направленную антенну просто не возможно. Поэтому наилучший выход из положения — применение сверхширокополосных антенн, позволяющих одновременно принимать телевизионные станции как в метровом, так и в дециметровом диапазонах волн.

Разнообразные варианты таких антенн, правда давно, были описаны, например, в [1 — 3].

Сейчас в продаже имеются антенны польского производства, обладающие однонаправленностью в дециметровом диапазоне и практически двунаправленностью в метровом. Каждая из них снабжена антенным усилителем. Однако при неправильном выборе коэффициента усиления наблюдаются его перегрузки сигналом мощной станции и помехи за счет перекрестных искажений.

Для повторения радиолюбителями предлагается более простая телеантенна с очень большой широкополосностью.

Сама антенна 

представляет собой результат последовательного соединения двух зигзагообразных вибраторов. Причем сверху они замкнуты полуволновым соединителем, снизу фидер подключен через четвертьволновый трансформатор. Расстояние между точками подключения фидера равно 1…3 см. Эти элементы соединения и согласования выполняют в виде единой конструкции с элементами самой антенны, которая при этом оказывается чрезвычайно простой и технологичной.

В дециметровом диапазоне волн (антенна была изготовлена для приема 38-го канала при размере Х/2, равном 24 см) максимальная чувствительность антенны получается для рассчитанной длины волны. Однако зигзагообразные антенны весьма широкополосны, и при большом уровне сигналов они принимают их во всем дециметровом диапазоне волн.

В метровом диапазоне антенну можно рассматривать как одну большую петлю или деформированный ромб с резонансной частотой, находящейся примерно посредине диапазона. Это обеспечивает возможность ее применения для приема телевизионных станций и в этом участке частот.

В столь широком интервале частот невозможно предложить рефлектор с приемлемыми геометрическими размерами, обеспечивающий однонаправленность антенны. Поэтому ее используют без рефлектора. Диаграмма направленности такой антенны имеет вид восьмерки и. естественно, при ее установке необходимо найти оптимальную ориентацию.

Даже без применения дополнительных симметрирующих и согласующих устройств, т. е. при непосредственном соединении телевизионного 75-омного кабеля с антенной, можно получить неплохие результаты. Например, в условиях Ростова-на-Дону при расположении антенны на лоджии 9-го этажа автор успешно принимает передачи телевизионных станций, работающих на каналах 1. 7, 9. 12. 22. 32, 35, 38. 49 и 51. Причем сигналы 49-го канала принимались из соседнего Азова. до которого при прямой видимости около 30 км.

Для изготовления антенны может быть использован любой подходящий материал: алюминиевые или латунные трубки, профильный или полосовой материал. Очень удобен биметаллический (внутри — сталь, снаружи — алюминий) электротехнический провод диаметром 5 мм. Можно применить алюминиевые жилы из силовых кабелей. В крайнем случае такую антенну допустимо изготовить из телевизионного кабеля (соединив в точках подключения оплетку с центральным проводником), натянутого на деревянную крестовину соответствующей формы, используя его и для фидера снижения.

ЛИТЕРАТУРА
1. Харченко К. Зигзагообразная антенна. — Радио. 1961.  №3.
2. Харченко К. Ромбовидная антенна. — Радио. 1971. №8.
3. Борийчук Г., Булыч В., Шелонин В. Двухдиапазонная антенна. — Радио. 1980. №3.

(PDF) Новая антенна Diamond для сверхширокополосных приложений

Новая антенна Diamond для сверхширокополосных приложений

Зиани Керарти Джалал 1, Мериа Сиди Мухамед 2

1 Факультет электротехники и электроники, Унив. Abou-BekrBelkaid

Tlemcen, 1300/Bp.320, Algeria

Abstract

В последние годы

технологии СШП процветают как в связи, так и в других целях, таких как микроволновые изображения и радарные приложения. Недавние исследования конструкций СШП антенн

специально сосредоточены на микрополосковых

[1], щелевых и планарных несимметричных антеннах [2]. В этой работе была разработана небольшая несимметричная антенна

с ромбовидной формой пятна (30 x 26

мм²), напечатанная несимметричная антенна с микрополосковым питанием,

некоторые параметры, такие как обратные потери (S11), коэффициент стоячей волны по напряжению

(КСВН), диаграмма направленности была выполнена для проверки

достоверности моделирования и проверки пригодности антенны для целей беспроводной связи

.

Предлагаемая антенна смоделирована в CST Microwave Studio

и превзошла требования по полосе пропускания UWB, которая составляет

от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц, и демонстрирует хорошие характеристики UWB

. Ширина полосы возвратных потерь 10 дБ этого элемента антенны

составляет от 3,39 ГГц до более чем 14 ГГц.

Ключевые слова: Планарная несимметричная антенна, Алмазные антенны,

Сверхширокополосный, Обратные потери, Полоса импеданса, Напряжение

Коэффициент стоячей волны (КСВН), CST Microwave Studio.

1. Введение

Сверхширокополосный (UWB) использует узкие импульсы (порядка

порядка нескольких наносекунд или меньше) для обнаружения и

связи. Федеральная комиссия по связи

(FCC) в США определила частотный спектр UWB

от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц ниже порога шума передатчика

41,3 дБм/МГц [2], [3].

Антенны пользуются большим спросом для различных приложений UWB

, таких как беспроводная связь, медицинская

визуализация, радар и позиционирование внутри помещений [4].Это связано с его способностью обеспечивать высокую скорость передачи данных и низкое

энергопотребление.

Микрополосковая патч-антенна часто используется в конструкциях сверхширокополосных антенн

из-за ее преимуществ, таких как легкий вес, простота интеграции, небольшой размер и компактность [5]. Многие микрополосковые патч-антенны

UWB обсуждались в литературе

для выполнения требований для различных приложений

, одно из которых — увеличение полосы пропускания.

Поскольку микрополосковые патч-антенны по своей природе имеют узкую характеристику полосы пропускания

, было разработано множество методов

расширения полосы пропускания для достижения характеристик СШП [6]. Эти антенны

обсуждались в литературе, например, кольцевая щелевая антенна Square-

, двухдиапазонная щелевая антенна и двухдиапазонная

зубчатая антенна. Другие методы, используемые для увеличения полосы пропускания антенн, включают

извилистую плоскость земли, щелевую загрузку и фрактальную антенну.

В этой статье антенна напечатана на микрополосковой подложке

с ромбовидной формой накладки, которая работает в диапазоне

от 3,39 до 14 ГГц, что обеспечивает расширение полосы пропускания UWB

. В разделе II описывается базовая конфигурация конструкции антенны

, тогда как в разделе III

обсуждается смоделированный результат характеристик антенны.

Наконец, результаты моделирования

суммированы в заключении.

2. Геометрия антенны

На рис.1 показана геометрия предлагаемой плоской антенны

, параметры которой были получены с использованием

коммерчески доступного программного обеспечения для моделирования CST

Microwave Studio [7] и по сравнению с программным обеспечением IE3D [8].

Эта антенна напечатана на подложке Rogers FR4 

толщиной 1,6 мм и размером 30 x 26 мм² и 

Для получения алмаза с большой полосой пропускания было принято несколько методов

2 как треугольная излучающая пластина

с пятью ступенями различных размеров и частичной плоскостью заземления

.Линия подачи обозначается Wf.

Структура патч-антенны напечатана на одной стороне подложки

FR4, а заземление — на другой стороне. Плоскость заземления

обозначена буквой G и закругленным углом с районом

F, как показано на рисунке 1. Физическая структура из пяти

ступеней различных размеров была принята для увеличения эффективной электрической длины в нижней части

. диапазон частот (3-4 ГГц).

оптимизированы для получения наилучших обратных потерь, S11 и импеданса

полосы пропускания, такие как форма патча, шаги, ширина фидерной линии

, ширина фидерной линии

и форма частичной плоскости заземления, прежде чем определять наилучшие размеры для

предлагаемая антенна. Размеры антенной конструкции

показаны в таблице 1.

IJCSI International Journal of Computer Science Issues, Vol. 9, выпуск 4, № 1, июль 2012 г.

ISSN (онлайн): 1694-0814

www.IJCSI.org

Copyright (c) 2012 International Journal of Computer Science Issues. Все права защищены.

Реконфигурируемая микрополосковая патч-антенна в форме ромба: Ingenta Connect

В этой статье мы предложили конструкцию ромбовидной микрополосковой патч-антенны с реконфигурируемой частотой путем изменения физической структуры антенны. Дизайн состоит из двух лоскутов треугольной формы с зазором. Патчи треугольной формы могут быть соединены или разъединены с помощью с помощью переключателя радиочастотной микроэлектромеханической системы (RF MEMS).При переводе переключателей в положение OFF/ON длина излучающей части патч-антенны может изменяться и, таким образом, антенна может быть настроена на различные частоты от 7,38 ГГц до 7,58 ГГц.

Нет ссылок

Нет цитирований

Без дополнительных данных

Нет статьи Носитель

Нет показателей

Ключевые слова: Форма алмаза; Равносторонний треугольник; Частота реконфигурируется; микрополосковая патч-антенна; Переключатель радиочастотной микроэлектромеханической системы (RF MEMS)

Тип документа: Исследовательская статья

Дата публикации: 1 августа 2016 г.

Подробнее об этой публикации?
  • The International Journal of Sensors, Wireless Communication and Control публикует своевременные исследовательские статьи, обзоры и сообщения по этим трем тесно связанным областям, уделяя особое внимание сетевым системам управления, датчики которых связаны между собой посредством сетей беспроводной связи.

    Появление технологий высокоскоростных беспроводных сетей позволяет экономично объединять кластеры устройств в распределенную систему. Беспроводная связь играет все более важную роль в таких распределенных системах. Передача показаний датчиков и команд управления по беспроводным каналам связи обеспечивает быстрое развертывание, гибкую установку, полностью мобильную работу и предотвращает проблемы износа кабелей в промышленной автоматизации, здравоохранении и оценке состояния окружающей среды.Беспроводные сетевые системы поставили и продолжают поднимать фундаментальные проблемы в области науки, техники и промышленных приложений, поэтому требуются новые методы моделирования, формулировки проблем и решения.

  • Редакция
  • Информация для авторов
  • Подписаться на этот заголовок
  • Ingenta Connect не несет ответственности за содержание или доступность внешних веб-сайтов

Подробная информация об ошибке IIS 10.0 — 404.11

Ошибка HTTP 404.11 — не найдено

Модуль фильтрации запросов настроен на отклонение запроса, содержащего двойную управляющую последовательность.

Наиболее вероятные причины:
  • Запрос содержал двойную escape-последовательность, а фильтрация запросов настроена на веб-сервере для отклонения двойных escape-последовательностей.
Что вы можете попробовать:
  • Проверьте параметр configuration/system.webServer/security/[email protected] в файле applicationhost.config или файл web.confg.
Подробная информация об ошибке:
Модуль
RequestFilteringModule
Beadrequest
Handler StaticFile
Код ошибки 0x00000000
Запрошенный URL http://search.ebscohost.com:80/login.aspx?direct=true&profile=ehost&scope=site&authtype=crawler&jrnl=10544887&an=149983059&h=lukrrldiqw7iffs7rtph5gnr4ss%2bhi71mc3pq%2f9hzml5a8ltu%2f3fc4bdfojxkqjzvdrdwivjlf%2bm806bqdp2kq%3d%3d&crl =c
Физический путь    c:\WebApps\af-webauth\login.ASPX? прямой = истина & профиль = ehost & Объем = сайта & AuthType = гусеничного & Jrnl = 10544887 & ап = 149983059 & ч = lukrrldiqw7iffs7rtph5gnr4ss% 2bhi71mc3pq% 2f9hzml5a8ltu% 2f3fc4bdfojxkqjzvdrdwivjlf% 2bm806bqdp2kq% 3d% 3d & CRL = с
входа Метод пока не определено
входа пользователя Еще не определено
Дополнительная информация:
Это функция безопасности. Не изменяйте эту функцию, пока полностью не поняты масштабы изменений.Перед изменением этого значения следует выполнить трассировку сети, чтобы убедиться, что запрос не является вредоносным. Если сервер разрешает двойные управляющие последовательности, измените параметр configuration/system.webServer/security/[email protected] Это может быть вызвано искаженным URL-адресом, отправленным на сервер злоумышленником.

Посмотреть дополнительную информацию »

Антенна Diamond Quad

— радиоэлектроника 1993-03

, излучение этой антенны под большим углом, что обычно нежелательно для работы DX на 20 метрах.

Первоначально я рассматривал возможность размещения двух перевернутых V, одна над другой, с интервалом в половину длины волны между ними. На рис. 2 показаны характеристики такой решетки, когда два излучателя питаются синфазно токами одинаковой амплитуды. Как видите, диаграмма направленности бортового излучения выглядит очень хорошо, а прямо над головой находится ноль. На компьютере я отрегулировал длину каждой перевернутой буквы V для достижения резонанса (нулевого реактивного сопротивления) и обнаружил, что импедансы двух точек возбуждения различаются.Я получил значение около 35 Ом для верхней антенны и значение около 44 Ом для нижней перевернутой буквы V, которая немного длиннее. Это означает, что необходимо спроектировать подходящие пассивные сети, чтобы добиться идеальной подачи тока на каждый из двух излучающих элементов. Однако я хотел, чтобы антенна была действительно простой, предпочтительно иметь структуру только с одной точкой питания, и я не хотел строить какие-либо фазирующие или согласующие сети.

Двойной алмазный четырехугольник

Антенна, о которой идет речь в этой статье, состоит из двух четырехугольников ромбовидной формы, установленных один над другим, как показано на рис. 3.В точке, где два

Double-Diamond Quad с нижней подачей

Double-Diamond Quad с нижним питанием

Рис. 4 — Диаграмма направленности антенны Double-Diamond Quad с нижним питанием. (Ширина луча = 24°, угол взлета = 21°.)

Double-Diamond Quad с нижней подачей

Double-Diamond Quad с нижним обдувом

Рис. 5—Диаграмма направленности для Double-Diamond Quad в плоскости антенны при использовании нижнего облучателя.

ромбы пересекаются, диагональные провода просто пересекаются друг с другом, как гигантский X. Эти два провода не соприкасаются, поэтому они должны быть изолированы друг от друга или находиться на небольшом расстоянии друг от друга.

Эта антенная система может питаться либо в верхней части верхнего ромба, либо в нижней части нижнего. В любом случае входной импеданс можно сделать чисто резистивным (без реактивного сопротивления) за счет сокращения общей длины провода. Согласно ELNEC, результирующие значения импеданса будут около 315 Ом (верхняя подача) или 319 Ом (нижняя подача), поэтому установка балуна 6:1 в любой из этих двух возможных точек подачи должна обеспечить хорошее соответствие 50-ом. коаксиальный ом.Для компьютерной модели каждая сторона каждого ромба имела длину 18,46 футов, и использовалась медная проволока № 12 AWG.

Двойной алмазный счетверенный излучает сигнал с горизонтальной поляризацией при подаче, как описано выше. На рис. 4 показана диаграмма угла места, перпендикулярная плоскости антенны (бортовой), когда используется нижний облучатель. Главный лепесток очень большой и охватывает гораздо более широкий диапазон углов взлета, чем перевернутый V на рис.9 против 6,5 дБи), а высокоугловое излучение, создаваемое перевернутой буквой V, почти полностью отсутствует. На рис. 5 видно, что в плоскости антенны очень мало излучения. Это подтверждается на рис. 6, где представлена ​​диаграмма направленности в азимутальной плоскости при угле взлета 21°. Обратите внимание, что отношение фронт-к-боку лучше 18 дБ, а ширина луча на половинной мощности составляет 84°.

Если DDQ подается сверху, полученные диаграммы направленности показаны на рис. 7-9. При сравнении верхней и нижней подачи видно, что производительность во многих отношениях очень похожа.Только с маркировкой

Double—Diamond Quad с нижней подачей

Частота = 14,225 МГц

Double—Diamond Quad с нижней подачей

Частота = 14,225 МГц

Внешнее кольцо = 10,000 дБи График азимута

Макс. Усиление = 8,941 дБи Угол места = 21,0°

Внешнее кольцо = азимутальный график 10 000 дБи

Макс. Усиление = 8,941 дБи Угол места = 21,0°

Рис. 6—Диаграмма направленности в азимутальной плоскости для счетверенной антенны с двойным ромбом при угле взлета 21° при питании от нижней части нижнего ромба.

Double-Diamond Quad с верхней подачей Частота = 14,225 МГц

Double-Diamond Quad с верхней подачей Частота = 14,225 МГц

График возвышения Азимут Угол = 0,0°

Double-Diamond Quad с верхней подачей Частота = 14,225 МГц

Угол возвышения Азимутальный угол = 0,0°

Рис. 7—Диаграмма направленности для двойной антенны с четырьмя ромбами при подаче питания на вершину верхнего ромба. (Ширина луча = 24°, угол взлета = 21°.)

Double-Diamond Quad с верхней подачей Частота = 14,225 МГц

Double-Diamond Quad с верхней подачей Частота = 14.225 МГц

Рис. 8—Диаграмма направленности для двойного алмазного счетверённого в плоскости антенны при использовании верхнего облучателя.

Рис. 8—Диаграмма направленности для двойной ромбовидной четверки в плоскости антенны при использовании верхнего облучателя.

Отличие

состоит в том, что отношение фронт-к-боку ухудшается примерно на одну S-единицу, когда DDQ подается сверху.

Изменения и дополнения

Если требуется охват всех направлений по компасу, кажется, что второй DDQ можно легко установить под прямым углом к ​​первому с переключением, обеспечиваемым простым релейным блоком.Поскольку ширина азимутального луча составляет почти 90°, усиление будет лишь небольшим уменьшением в тех направлениях, которые находятся посередине между двумя главными лучами.

Для однонаправленного покрытия второй элемент DDQ можно разместить примерно на длину волны Va позади первого. Этот второй элемент может управляться активно, как в фазированной кардиоидной решетке торцевого зажигания, или его можно настроить для паразитной работы. Паразита можно было бы заставить функционировать как отражатель или директор, переключив соответствующее значение реактивного сопротивления на

.

Продолжить чтение здесь: Информация

Была ли эта статья полезной?

[PDF] МИКРОПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА АЛМАЗНОЙ ФОРМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ «ПРОРЕЗЕЙ»

Скачать МИКРОПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА АЛМАЗНОЙ ФОРМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ «ПРОРЕЗЕЙ»…

МИКРОПОЛОСОВАЯ АНТЕННА АЛМАЗНОЙ ФОРМЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ «СЛОТЫ» НА 2,5 ГГц, ЭФФЕКТИВНАЯ АНТЕННА ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ВЫСОКОГО НАПРАВЛЕННОГО УСИЛЕНИЯ Rupal Shivhare1 (M.E), Rachit Jain2 (доцент) (Индия), ITM College Gwalior M.P. (Индия)

Реферат— Проект ромбовидной щелевой микрополосковой антенны с круговой поляризацией излучения. Антенна имеет стеклянную эпоксидную подложку толщиной 1,6 мм и одно прямоугольное микрополосковое излучающее пятно, где эффективность излучения высока, а также высокое усиление.Результаты показывают, что предлагаемая антенна способна достигать КСВ менее 2, КПД антенны и КПД излучения выше 90%, процент полосы пропускания составляет 25%.

2

Использование материала подложки. Первым этапом проектирования является выбор подходящей диэлектрической подложки с соответствующей толщиной h и тангенсом угла потерь. Более толстая подложка, помимо механической прочности, увеличивает мощность излучения, снижает потери в проводнике и улучшает полосу импеданса, однако она также увеличивает вес, диэлектрические потери, потери на поверхностных волнах и постороннее излучение от поля зонда.Диэлектрическая проницаемость подложки εr играет роль, аналогичную толщине подложки.

Ключевые слова: Ромбовидная, микрополосковая, щелевая, 1

Введение- Антенны являются очень важным компонентом систем связи. По определению, антенна — это устройство, используемое для преобразования РЧ-сигнала, распространяющегося по проводнику, в электромагнитную волну в свободном пространстве. Широкополосные микрополосковые антенны с круговой поляризацией играют жизненно важную роль в беспроводной связи из-за своего низкопрофильного, небольшого размера. размер и легкий вес.Как известно, волна с круговой поляризацией может быть получена при возбуждении пространственно ортогональных мод с одинаковой амплитудой. Обычные конструкции микрополосковых антенн для круговой поляризации обычно достигаются путем усечения углов патча [1], вырезания прямоугольных пазов в прямоугольном патче ромбовидной формы.

Рис. 1: Геометрия предлагаемой антенны на IE3D

3. Конструкция антенны – на рис. 1 и 2 показана геометрия предлагаемой микрополосковой антенны в форме ромба, прямоугольная излучающая пластина, напечатанная на подложке толщиной h и относительной диэлектрической проницаемостью εr , имеет толщину диэлектрического материала 1.6 мм длина обеих сторон, Lp = 27 мм, Wp = 37 мм и имеет конечное основание Lg = 36,6 мм, Wg = 46,6 мм возбуждается двумя дисками подачи, которые ориентированы в ортогональных направлениях и имеют одинаковое расстояние подачи точка X= 17 мм. и Y = 6,6 мм 4.

Результаты моделирования. Чтобы проверить применимость метода проектирования, антенна была смоделирована с помощью IE3D. На рис. 3, рис. 4 и рис. 5 показаны обратные потери в зависимости от частоты, КСВ в зависимости от частоты и диаграмма Смита предлагаемой антенны.По результатам моделирования на рис. 6, 7 показана трехмерная диаграмма направленности, на рис. 8,9 показана двумерная диаграмма направленности, на рис. 10,11 показаны усиление и направленность антенны, а на рис. 12 и 13 показаны осевое отношение и эффективность антенны. Заметим, что предложенная антенна способна обеспечить полосу пропускания 25%, а КСВ меньше 2. Точка питания, соединенная с коаксиальным разъемом, имеет хорошую равную амплитуду и фазовый сдвиг 90°, может быть достигнуто КП излучения [5] . Кроме того, используя толстую воздушную подложку, можно получить гораздо более широкую полосу пропускания CP.Согласование импеданса антенны может быть достигнуто точной регулировкой положения облучателей, радиуса дисков облучателей. Расстояние между излучающим пятном и плоскостью заземления составляет 1,6 мм.

.

Рис. 5: Диаграмма Смита для параметра S Рис. 2: Трехмерное представление геометрии

Рис. 3: Обратные потери в зависимости от частоты.

Рис. 4: КСВ в зависимости от частоты

Рис. 6: 3D-диаграмма направленности

Рис. 7: Вид сбоку 3D-диаграммы направленности

Рис.8: 2D-диаграмма направленности усиления

Рис. 9: 2D-диаграмма направленности направленности

Рис. 12: Отношение осей к частоте

Рис. 13: Эффективность к частоте Рис. 10: Коэффициент усиления к частоте

Таблица. 1 контент антенна параметр

fo (рабочая частота)

2,5 ГГц

ч (высота диэлектрика)

1,6 мм

εr (диэлектрическая константа)

4,4 мм

LP (длина патча)

27 мм

Wp (ширина заплаты)

37 мм

Lg (длина заплаты)

36.6 мм

Wg (ширина пятна)

46,6 мм

Fr (резонансная частота)

2,5 ГГц

Табл.1 Табл.2 Содержание IE3D Выходная частота в ГГц. 2,5

Резонансная частота ГГц 2,5

Выход IE3D (обратные потери) -21,25 дБ

Таблица 2 В этой статье представлена ​​новая конструкция микрополосковой антенны в форме ромба с частотой 2,5 ГГц. Антенна имеет выход с использованием антенны IE3D, резонансной на частоте 2,5, и имеет большие обратные потери -21,25 дБ. В предложенной конструкции используется толстая воздушная подложка, а согласование импеданса достигается за счет прямоугольной излучающей пластины.Результаты показывают, что предложенная антенна способна обеспечить КСВ менее 2, а обратные потери менее -10 дБ. 4. Выводы. Были проанализированы характеристики прямоугольной микрополосковой антенны в форме ромба. Предлагаемая антенна обеспечивает усиление 4 дБ, эффективность более 90%, а предел полосы лежит между областью WLAN, микрополосковая антенна способна достичь КСВ менее 2, а обратные потери меньше -10 дБ, а в этой статье ширина полосы пропускания составляет 25%.

Ссылки [1] З.Л. Дафалла, В. Т. Ю. Куан, А. М. Абдель Рахман и С. К. Шудакар, «Проектирование прямоугольной микрополосковой патч-антенны на частоте 1 ГГц», Конференция по РЧ и СВЧ, 5–6 октября 2004 г., Субанг, Селангор, Малайзия [2] С.Ю. Чиу, Ч.Х. Чан и К.М. Люк, «Исследование щелевых микрополосковых патч-антенн со сложенным патч-кордом», Распространение микроволновых антенн, том. 152, нет. 5, October 2005 [3] C-Y Huang, JY Wu и K-L Wong, «Микрополосковая антенна с поперечной щелевой связью и антенна с диэлектрическим резонатором для круговой поляризации».IEEE Trans on Antennas and Propagate, 1999, PP-47

[4] S Matsuzawa and K Ito. Печатная антенна с круговой поляризацией питается от копланарного волновода. Электронный. Письмо, том 32, № 22, 1996 г. [5] С. Д. Таргонский, Д. М. Позар. Проект широкополосной микрополосковой антенны с круговой поляризацией и связанной апертурой. IEEE транс. об антеннах и распространении, том. 41, pp. 214-220, 1993.

Бесконтактный метод свободного управления диаграммами направленности антенны с оптикой с многократным преобразованием

В отличие от предыдущих работ, в данной статье мы стремимся создать связь между излучающими элементами и предлагаемое устройство на расстоянии, чтобы можно было дистанционно и свободно управлять излучением, как показано на рис.1. Следовательно, принцип предлагаемого устройства позволяет сместить диаграмму направленности по сравнению с реальным излучением, как показано на рис. 1(а). Действительно, детектор (или наблюдатель), смотрящий на диаграмму направленности источника, расположенного рядом с бесконтактным устройством, будет наблюдать другую диаграмму направленности. В этом смысле у наблюдателя создастся впечатление, что излучение исходит из другого источника, что видно на рис. 1(b). Простыми словами, предлагаемое устройство бесконтактной иллюзии (рис.1(b)) делает диаграмму направленности на рис. 1(a) точно такой же, как на рис. 1(c).

Рисунок 1

Рабочий феномен устройства бесконтактной иллюзии, которое дистанционно делокализует излучение антенны желаемым образом. ( a ) Излучение излучающей антенны в свободном пространстве направлено вперед, что дистанционно управляется бесконтактным устройством ( b ). У наблюдателя вне бесконтактного устройства создается впечатление, что излучение исходит из другого направления излучающей антенны, что оптически эквивалентно ( c ).( d ) Принципиальная схема предлагаемого бесконтактного устройства. В виртуальном пространстве: существуют текущий источник, PEC и указанная среда EM. После применения трансформации только эталонная ЭМ среда сжимается и смещается в сторону сжатой области I. Область I дополнительно покрывается складчатой ​​областью II. Во всех случаях линейный источник и ФЭП остаются одинаковыми.

Принципиальная схема предлагаемого бесконтактного устройства показана на рис. 1(d). В котором линейный источник желтого цвета физически соединен с синей электромагнитной средой (виртуальное пространство).Принимая во внимание, что красная линия, кроме источника линии, является идеальным электрическим проводником (PEC), чтобы получить диаграммы направленности только в прямом направлении. Далее, в реальном пространстве черный пунктирный круг представляет собой виртуальную границу, которая также охватывает область источника. На этом этапе круг радиуса c (область III) сжимается в область I, известную как сжатая область. В этом состоянии указанная ЭМ-среда в виртуальном пространстве также сжимается и смещается в область I, которую можно увидеть в виде сегмента зеленого цвета.Эта сжатая область (область I) дополнительно покрывается дополнительной средой (область II) путем складывания пространства \(b

Здесь мы проиллюстрируем наш метод на примере, что; изначально мы предполагаем, что эталонная ЭМ среда (синий цвет) в виртуальном пространстве заполнена воздухом, затем после трансформации эталонная ЭМ среда превратится в картографированную ЭМ среду (зеленый цвет). В этом состоянии результирующее устройство будет вести себя как концентратор 3 .В дальнейшем изменение материала в указанной ЭМ среде также повлияет на изменение материала в отображенной ЭМ среде. Теоретически резкое изменение материальных параметров ЭМ среды приведет к изменению диаграммы направленности источника 7 . Таким образом, в нашем случае мы приняли определяющие параметры эталонной ЭМ среды сначала как неоднородный материал, а затем соответственно изменили картируемую ЭМ среду.

В дальнейшем полноволновое моделирование метода конечных элементов (COMSOL) выполняется с использованием поперечной электрической (TE) моды на частоте \(4 ГГц.\) Параметр геометрической структуры виртуального пространства, большой поток высотой \(0,2\,м\) находится в точке \((-0,175,0)\), тогда как положение ПЭК — \((-0,176, 0)\), а высота такая же, как у текущего источника. В то время как толщина упомянутой подложки среды EM составляет \(-0,025\,м\), высота составляет \(0,2\,м\) в исходной точке \((-0,1625,0)\). Аналогично геометрические параметры для бесконтактного устройства: радиус \(c=0,2\,м\), \(b=0,09\,м\), \(a=0,08\,м\) с исходной точкой равно \(О(-0.07,0.06)\). Полученные параметры материала для каждой области можно увидеть в сводке метода.

Теперь мы можем изучить функциональность как оригинальной антенны с эталонной ЭМ средой, так и предложенного бесконтактного устройства. Излучаемое поле, испускаемое реальным источником, представлено на рис. 2 (а), а на рис. 2 (б) показано, что источник на рис. 2 (а) прикреплен к эталонной электромагнитной среде, которая создает другую диаграмму направленности в дальней зоне. . Хотя на рис. 2(c) показаны соответствующие функции предлагаемого бесконтактного устройства с источником тока, аналогичным показанному на рис.2(а). Так как наглядно показано, что реальный источник трансформируется в виртуальный, что объясняется характером трансформации. Как и ожидалось, для наблюдателей функциональные возможности рис. 2(c) и (b) идентичны друг другу, в то время как отображаемая ЭМ-среда в бесконтактном устройстве была уменьшена и находилась достаточно далеко от источника тока. Кроме того, на рис. 2(d) представлены соответствующие нормализованные диаграммы направленности в дальней зоне на рис. 2(a–c).

Рисунок 2

Результаты моделирования.{2})\) находится в свободном пространстве и имеет высоту \(0,2 м\). Источник размещается рядом с ФЭП, чтобы обеспечить излучение только в прямом направлении. ( b ) распределение электрического поля по оси z аналогичного источника по состоянию на ( a ) с эталонной ЭМ подложкой из предполагаемых материалов, т.е. \({\varepsilon}_{med}=40y+3\) и \({\mu}_{med}=1\). ( c ) распределение электрического поля по оси z ( a ) отдаленно изменено по сравнению с (b). (d) Соответствующая диаграмма направленности ( a ), ( b ) и ( c ).

Результаты моделирования на рис. 2 показали возможность дальнего смещения картины излучения (делокализации) без смены источника. На его основе можно выполнять еще более сложные радиационные манипуляции. Для дальнейшего подтверждения нашего подхода на рис. 3(а) показан рефлектор PEC с фидерной антенной. В этом случае волновые фронты волн рассеиваются с более высокими боковыми лепестками (черные пунктирные линии). В любом случае, мы снова задаем себе вопрос, можем ли мы на расстоянии изменить диаграмму направленности, как если бы излучение исходило из другого источника.Например, здесь мы намереваемся преобразовать диаграмму направленности рефлектора ФЭП с облучающей антенной в диаграмму направленности параболической антенны, как показано на рис. 3(b). Принимая во внимание, что рис. 3(b) и (c) оптически эквивалентны.

Рисунок 3

Рабочий феномен устройства бесконтактной иллюзии, которое на расстоянии изменяет источник желаемым образом. ( a ) Излучение облучающей антенны с отражателем PEC в свободном пространстве имеет рассеянную форму с более крупными боковыми лепестками, которые дистанционно управляются бесконтактным устройством ( b ).У наблюдателя вне бесконтактного устройства создается впечатление, что излучение исходит от другой излучающей антенны, которая оптически эквивалентна ( c ). ( d ) Принципиальная схема предлагаемого бесконтактного устройства. На первом этапе применяется преобразование пространственных координат для проектирования планарной фокусирующей антенны из виртуального пространства в физическое пространство 25 . Второй шаг достигается путем обращения к рис. 1(d). Красные линии показывают PEC, а желтая точка представляет облучающую антенну.{2}=2р(х+{а}_{1})\). Следует отметить, что красные линии представляют ФЭП, а желтая точка, окруженная ФЭП, представляет собой рупорную облучающую антенну, расположенную в точке фокуса как параболической, так и плоской антенны. Основные параметры для этого конкретного шага получены по ссылке. 25 . Результирующая плоская антенна выглядит аналогично виртуальному пространству на рис. 1 (d), поэтому, воспользовавшись этим, мы дополнительно используем второй шаг для сжатия и смещения эталонной ЭМ среды в сжатую область I, в то время как отражатель PEC и рупорная антенна будет держать свои позиции.

Для проверки ожидаемого поведения предлагаемого бесконтактного планарного устройства было проведено моделирование в режиме ТЕ на рабочей частоте \(4 ГГц\). На первом этапе геометрическая структура параболической антенны с \(p=0,1125\), \({a}_{1}=0,05625\) сжимается в \(d=0,028125\), а \(p\) будет не изменится, тогда как исходная точка равна \((-0,1642,0)\). Аналогично на втором шаге геометрические параметры для бесконтактного устройства: радиус \(c=0,21\,м\), \(a=0,07\,м\), \(b=0.075\,m\) с исходной точкой \(O(-0.05,0.05)\). Метод получения параметров материала обсуждается в кратком изложении метода.

Результаты моделирования показаны на рис. 4(a–e). Из рис. 4(а) (параболическая антенна) и 4(б) (плоская антенна) видно, что диаграммы направленности идентичны друг другу. На рис. 4(в) представлены диаграммы направленности только отражателя ФЭП с облучающей антенной. В то время как на рис. 4(d) предложенное бесконтактное планарное устройство используется для минимизации боковых лепестков источника (рис.4(c)) и делает его похожим на рис. 4(b). Наконец, соответствующие диаграммы направленности в дальней зоне приведены на рис. 4(e) для рис. 4(a,b,c и d).

Рисунок 4

Результаты моделирования. ( a ) z-направленное распределение электрического поля параболической антенны и ( b ) для плоской антенны, а ( c ) представляет отражатель PEC с фидерной антенной в свободном пространстве. ( d ) Бесконтактное устройство используется для дистанционного изменения диаграммы направленности ( c ) в соответствии с ( b ).( e ) Нормализованная диаграмма направленности в дальней зоне ( a ), ( b ). ( c ) и ( d ).

В последнем примере предположим, что линейная решетка антенн с их диаграммой направленности показана на рис. 5(a). Антенная решетка на рис. 5(а) также может вести себя как геометрически отличающаяся решетка, окруженная предлагаемым бесконтактным устройством, как показано на рис. 5(b). Например, линейная антенная решетка, окруженная предлагаемым устройством, будет вести себя как ромбовидная антенная решетка (рис.5(с)). Хотя здесь рассматривается простой случай, но по принципу эта схема может быть применена к произвольно сложным массивам. Схематическая диаграмма показана на рис. 5(d) с двумя разными шагами, и из-за симметричной структуры здесь показана часть первого квадранта для первого шага. На первом этапе массив источников коричневого цвета из \(N=22\) элементов, помещенных в виртуальное пространство, преобразуется в линейный массив из \(N=11\) элементов и отображается красным цветом.Это преобразование было достигнуто путем линейного расширения области \({\rm{\Delta}}ABC\) до \({\rm{\Delta}}ABO\) (область синего цвета). На втором этапе применяется метод сжатия и складывания, напоминая рис. 1 (d), чтобы получить два элемента предлагаемого бесконтактного устройства.

Рисунок 5

Рабочий феномен устройства бесконтактной иллюзии, которое на расстоянии изменяет массив источников желаемым образом. ( a ) Излучение линейной решетки антенн управляется дистанционно в ( b ), поэтому у наблюдателя вне бесконтактного устройства создается впечатление, что излучение исходит от другой геометрической структуры антенной решетки, которая оптически эквивалентен ( c ).( d ) Схематическая диаграмма: на первом этапе коричневые массивы источников, состоящие из \(N=22\) элементов с плотностью тока каждого из них \(1/2\), линейно преобразуются в линейный массив, состоящий из \(N=11\) элементов с плотностью тока каждого из них \(1\), что можно увидеть красным цветом. Второй шаг основан на рис. 1 (d).

Для проверки ожидаемого поведения предлагаемого бесконтактного матричного устройства было проведено моделирование в режиме TE на рабочей частоте \(4 ГГц\).Геометрическая структура для рис. 5(d): \(A(0,0,05)\), \(B(0,1,0)\), \(C(0,05,0)\), а для второго шага : \(O(0,1,0)\), \(c=0,12\), \(b=0,078\) и \(a=0,0507\). Более того, плотность тока каждого элемента в виртуальном пространстве (в форме ромба) равна \(1/2\), а после преобразования она станет равной \(1\) для линейного массива. Полученные параметры материала на каждом этапе указаны в кратком изложении метода.

Результаты моделирования представлены на рис. 6(а–д), на котором на рис. 6(а) показана диаграмма направленности ромбовидной антенной решетки в свободном пространстве и после первого преобразования, на рис.6(b) представляет диаграмму направленности линейной антенной решетки, окруженной упомянутой электромагнитной средой. Рисунок 6(c) демонстрирует диаграмму направленности линейной антенной решетки в свободном пространстве. Наконец, предлагаемое бесконтактное устройство используется на рис. 6(d) для дистанционного изменения диаграммы направленности рис. 6(c) в соответствии с рис. 6(b). На рис. 6(e) показаны нормализованные диаграммы направленности в дальней зоне на рис. 6(a,b,c и d).

Рисунок 6

Результаты моделирования бесконтактного устройства для антенных решеток.( a ) Ромбовидная решетка антенн размещена в свободном пространстве. ( b ) ( a ) преобразуется в линейный массив. ( c ) Линейка от ( b ) размещена в свободном пространстве без ЭМ среды. ( d ) Предлагаемое бесконтактное устройство используется для дистанционного изменения диаграммы направленности ( c ), чтобы сделать ее похожей на диаграмму ( b ) для наблюдателей. ( e ) Нормализованная диаграмма направленности в дальней зоне ( a ), ( b ), ( c ) и ( d ).

Следует отметить, что практическая реализация вышеперечисленных предлагаемых устройств становится более ограниченной из-за полученных материальных параметров проектируемых устройств. Предлагаемые устройства состоят из сильно анизотропных параметров и с отрицательными значениями в некоторой области одновременно. Однако с помощью метаматериалов мы можем добиться требуемых значений, по крайней мере, для определенной поляризации. В связи с этим резонаторы с разъемным кольцом (SRR) могут достигать отрицательной проницаемости, а металлический стержень — отрицательной диэлектрической проницаемости.Комбинируя оба SRR и металлический стержень 30,41 , можно достичь этих значений.

Предварительный дизайн и характеристика новой Т-образной наноантенны на алмазоподобном углеродном материале Ахмада Бахара, Мохамеда Исмаила Марикара, Ричарда

Международный журнал антенн (JANT), том 2, № 1, январь 2016 г.

8 страниц Опубликовано: 10 фев 2021

Просмотреть все статьи Ахмада Бахара