GenGen: онлайн расчеты

АнтенныРасчет двухдиапазонной антенны «укороченный диполь»

Один из путей решения проблемы установки на ограниченной площади антенны для нискочастоных КВ диапазонов хорошо известен — это использование укороченных излучателей, например, диполей длинной меньше чем 0.5λ. Практика показала, что коэфициент полезного действия такого диполя остается на вполне приемлемом уровне, если полная физическая длина излучателя будет не менее 0.2λ. Как известно, если уменьшать длину диполя от значения 0.5λ, то, во-первых появляется емкостная составляющая полного входного сопротивления антенны, во-вторых, заметно (примерно пропорционально квадрату коэффициента укорочения антенны) падает его активная составляющая. На практике, чаще всего используют следующий способ компенсации емкостной составляющей: устанавливают по катушке в каждое из плеч диполя, симметрично относительно точки питания антенны. В данном случае возрастает КПД антенны, причем тем больше, чем ближе к концам диполя находятся места установки катушек. Во-вторых, активная составляющая полного входного сопротивления в этом случае уменьшается медленнее (примерно пропорционально коэффициенту укорочения). В-третьих, добавлением всего двух конденсаторов постоянной емкости такую антенну можно превратить в двухдиапазонную. На практике из-за влияния расположенных вблизи антенны металлических предметов и из-за относительной ее близости к крыше или земле, индуктивности катушек, соответствующих резонансной частоте антенны, будут несколько меньше, чем дает расчет по формулам. Вот почему расчет индуктивности целесообразно проводить для частоты, превышающей требуемую примерно на 5-10%. Если же используется вариант установки укороченного диполя на одной мачте («INVERTED V»), то исходную расчетную частоту следует еще увеличить, чтобы учесть понижение резонансной частоты антенны из-за неизбежной в этом случае близости к земле (крыше) концов диполя.

---

Источник — журнал «Радио» N5, 1987 г.

Как рассчитать антенну диполь

Основные формулы для расчета антенн.

Здесь приведены некоторые формулы наиболее часто применяемые для расчета антенн. Встроенные калькуляторы помогут облегчить радиолюбителям расчеты при различных экспериментах с антеннами. Приведенные формулы взяты из различных источников и систематизированы для разных антенн.

1. Основные формулы для диполя и штыря

2. Формулы для антенны «Двойной квадрат»

3. Формулы для антенны YAGI

4. Y-образная схема согласования антенн YAGI

Длина L трубки схемы
согласования, см

Расстояние А, см

Макс. значение
перем. емкости C, пф

В таблице приведены приблизительные данные для y-образной схемы согласования. Указанные значения пригодны лишь в том случае, когда входное сопротивление антенны лежит в пределах от 15 до 30 Ом и согласование производится с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50. 70 Ом.

5. Дальность радиосвязи при прямой видимости

Дальность радиосвязи при прямой видимости и нормальной атмосферной рефракции зависит от высоты подвеса антенн и определяется нижеприведенной формулой:

Литература:
1. Bill Orr. Radio Handbook
2. Bill Orr. All about Cubical Quads.
3. К.Ротхаммель. Антенны.

Антенна – это радиотехническое устройство, которое преобразует энергию радиоволн в электрический сигнал и наоборот. Антенны различаются по типу, по назначению, по диапазону частот, по диаграмме направленности и т.д. В этой статье мы рассмотрим постройку самых распространенных радиолюбительских антенн. Лучший усилитель – это антенна!
Опытные радиолюбители это прекрасно знают и не жалеют времени и средств на совершенствование своих антен. Но даже представить трудно, сколько времени, усилий и средств, потребовалось “горячим финским парням” с OH8X, что бы соорудить такого “монстра”. Три элемента на 160м и четыре полноразмерных элемента на 80м. Причем, так как размеры элементов волнового канала равны половине длины волны, то каждый из четырех элементов длиной в сорок метров. И все это на высоте 100 метров. Впечатляет и вес этой конструкции – почти 40 тонн

Но “горячие” парни есть не только в Финляндии. Антенна RN6BN, а это

синфазная решетка из 65-ти пятнадцатиэлементных волновых каналов на 144мГц, впечатляет не меньше. Или же антенна UN7L. Конечно не “монстр”, но большинство радиолюбителей о такой могут только мечтать.

Ну и для тех, кто является счастливым обладателем автомобиля и мечтает установить на нем УКВ антенну. Как говорится, просто, но со вкусом

Все эти, и подобные антенны, требуют кропотливой настройки, огромных финансовых вложений, и, главное, большого опыта и знаний. Следует отметить, что простая, но отлаженная антенна, к примеру диполь, будет намного эффективней многоэлементной, но не настроенной антены.Настроенная резонансная антенна, позволит вам слушать и проводить радиосвязи с очень слабыми и дальними станциями. Плохая же антенна – сведёт на нет все ваши усилия по покупке или постройке приемникатрансивера
Теперь рассмотрим сами антенны. Начнем с самых простых и до самых качественных.

Антенна «Наклонный луч»

Ее полотно, это отрезок медного провода, который с одного конца закреплен за дерево, фонарный столб, крышу соседнего дома, а другой стороной подключается к приёмнику/трансиверу. Преимущества:- простота конструкции.

Недостатки:- слабое усиление, сильно подвержена городским шумам, требует согласования с трансивером/приёмником. Дла изготовления антенного полотна подойдет любой медный провод – одножильный, многожильный, в изоляции и без. Толщиналюбая, но – «чтобы не порвался» от своего веса, натяжения и ветра. В среднем, сечение 2.5-6 кв.мм. Вполе подойдет и расплетенный армейский телефонный провод. Антенна многодиапазонная, но колличество диапазонов, на которых ее можно использовать, зависит от ее размеров.
Длину антенного полотна определяем для самого низкочастотного диапазона по формуле 300/2*f, где f – срелняя частота диапазона. В частности, для 80-ти метрового диапазона это 42,6 метра. Антенна с такими разьерами будет прилично работать на 3.5, 7,0, 14,0, 21,0 и 28.0 мГц. Уменьшив размеры в два раза, мы получим все тоже, но без 3,5мГц Понятно, что размер приблизительный, так как длина полотна зависит от окружающих предметов, высоты подвеса, от того, в изоляции провод или нет. Точные размеры можно получить только после тщательной настройки.
Следует помнить, что провод антенны нельзя подвязывать непосредственно к опорам. Нужно установить несколько изоляторов на конце полотна антенны. Идеальные изоляторы – «орешкового типа»:

Для чего нужны изоляторы, должно быть понятно уже из самого их названия. Они изолируют полотно антенны по электричеству от дерева, столба и других конструкций, к которым вы будете крепить антенну. Если орешковые изоляторы не нашли, можно сделать самодельные из любого прочного диэлектрического материала: – пластик, текстолит, оргстекло, пвх трубки и т.д.

Дерево и производные (ДСП, двп и т.д.) использовать нельзя. На концах антенны должно быть 2 – 3 изолятора, с расстоянием 30-50см друг от друга. Как известно, полуволновый вибратор, запитаный с конца, коим и является резонансный (полуволновый) наклонный луч, имеет большое сопротивление и для подключения его к трансиверу или приемнику с низкоомным входом, необходимо согласующее устройство. О различных согласующих устройствах будет расказано в отдельной статье.

Антенна «Диполь»

Это уже более серьезная антенна, чем наклонный луч. Диполь – это два отрезка провода, в центре которых подключается коаксиальный кабель снижения к трансиверу.

Длина диполя равна L/2. То есть, для участка 80м диапазона, длина равна 40м. Или по 20м провода в каждом плече диполя. Для более точного расчета применяем формулы. Точная формула: Длина диполя = 468/F х 0.3048 , где F–частота в МГц середины диапазона, для которого делаете диполь. Пример для 80м диапазона: – частота 3.65 МГц. 468/3.65 х 0.3048 = 39.08 метров. Обратите внимание – это общая длина диполя. Значит, каждое плечо будет в 2 раза меньше, то есть по 19.54 метра. Погрешность при построении плеч диполя должна быть сведена к минимуму, не больше 2-3см. Самое главное, чтобы плечи были одинаковой длины. В интернете так же есть онлайн «калькуляторы» для расчета диполей и других антенн: http://dxportal.ru/raschet-antenn.html и др.

Для изготовления антенны нам потребуется так же, как и для наклонного луча, медный провод. Сечение 2.5-6кв.мм. Можно использовать провод в изоляции, на низкочастотных диапазонах пвх-изоляция вносит несущественные потери. Размещение диполя – аналогично размещению наклонного луча. Но, тут уже высота подвеса играет более заметную роль.

Низкоподвешенный диполь работать не будет! Для нормальной работы высота подвеса диполя должна быть не ниже L/4. То есть, для 80м диапазона должна быть не ниже 17-20м.
В случае, если у вас рядом нет такой высоты, то диполь можно сделать на мачте, чтобы он принял форму перевёрнутой буквы V.

Последний вариант установки диполя называется «Inverted-V», то есть форма перевернутой буквы V. Центр диполя должен быть не ниже L/4, то есть для 80м диапазона – 20м. Но, в реальных условиях, допускается подвешивать центр диполя и на небольшие мачты, деревья, высотой 11-17м. Диполь на такой высоте работать будет, правда, заметно хуже.

Подключается диполь коаксиальным кабелем, с волновым сопротивлением 50 Ом. Это или отечественный кабель серии РК-50, или импортный серии RG и аналогичные. Длина кабеля особой роли не играет, но, чем он будет длиннее, тем больше в нём будет затухание сигнала. Так же и с толщиной кабеля, чем тоньше– тем больше затуханий сигнала.

Нормальная толщина кабеля для диполя (измеряется по внешнему диаметру) 7-10мм.

К сожалению, современный мир – это мир бытовых радиопомех – мощных, жирных, свистящих, стрекочущих, рычащих, пульсирующих и прочих, нехороших. Причина помех – наша современная жизнь: – телевизоры, компьютеры, светодиодные и энергосберегающие лампы, микроволновки, кондиционеры, Wi-Fiроутеры, компьютерные сети, стиральные машины и т.д. и т.п. Весь этот набор «жизни», радиосмог, создаёт адский шум в радиоэфире, который делает приём любительских радиостанций, на низкочастотных диапазонах, порой вообще невозможным… Поэтому, подключать диполь как раньше, в советское время уже нельзя.

Теперь подробнее. Стандартное подключение кабеля к Диполю. Конечно, из за подключения несимметричного коаксиального кабеля к симметричному Диполю, его диаграмма направленности немного косит, но на КВ это не так существенно

Плечи диполя прикручиваются на любую прочную, диэлектрическую пластину. Центральная жила кабеля подпаивается к одному плечу, оплетка кабеля – ко второму плечу.
Прикручивать кабель нельзя, только паять. Такое подключение было стандартным, и вполне устраивало в советские времена, когда не было бытовых помех в эфире. Сейчас такое подключение можно использовать только в одном случае: – вы живёте на даче или в лесу. Но, такое бывает редко, поэтому переходим к современным вариантам подключения.

Более приемлимый вариант подключения кабеля для города, при использовании мощного передатчика трансивера.Само подключение кабеля к диполю такое же, но, перед припаиванием –надеваем на кабель 15-30 ферритовых колечек, чем больше, тем лучше. Главное, чтобы эти колечки были как можно ближе к месту подпайки кабеля, почти вплотную.
Кольца желательно использовать с магнитной проницаемостью 1000НМ. Но, подойдут любые, которые найдёте, и которые плотно будут сидеть на вашем кабеле. Можно использовать кольца из телевизоров и мониторов:После установки колец на кабель, наденьте на них термоусадочную трубку и феном обожмите, чтобы они плотно сидели. Если нет термоусадочной трубки, то просто обмотайте плотно изолентой.

Такой способ немного снизит уровень шума по приёму. К примеру, если у вас шум был на уровне 8 баллов, то станет 7. Не много конечно, но лучше, чем ничего. Суть такого метода – ферритовые кольца снижают приём помех самим кабелем.

Вариант подключения для города, а так же для маломощных передатчиков. Самый лучший вариант. Есть два способа подключения. 1. Берём ферритовое кольцо необходимого диаметра, с проницаемостью 1000НМ, обматываем его изолентой(чтобы кабель не повредить), и продеваем сквозь него 6-8 витков кабеля. После чего припаиваем кабель к диполю обычным способом. У нас получился трансформатор. Его нужно так же подключать как можно ближе к точкам припаивания диполя.

Если нет большого ферритового кольца, чтобы просунуть сквозь него толстый, жесткий коаксиальный кабель, тогда придётся попаять. Берем кольцо поменьше, и наматываем на него 7-9 витков провода, диаметром 2-4мм. Мотать нужно сразу двумя проводами, а кольцо так же обернуть изолентой, чтобы не повредить провод. Как подключать – показано на рисунке:То есть плечи диполя подпаиваем к двум верхним проводам трансформатора, а центральную жилу и оплётку кабеля – к двум нижним.

Такое подключение кабеля к диполю убивает сразу двух зайцев: – снижает уровень шумов, которые принимает сам кабель и согласовывает симметричный диполь, с нессиметричным кабелем. А это, в свою очередь увеличивает шанс на то, что вас, со слабым передатчиком (1-5Вт) – услышат.

Антенна Диполь – хорошая антенна, которая имеет небольшую диаграмму направленности и лучше принимает и усиливает, нежели антенна Наклонный луч. Диполь, особенно с 3-м вариантом подключения – идеальное решение для работы в походных условиях. Особенно, если у вас маломощный трансивер с выходной мощностью 1-5Вт. Так же диполь – идеальное решение для города и для начинающих радиолюбителей, т.к. его просто натянуть между крышами, не содержит каких-либо дорогих деталей и не требует настройки,
естественно, если вы изначально правильно рассчитали его длину.

Антенна «Дельта» или треугольник

Треугольник – это самая лучшая антенна низкочастотных КВ диапазонов, которую только можно построить в городских условиях.

Эта антенна представляет собой треугольную рамку из медного провода, растянутую между крышами 3-х домов, в разрыв любого угла подключается кабель снижения. Антенна представляет собой замкнутый контур, поэтому бытовые помехи синфазно гасятся в ней. Уровень шума у Дельты – много ниже, чем у Диполя. Для сравнения. Если с наклонным лучом – уровень шума 9 баллов, то .Диполь с простым подключением – уровень шума 8 баллов. Диполь с трансформаторным подключением – уровень шума 6.5 балла.Треугольник – уровень шума 3-4 балла. Так же, Дельта имеет большее усиление, чем Диполь. Для работы на дольшие расстояния (свыше 2000км), один из углов антенны надо поднять, или наоборот, опустить. То есть, чтобы плоскость треугольника была под углом к горизонту.

Треугольник изготавливается как же из медного провода. Растягивается между крышами соседних домов. Длина провода дельты рассчитывается по формуле: L (м )= 304.8/F (MГц).
Или можно на сайте, по онлайн калькулятору: http://dxportal.ru/raschet-antenn.html Например для 80м диапазона длина треугольника должна быть 83.42м, или 27.8м каждая сторона.
Высота подвеса – не ниже 15м. Идеально – 25-35м.

Напрямую подключать 50-омный кабель к треугольнику нельзя, потому, что волновое сопротивление треугольника 160-210 Ом. Его нужно согласовать с кабелем. Для этих целей создаются согласующие трансформаторы. Их еще называют балуны. Нам нужен балун 1:4. Качественно и правильно изготовить балун можно только с помощью приборов, которые измеряют параметры антенны. Поэтому, мы не будем приводить описание его изготовления. Для начинающих радиолюбителей, единственный вариант – это или купить балун, или пойти к более опытным радиолюбителям-соседям, или, например, в местный радиокружок и попросить их помощи.

В заключении, еще раз обращаем ваше внимание на то, что Антенна – это самый важный элемент у радиолюбителя. При хорошей антенне, вас будут прекрасно слышать, даже если у вас самодельный трансивер с 1-5Вт выходной мощности. И, вы можете купить за 2 – 3 тысячи у.е. японский трансивер, а антенну сделать плохую, в итоге – вас никто не услышит. Да, и еще совет: – если не знаете, какое расстояние между вашими домами – загляните в Яндекс-карты, там есть функция линейки + карты были в 2015 году обновлены.
Можно по ним антенну рассчитывать.

И еще. Вот мнение об антенне Дельта известного коротковолновика RZ9CJ

За многие годы работы в эфире опробованы большинство из существующих антенн. Когда после всех них сделал и попробовал работать на вертикальной Дельте,понял – сколько времени и сил я потратил на все те антенны – зря. Единственная ненаправленная антенна , которая принесла массу приятных часов за трансивером – это вертикальная Дельта с вертикальной поляризацией . Так она мне понравилась , что я сделал 4 штуки на 10,15,20 и 40 метров. В планах – сделать еще и на 80 м . Кстати – почти все эти антенны сразу же после постройки *попали * более-менее по КСВ.Все мачты метров по 8 высотой. Трубы 4 метра – из ближайшего ЖЭКа Выше труб – бамбуковые палки по две связки вверх. Ох и ломаются же они, заразы. Раз 5 уже менял. Лучше их по 3 штуки связывать – получится потолще но и простоит подольше. Стоят палки недорого – в общем бюджетный вариант лучшей ненаправленной антенны. По сравнению с диполем – земля и небо. Реально *пробивал* pile-up -ы Что не удавалось на диполе. Кабель 50 Ом подключается в точке питания к полотну антенны. Горизонтальный провод должен быть на высоте не менее 0,05 волны ( спасибо VE3KF ) Т.е. для 40 м диапазона – это 2 метра. RZ9CJ

На этом всё, удачи вам в постройке эффективной и малошумящей антенны!
73!

Как-то вечером, желая посчитать войдёт ли в мой малогабаритный садик Inv V на 80 метров, не найдя калькулятора на обычном месте, на полке слева, набрал в поисковике «online calculator». И каково же было моё удивление, когда в строчке номер 38 я увидел «Онлайн калькулятор проволочных антенн»! Ну, я уже перевёл английский, там было слегка по другому 🙂 Но суть от этого не поменялась. Я, конечно же туда сходил,думаю многие на этом сайте уже были, но для меня это было открытие. Я, как соображающий как это делается, сразу «украл» это себе на локальную машину. Кстати, работоспособности этого калькулятора это ничем не угрожает, разве только станете плохо спать из-за угрызений совести по поводу нарушения авторских прав. Но поскольку тут обычная арифметика и физика, «заряженная» в скрипт для работы по принципу клиент-сервер, думаю что после моей переделки и указания первоисточника идеи даже к моему сайту претензий быть не может. Тем более к использованию на локальной машине. Одним словом, вот источник http://www.ccdxc.org/ant_calc.htm, а вот мой вариант, попроще и в метрической системе. Комментанрии тоже творчески переработаны в стиле моего сайта 🙂

Калькулятор коротковолновых проволочных антенн не является изобретением и не избавит вас от необходимости рассчитанные метры отмерять в проволоке, где погрешность может оказаться куда большей чем в калькуляторе 🙂 Тем не менее вычисление длины для середины диапазона производится с более чем достаточной точностью. Учитываются размеры не только горизонтальных полотен, но и длины наклонных лучей и их проекция на землю (войдёт или не войдёт в мой садик:-). По ходу даются пояснения, которые помогут не радиоинженерам лучше понять физику работы антенн. Просчитываемые частоты от 1,8 до 30 мгц.

Простая формула запитанных с середины плеча полуволновых диполей и Inverted Vee антенн: 142,65 ÷ частота (мгц) = длина (метров) . Не забывайте про ёмкостной «концевой эффект» (коэффициент укорочения) коррекцию которого формула уже содержит. И еще антенна Inverted Vee будет короче на 2-5 % в зависимости от угла между горизонталью и плечами антенны.

Стандартный полуволновый диполь	П олуволноый Inverted Vee диполь

Сопротивление полуволнового диполя примерно 76 Ом что даёт возможность запитывать их непосредственно кабелем 75 Ом, применяя кабель в 50 Ом нужно использовать либо тюнер, либо трансформатор (желательно с балуном). Инвертед Ви, у которой концы (пучности напряжения) гораздо ближе к земле, и сопротивление ближе к 50 Омам, поэтому такие антенны можно питать кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом напрямую. Балун при этом всё равно весьма желателен.

Уппрощенная формула расчёта длинн волновых рамок следующая: 306,3 ÷ частота ( мгц ) = длина ( в метрах ) .

Полноразмерная квадратная рамка	Полноразмерная треугольная рамка

Размеры волновых рамок, конечно же, больше чем у полуволновых дипольных антенн. Но и уровни сигналов с них больше, а уровень местных электрических помех меньше. Отсюда два замечания.
1. Надо сказать, что волновое сопротивление волновой петли (треугольник или квадрат, уже не важно) находится в пределах 100-120 ом. К сожалению, я встречал людей, которые искали обмен коаксиальный кабель 100 Ом на аналогичной длины 75 Ом Не делайте этого 🙂 Читайте больше и вы всегда найдете решение. Если вы почитаете литературу, то увидите, что рамки возможно запитывать для случаев горизонтальной (снизу) и вертикальной (сбоку) поляризацией. Есть возможность получить небольшое преимущество для НЧ диапазонов.
2. Если не удается поднять LOOP антенну на нужную высоту не расстраивайтесь: нет худа без добра. 1-3 дБ прироста со стороны куда наклонена ваша дельта (квадрат). Ну и в конце прикол от авторов «. даже вшивая антенна лучше чем её отсутствие !». Соглашусь на 100% 🙂

You have no rights to post comments Недостаточно прав для комментирования

Симметричный вибратор • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Определения и формулы

На этой фотографии показаны широкополосные диполи Надененко построенного в СССР украинского радиотелескопа УТР-2, работающие в диапазоне 8–33 МГц. Фотография сделана в 1973 г., через три года после ввода радиотелескопа в эксплуатацию.

Симметричный вибратор представляет собой наиболее широко применяемый в радиосвязи вид антенн, причем его применение началось фактически с момента появления самой радиосвязи. Симметричные вибраторы используются как в виде одиночных конструкций, так и в виде антенных решеток. Любой симметричный вибратор состоит из двух идентичных элементов в форме металлических стержней, которые запитываются в центре. Чаще всего применяют полуволновые диполи, длина которых приблизительно равно половине длины волны. Используют вибраторы и других размеров. Например, коэффициент усиления вибратора на 5/4 (1,25) длины волны на 3 дБ выше, чем полуволнового вибратора, поэтому он часто используется в различных конструкциях антенн.

Симметричный вибратор относится к типу резонансных антенн. Это означает, что они могут использоваться для работы только на одной частоте. Однако, если увеличить толщину проводов, из которых изготовлен вибратор, антенну можно будет использовать в диапазоне частот без дополнительной настройки. Чем толще провод, тем шире рабочая полоса частот такой антенны. Причем, вместо увеличения толщины провода, можно сделать вибратор в виде «клетки» из оцинкованных стальных прутков, труб, стального оцинкованного троса или из медного антенного канатика.

Такие вибраторы были изобретены в 1937 г. советским инженером С. И. Надененко и изготовляются как в виде жесткой конструкции из прутков или труб, так и из антенного канатика или стального оцинкованного троса. Такие антенны могут работать в очень широком диапазоне частот. Например, показанные на рисунке диполи Надененко построенного в СССР украинского радиотелескопа УТР-2 имеют полосу пропускания 8–33 МГц, то есть охватывают диапазон в две октавы.

Классическая формула для расчета длины полуволнового вибратора из очень тонких проводников:

Здесь c = 299 792 458 м/с — скорость света в вакууме и f — частота в Гц. Однако, если антенна изготовлена из металлической трубки, диаметр которой не так уж мал по сравнению с длиной волны (особенно это заметно на высоких частотах), то длина антенны для данной частоты зависит от отношения половины длины волны (длины очень тонкого вибратора) к его диаметру. Влияние толщины вибратора учитывается в приведенной выше формуле коэффициентом k, иногда называемым также коэффициентом укорочения:

На графике показано влияние толщины проводника, из которого изготовлен вибратор. Показана зависимость коэффициента k от отношения половины длины волны к диаметру проводника вибратора.

Для построения этого графика мы использовали формулу:

Пример необычной антенны: если наушники подключить к смартфону Android, в котором имеется FM-приемник, их провод будет выполнять роль четвертьволнового несимметричного вибратора, который является частным случаем симметричного вибратора

Здесь k — коэффициент укорочения и R_L/d — отношение половины длины волны к диаметру проводника диполя. Для получения этой формулы мы использовали данные рис. 2-4 из книги ARRL Antenna Book, fifth edition, 1980, и онлайновый сервис построения математических функций по заданным кривым mycurvefit.com.

Например, антенна для диапазона 144 МГц, изготовленная из полдюймовой трубки, будет иметь отношение половины длины волны к диаметру R_L/d = 39/0,5=78, что дает коэффициент k = 0.961, то есть диполь будет короче половины длины волны на 4%.

Радиотелескоп УТР-2 (Украинский Т-образный). Эффективная площадь антенны из 2040 широкополосных диполей Надененко составляет 150 000 квадратных метров, поэтому радиотелескоп считается самым крупным в мире инструментом декаметрового диапазона волн. Радиотелескоп построен в 1969 г. неподалеку от деревни Граково приблизительно в 60 км от Харькова. Интересно отметить, что сегодня в помещении аппаратуры на радиотелескопе можно увидеть все те же вполне работоспособные советские радиоприемники Р-250М2, изготовленные в конце 60-х гг. прошлого века. Когда автор был студентом, они считались лучшими в своем классе. Удивительно как все это не растащили на металлолом в лихие девяностые! Снимок сделан в 1973 г. во время практики на радиотелескопе

Антенны смартофона Xiaomi MI-5, который автор статьи использует для экспериментов, описываемых в статьях Конвертера физических величин TranslatorsCafe.com. 1 — антенна NFC, 2 — антенна GPS, 3 — антенна Wi-Fi/Bluetooth, 4 — антенна для связи с базовой станцией

Часто, начиная писать статью для Конвертера физических единиц TranslatorsCafe.com, я проверяю карманы и оглядываюсь вокруг, потом выглядываю в окно в поисках вещей, о которых нужно написать. Сегодня я пишу об антеннах. Поэтому попробую посчитать антенны в карманах и вокруг:

• Пять антенн (одна комбинированная) в мобильном телефоне Xiaomi Mi-5:
• основная антенна для связи с базовыми станциями,
• антенна GPS и GLONASS,
• антенна Wi-Fi и Bluetooth,
• антенна ближней бесконтактной связи NFC,
• антенна УКВ-радиоприемника в форме телефонного провода.
• Три антенны в стареньком яблофоне 4S

Укороченная штыревая антенна Wi-Fi маршрутизатора (в просторечии роутера) на частоту 2,4 ГГц. Слева — антенна в сборе, в центре — антенна без чехла, справа — снятый чехол, вверху стакан антенны в разрезе, в котором видны провод в оплетке и диэлектрическая шайба. Эта ненаправленная антенна с вертикальной поляризацией используется в Wi-Fi маршрутизаторе. Фактически, это полуволновой вибратор с круговой диаграммой направленности, в котором внутренний провод коаксиального кабеля без оплетки имеет длину ¼ длины волны. Металлический стакан имеет аналогичную длину. Таким образом, всё это — технология, изобретенная еще 130 лет назад Генрихом Герцем, в 1886 году

• Почти такое же количество антенн в смарт-часах.
• Три антенны NFC в платежных карточках.
• Одна RFID-антенна в паспорте
• Одна NFC-антенна в карточке Presto для оплаты проезда в общественном транспорте
• Одна RFID-антенна в чипованном домашнем коте Ваське
• Две антенны в Wi-Fi маршрутизаторе (роутере) на шкафу
• Две антенны в Wi-Fi репитере на стене
• Четыре средневолновых и УКВ антенны в двух радиобудильниках
• Одна антенна Bluetooth в наушниках
• Три Bluetooth и три Wi-Fi антенны в ноутбуке и двух планшетах
• Одна Wi-Fi антенна в телевизоре
• Одна Wi-Fi антенна в видеокамере
• Пять антенн в моей «Хонде»:
• средневолновая и УКВ антенны на заднем стекле
• RFID антенна-катушка иммобилайзера
• антенна спутникового радио, GPS и GLONASS

Антенная система для приема средневолновых и УКВ радиостанций, интегрированная с обогревателем заднего стекла автомобиля

• Если выглянуть в окно, я увижу еще несколько сотен антенн: в автомобилях на парковке, антенны для приема наземного и спутникового телевидения, антенны сотовой связи, антенны соседа-радиолюбителя. Мне также видно антенное поле с антенной системой из четырех мачт работающей на частоте 1010 кГц средневолновой радиостанции Торонто CFRB Newstalk 1010 и одну мачту коротковолновой радиостанции CFRX, работающей на частоте 6,07 МГц и синхронно передающей ту же программу, что и CFRB.

Антенное поле торонтской радиостанции CFRB Newstalk 1010. Антенная решетка средневолнового диапазона, построенная в 1971 г., состоит из четырех мачт высотой 168 м, передающих на частоте 1010 кГц. Справа показана коротковолновая антенна, работающая на частоте 6,07 МГц (КВ диапазон 49 м) и обслуживающая передатчик радиостанции CFRX

Устройство поиска Wi-Fi Hawking Hi-Gain HWL2 диапазона 2,4 ГГц с коэффициентом усиления антенны 5 дБи. Такими устройствами в нулевых было удобно искать места, где можно было подключиться к Wi-Fi, когда еще не было смартфонов. В те времена у большинства пользователей домашняя сеть паролем не защищалась

Всего я насчитал в карманах и дома три дюжины антенн (холодильник и кухонная плита пока без антенн) и несколько сотен антенн видно из окна квартиры. Придется сказать банальность: Мы окружены антеннами. Так давайте поговорим о них подробнее. И постараемся сделать это без формул, чтобы было понятно даже тем, кто не любит математику!

Словарь Ожегова определяет антенну как часть радио- или телевизионной установки, служащая для излучения радиоволн при передаче или улавливания их при приеме. Если отнести к «радио» радиолокационные станции и прочее радиоэлектронное приемное и передающее оборудование (например, с некоторой натяжкой — даже паспорта и платежные карточки), то можно сказать, что вполне нормальное определение. Впрочем, все же устаревшее. Поэтому лучше определить антенну как это делает Википедия: «Антенна — устройство для излучения или приема радиоволн». Иными словами, антенна — это устройство, которое преобразует энергию передатчика в электромагнитные волны или, наоборот, электромагнитные волны в электрический ток, который будет усилен в радиоприемном устройстве.

Большинство антенн эффективно работают только в относительно узком диапазоне частот, потому что все они — резонансные устройства. Для качественного приема или передачи любая антенна должна быть настроена на частотный диапазон радиопередающей или радиоприемной системы, к которой она подключена.

В конце XIX в. во всем мире насчитывалось лишь несколько антенн. Они использовались для демонстрации передачи и приема электромагнитных волн. 130 лет спустя, в XXI веке, любой человек носит в кармане дюжину антенн, да еще несколько десятков антенн можно найти у него дома. Даже холодильники и кухонные плиты теперь подключаются к беспроводному Интернету!

Лаборатория Майкла Фарадея в Королевском институте, Лондон

История антенн

Антенны создавались прежде всего для передачи сигналов. Поэтому можно начать историю создания антенн, упомянув оптическую связь с помощью костров и акустическую связь с помощью барабанов. Первые эксперименты по доказательству взаимосвязи между электричеством и магнетизмом были выполнены Майклом Фарадеем в лаборатории, которую можно посетить в Музее Фарадея в Королевском Институте Великобритании (на иллюстрации). Электронная связь появилась, когда в середине XIX в. изобрели телеграф. Позже Джеймс Клерк Максвелл предсказал существование электромагнитных волн. Теория Максвелла была экспериментально доказана Генрихом Герцем, который создал первые антенны — симметричные вибраторы, называемые также вибраторами или диполями Герца. Он использовал такие антенны для передачи радиоволн с частотой приблизительно 450 МГц. Герц также продемонстрировал поляризацию радиоволн с помощью двух перпендикулярных антенн.

Устройство для регистрации электромагнитного излучения Маркони (1900 г.) в экспозиции Военного музея электроники и связи в Кингстоне, Онтарио

Эксперименты Маркони, проведенные в начале XX в., доказали возможность передачи сигнала без проводов через Атлантику. Для этого Маркони использовал 150-метровую четвертьволновую антенну, которая запускалась на воздушном змее. По тем временам это было замечательное достижение, потому что теперь мы знаем, что на этих частотах радиоволны средневолнового диапазона могут надежно распространяться в дневное время только в виде земной волны, для которой практическое расстояние приема составляет всего 300–400 км от антенны передатчика. Это расстояние увеличивается, если волны проходят над поверхностью океана. Позже Маркони доказал, что ночью можно было достичь значительно большей дальности. Таким образом, он был первым, кто доказал, что ночью волны средневолнового и длинноволнового диапазона распространяются намного дальше, чем днем.

Антенны на участке Военно-морской базы Ки-Уэст, называемом Маленьким Белым Домом Гарри Трумэна. Это самая южная точка континентальных США. Место, где на Ки-Уэсте расположен маяк и где все фотографируются, самой южной точкой не является, несмотря на соответствующую надпись на маяке.

Обратимость антенн

Шесть прямоугольных вертикальных секторных антенн сети мобильной связи и одна параболическая антенна транспортной сети связи, установленные на крыше высокого здания. Секторные антенны обычно содержат ряд вертикально расположенных полуволновых вибраторов, установленных на расстоянии половины длины волны. За вибраторами находится отражатель, а все устройство заключено в корпус из радиопрозрачного материала. Секторные антенны обеспечивают связь между мобильными телефонами и базовыми станциями. Они излучают лучи в форме веера (примерно похожие на кардиоиду) в горизонтальной плоскости и очень узкие в вертикальной плоскости. Закрытые радиопрозрачным материалом и очень похожие на большие барабаны остронаправленные параболические антенны используются для передачи сигналов между наземными базовыми станциями. Если таких антенн не видно рядом с секторными, значит информация между наземными станциями передается по проводной или оптоволоконной линии связи

Все антенны обладают свойством обратимости. Этот принцип гласит, что антенны обладают одинаковыми характеристиками, в частности, коэффициентом усиления и диаграммой направленности независимо от направления передачи электромагнитных волн. Если, например, передается тестовый сигнал и измерена диаграмма направленности в дальней зоны антенны, то согласно принципу обратимости диаграмма направленности этой антенны, работающей в режиме приема, будет точно такой же.

Основные характеристики антенн

Антенны характеризуются несколькими основными параметрами, определяющими их эксплуатационные свойства и область применения. Главной характеристикой антенны является ее коэффициент усиления (КУ), который определяет насколько хорошо антенна преобразует энергию входного радиосигнала в электромагнитные волны, излучаемые в заданном направлении (для передающей антенны) или насколько хорошо антенна преобразует электромагнитные волны, приходящие с заданного направления, в электрические сигналы (для приемной антенны). Другие характеристики включают диаграмму направленности, поляризацию, входной импеданс, резонансную частоту, рабочий диапазон частот и эффективную площадь антенны. В связи с принципом обратимости, все описанные ниже характеристики антенн одинаковы для приемных и передающих антенн.

Коэффициент усиления (КУ)

В наши дни даже фонари уличного освещения снабжены антеннами, которые используются для дистанционного управления фонарем в соответствии с местными условиями освещения

Коэффициент усиления (КУ) антенны представляет собой отношение мощности, излучаемой антенной в направлении максимального излучения к мощности, излучаемой идеальной ненаправленной антенной при условии, что мощность, подаваемая на вход обеих антенн одинаковая. Например, коэффициент усиления передающей антенны, равный 13 дБ, означает, что мощность, излучаемая в направлении максимума диаграммы направленности и измеренная в дальней зоне антенны, будет на 13 дБ (или в 20 раз) выше, чем мощность, излучаемая идеальной ненаправленной антенной при условии подачи на вход обеих антенн одинаковой мощности. Приемная антенна с коэффициентом усиления 13 дБ преобразует в электрический ток на 13 дБ больше мощности в направлении максимума диаграммы направленности, чем идеальная (без потерь) ненаправленная антенна, установленная в том же месте электромагнитного поля.

Всенаправленная телевизионная антенна

Значение КУ обычно выражают в децибелах с добавлением буквы «и» или «д». дБи означает сравнение с излучением изотропного (ненаправленного) излучателя, а дБд означает сравнение с полуволновым диполем (вибратором). В статье Абсолютные и относительные логарифмические единицы приводятся многочисленные примеры других абсолютных логарифмических единиц с суффиксами и опорными уровнями.

Всегда ли нужна антенна с высоким коэффициентом усиления? Нет, конечно. Все зависит от того, где антенна применяется. Например, если вы принимаете телевизионные сигналы относительно высокого уровня в сельской местности с разных направлений от нескольких антенн, расположенных в ближайших городах, вам нужна всенаправленная антенна, показанная на снимке. Если же направление на телевизионную антенну известно и сигнал слабый и приходит только с одного направления, желательно иметь антенну «волновой канал» с высоким коэффициентом усиления. Для приема слабых сигналов с нескольких направлений придется поставить несколько направленных антенн.

Трехмерное изображение диаграммы направленности идеального полуволнового вибратора представляет собой пиковый тороид (то есть, бублик без дырки). Диаграмма направленности показывает, что излучение такой антенны в направлении ее оси равно нулю, а максимум расположен перпендикулярно оси вибратора. Полуволновой вибратор излучает равную мощность во всех направлениях перпендикулярно его оси. Мощность излучения постепенно падает при изменении направления в сторону оси вибратора.

Направленные антенны и диаграмма направленности

Описанный выше коэффициент усиления зависит от диаграммы направленности антенны, которая определяет количество энергии, излучаемой антенной в различных направлениях относительно ее центральной оси. На иллюстрации приводится пример трехмерной диаграммы направленности антенны в форме полуволнового вибратора. Обычно диаграммы направленности для удобства приводят в двух плоскостях — вертикальной и горизонтальной. При этом предполагается, что антенна установлена в том положении, в котором она будет эксплуатироваться. Для показанного на иллюстрации полуволнового вибратора диаграмма направленности в горизонтальной плоскости будет представлена в виде окружности, а вертикальная диаграмма направленности будет выглядеть как символ бесконечности (восьмерка на боку).

На иллюстрации показана идеальная антенна. В то же время, диаграмма направленности большинства реальных антенн напоминает множество лепестков, в которых мощность излучаемого сигнала достигает максимума. Между лепестками находятся «нули», то есть места, где излучение нулевое. Лепесток с максимальной мощностью сигнала называется главным лепестком, а остальные — боковыми лепестками. Боковой лепесток, направление которого образует с направлением к главному лепестку угол 180° или близкий к нему, называется задним лепестком диаграммы направленности.

Спиральная антенна средневолнового и УКВ диапазонов на крыше легкового автомобиля

Коэффициент направленного действия (КНД) антенны определяется почти как ее коэффициент усиления. Это отношение интенсивности излучения антенной электромагнитной энергии в основном направлении к интенсивности излучения идеальной ненаправленной антенны при условии, что излучаемая антеннами общая мощность одинаковая. КНД показывает насколько хорошо антенна может концентрировать излучаемую или принимаемую энергию. Однако, в отличие от коэффициента усиления, КНД не учитывает КПД антенны, который всегда меньше 100%, и зависит только от формы ее диаграммы направленности. Не учитываются потери энергии, которые всегда имеются в реальной антенне. Поэтому в характеристиках антенн чаще приводится именно коэффициент усиления.

С начала 60-х гг. прошлого века для измерения диаграмм направленности сложных больших антенн диапазона высоких (ВЧ) и очень высоких частот (ОВЧ) в дальней зоне используется авиация. Обычно передатчик или приемник буксируется за самолетом или вертолетом, а данные передаются по диэлектрическому оптоволоконному кабелю, который не влияет на диаграмму направленности измерительной антенны. Такие системы позволяют достаточно точно измерить реальную диаграмму направленности очень больших фазированных антенных решеток.

Спутниковый конвертер диапазона K_u телевизионной параболической антенны, объединяющий в себе малошумящий усилитель и понижающий преобразователь частоты. 1 — конвертер в сборе; 2 — конвертер без пластмассового корпуса; 3 и 4 — два элемента связи, расположенные перпендикулярно относительно друг друга в волноводе рупора облучателя принимают сигналы спутника, собранные параболическим рефлектором, и подают их на малошумящий усилитель для последующего усиления; 5 — печатная плата конвертера; 6 и 7 — те же элементы связи, расположенные в волноводе; 8 — обратная сторона печатной платы с элементами связи

Поляризация антенн

Поляризация антенны — это ориентация плоскости излучаемого ею электрического поля относительно поверхности Земли. Поляризация определяется физической конструкцией антенны и ее расположением в пространстве. Если антенна установлена в вертикальном положении, ее излучение будет поляризованным вертикально. Если же антенна расположена горизонтально, ее излучение будет поляризовано горизонтально. Имеются также антенны с кросс-поляризацией и круговой поляризацией. При круговой поляризации вектор электрического поля постоянно вращается, перемещаясь линейно в направлении распространения электромагнитной волны. При этом он может вращаться по часовой стрелке или в противоположном направлении. Соответственно, круговая поляризация может быть правосторонней и левосторонней. Концепция поляризации очень важна в радиосвязи, потому что антенна с вертикальной поляризацией не способна принимать сигнал, излученный антенной с горизонтальной поляризацией. В то же время, свойство поляризации позволяет отстроиться от нежелательных сигналов.

Wi-Fi адаптер Hawking HWU8DD с направленной параболической антенной с коэффициентом усиления 8 дБи для диапазона частот 2,4 ГГц. Таким адаптером удобно пользоваться, если сигнал слабый и известно направление на хот-спот и сигнал относительно слабый

Входной импеданс антенны

РЛС определения высоты цели AN/FPS-26, выведенная из эксплуатации в середине 70 гг. прошлого века, в экспозиции Военного музея связи и электроники в Кингстоне, Онтарио. Она эксплуатировалась на военной базе Рамор в Онтарио и была частью системы Pinetree Line, которая представляла собой сеть радиолокационных станций, расположенных вдоль севера США и юга Канады, предназначенных для обнаружения советских бомбардировщиков, атакующих Северную Америку.

Импеданс представляет собой меру полного сопротивления переменному электрическому току, состоящую из двух компонентов: омического сопротивления и реактивного сопротивления, которое, в свою очередь, может быть индуктивным или емкостным. Для эффективной передачи энергии импедансы приемника или передатчика, антенны и линии передачи должны быть одинаковыми. Приемное и передающее оборудование часто конструируется для импеданса 50, 75 и 300 ом. Если импеданс устройств не согласован, возникнут потери. Чтобы их избежать, используют устройства для согласования импеданса, например, симметрирующие трансформаторы и иные согласующие устройства. В русском языке подобные устройства теперь называют балунами.

Балун — конечно странное слово. Хотя антенная техника в родной стране развивается уже 130 лет, слово это появилось в конце девяностых — начале нулевых вместе с появлением русскоязычного сегмента интернета и множества непрофессиональных переводчиков, которым было лень разбираться в тонкостях радиотехники. Зачем разбираться, если можно транслитерировать английское balun, происходящее от balanced–unbalanced?

Читатель, далекий от антенной техники, наверняка спросит: а почему именно 50, 75 и 300? Если попытаться ответить простыми словами, то можно сказать, что так сложилось исторически и так просто удобно. Дело в том, что именно таким является сопротивление стандартных типов антенн. Сопротивление полуволнового вибратора — 75 ом, четвертьволнового вибратора с противовесами (штырь с несколькими «рогами» внизу) — 50 ом и петлевого вибратора — 300 ом. Соответственно, для них и кабели или открытые линии изготовляли. Причем, коаксиальные кабели с импедансом 50 и 75 ом и 300-омные воздушные линии получаются с приемлемыми размерами и стоимостью. В частности, величина 50 ом стала номинальным импедансом коаксиальных кабелей на ранних этапах развития радиолокационной техники, так как кабель с таким импедансом является компромиссом между требованиями по минимальным потерям и максимальной передаваемой мощности, что важно в радиолокации. А 75-омный стандарт был выбран, так как он обеспечивал малые потери позволял использовать в качестве внутреннего проводника стандартный провод американского калибра проводов (AWG).

Антенны в задней части фюзеляжа самолета Boeing 737: ELT — антенна аварийного радиобуя; SATCOM — антенна спутниковой связи; ADF — антенна радиокомпаса VHF — антенна одной из радиостанций дециметрового диапазона

Согласование импеданса и КСВН

Антенны «волновой канал» и четвертьволновый вибратор с противовесами диапазонов ОВЧ и УВЧ радиолюбителя с позывным VA3EGG

Согласование импедансов антенн, линий передачи, приемников и передатчиков важно для сведения к минимуму потерь. Если входной импеданс антенны не согласован с выходным импедансом передатчика, то не только антенна будет излучать меньше энергии, чем могла бы, но и сам передатчик может быть поврежден. Для подключения выходного каскада передатчика к коаксиальному кабелю, который соединяет его с передающей антенной, часто нужно согласующее устройство. Если полного согласования не достигнуто, то часть мощности будет возвращаться назад и это приведет к возникновению в линии передачи стоячей волны. Мерой согласования импеданса нагрузки с импедансом линии передачи или волновода является коэффициент стоячей волны (КСВ).

Коэффициент стоячей волны чаще определяют по соотношению максимумов и минимумов напряжений стоячей волны в линии передачи и в этом случае говорят о КСВ по напряжению (КСВН). КСВН = 1,0 означает, что это идеальный случай, при котором от антенны энергия не отражается совсем — вся она излучается антенной. КСВН обычно зависит от частоты. Для измерения КСВ используют КСВ-метры, обычно включаемые между антенной и линией передачи.

Аэростат Системы РЛС на привязных аэростатах (TARS), поднятый над Куджо-Ки, Флорида на высоте около 4600 м. РЛС обеспечивает обнаружение низколетящих целей, таких как небольшие низколетящие самолеты (но не крылатые ракеты), вдоль юго-западной границы США. РЛС L-88, установленная на аэростате и закрытая радиопрозрачной тканью, обеспечивает круговой обзор на расстоянии до 400 км. Данные с аэростата используются в интересах Командования воздушно-космической обороны Северной Америки (NORAD) и Таможенно-пограничной службы США.

Рабочая полоса частот

Рабочая полоса частот антенны описывает полосу частот, в которой антенна нормально излучает или принимает электромагнитную энергию. Для определения насколько «нормально» антенна выполняет свою функцию в рабочей полосе частот используют различные параметры. Обычно это качество согласования импеданса, выраженное в форме КСВН. Например, КСВН

Классификация антенн

Антенны классифицируются по различным признакам: по частотному диапазону (среднечастотные, высокочастотные, СВЧ и т.д.), по функциональному назначению (приемные, передающие, для радиосвязи, радио- и телевизионного вещания, радионавигации, радиолокации и т.д.), по их расположению на объектах (наземные, автомобильные, для летательных аппаратов, космические, надводные, подводные). Часто антенны классифицируются по общим принципам работы. В связи с ограниченным объемом этой статьи, мы только перечислим здесь основные типы антенн.

• Вибраторная антенна
• Полуволновой вибратор (на иллюстрации)
• Антенна «Волновой канал» (на илл.)
• Вибраторная горизонтальная диапазонная антенна (ВГД) или диполь Надененко (на илл.)
• Вибраторная логопериодическая антенна
• Турникетная антенна
• Уголковая вибраторная антенна
• Патч-антенна (на илл.)
• Несимметричный вибратор
• Штыревая антенна (на илл.)
• Укороченная штыревая антенна (на илл.)
• Четвертьволновый вибратор с противовесами (на илл.)
• Мачтовая антенна (на илл.)
• Т-образная и Г-образная антенны
• Антенная решетка

Три прямоугольные щелевые СВЧ-антенны морских радиолокаторов. Их диаграммы направленности очень похожи на диаграммы направленности антенн сотовой связи на предыдущей иллюстрации, за исключением того, что луч имеет форму веера в вертикальной плоскости и узкую форму в горизонтальной плоскости. Такие антенны сканируют пространство по азимуту на 360° примерно за две секунды. Форма диаграммы направленности позволяет при сильной качке получать хорошую и точную картинку на экране радиолокатора. Щелевые антенны обычно изготовляют из волновода, в котором вырезают щели, которые и излучают или принимают радиоволны примерно так же, как это делают вибраторные антенны

• Коллинеарная антенная решетка из диполей (на илл.)
• Антенная решетка с отражателем
• Фазированная антенная решетка
• Многовибраторная синфазная антенна
• Многоярусная турникетная антенна с Ж-образными вибраторами
• Полосковая антенная решетка
• Петлевая антенна
• Ферритовая антенна
• Рамочная антенна
• Антенна «двойной квадрат»
• Антенна бегущей волны
• Спиральная антенна
• Антенна Бевереджа
• Ромбическая антенна
• Апертурная антенна
• Параболическая антенна (на илл.)
• Рупорная антенна (на илл.)
• Щелевая антенна (на илл.)
• Диэлектрическая резонаторная антенна

К этой классификации следует еще добавить декоративные (бутафорские) антенны. Да, таких антенн много и они очень популярны среди владельцев автомобилей! У бутафорских антенн длинная история. Примером современной (2017) бутафорской антенны является антенна «акулий плавник» (на иллюстрации). Бутафорские антенны для мобильных телефонов стали очень популярными в конце 80-х гг. прошлого века на Западе. В 80-хх и 90-х гг. прошлого века автору не приходилось видеть такие антенны в родной стране. Те, что можно было увидеть в конце 80-х и начале лихих девяностых, были настоящими у действительно серьезных людей. На Западе их устанавливали на свои автомобили очень многие, чтобы показать, что у владельца есть мобильный телефон, а значит он богатый и влиятельный человек.

Похоже, что этот «акулий плавник» может содержать все, что угодно. От декоративной пустышки, которую можно увидеть на старых автомобилях, до полного набора антенн: для приема УКВ и средневолновых радиостанций (впрочем, не очень эффективных из-за малых размеров), цифрового и спутникового радио. В таком корпусе могут также находиться антенна спутникового навигатора, антенна дистанционного управления замками дверей и багажника автомобиля и антенны системы индивидуальной радиосвязи

Автор статьи: Анатолий Золотков

Персональный сайт — Антенны

Антенна французского радиолюбителя-коротковолновика описана в журнале «CQ». По утверждениям автора конструкции, антенна дает хороший результат при работе на всех коротковолновых любительских диапазонах — 10 м, 15 м, 20 м, 40 м и 80 м. Она не требует ни особо тщательного расчета (кроме расчета длины диполей), ни точной настройки. Устанавливать ее следует сразу так, чтобы максимум характеристики направленности был ориентирован в направлении преимущественных связей. Фидер такой антенны может быть либо двухпроводным, с волновым сопротивлением в 72 ом, либо коаксиальным, с тем же волновым сопротивлением. Для каждого диапазона, кроме диапазона 40 м, в антенне имеется отдельный полуволновый диполь. На 40-метровом диапазоне хорошо работает в такой антенне диполь диапазона 15 м.

Все диполи настроены на средние частоты соответствующих любительских диапазонов и подсоединяются в центре ее параллельно к двум коротким медным проводам. К этим же проводам подпаивается снизу фидер. Для изоляции центральных проводов друг от друга используются три пластины из диэлектрического материала. На концах пластин делаются отверстия для крепления проводов диполей. Все места соединения проводов в антенне пропаиваются, а место подсоединения фидера обматывается лентой из пластиката, для предотвращения попадания в кабель влаги. Расчет длины L (в м) каждого диполя ведется по формуле

L=152/fcp,
где fср — средняя частота диапазона, Мгц.

Диполи делаются из медной или биметаллической проволоки, оттяжки — проволочные или из канатика. Высота антенны — любая, но не менее 8,5 м.
Более подробно о различных типах антенн и способов настройки,можно найти в книге К.Ротхаммель»Антенны»,в каталоге файлов.

 

Несимметричные диполи

 

 

Применение термина «несимметричный диполь» не совсем подходит для названия данного рода антенны, поскольку слово «диполь» от греческого – совокупность двух равных частей. Тем не менее, в радиолюбительской практике применяется именно это название для антенн с вибраторами разной длинны.

 

 

Антенна имеет длину вибраторов 28,05 и 13,7 метров соответственно. Работает такая антенна на диапазонах 80, 40, 20, 12 и 10 метров. На диапазонах 80, 40, 20 и 12 метров антенна имеет КСВ не хуже 1,6:1. На диапазоне 10 метров антенна «согласуется» на участке 28…29МГц с КСВ не хуже 3:1. Общая длина антенны получается около 42 метров, что делает ее похожей на диполь на 80-метровый диапазон. Только в отличие от диполя она работает на 5-ти диапазонах.

 

 

 

W3DZZ

 

 

 

 

Трехдиапазонная вертикальная антенна без трапов

 

Эта антенна аналогична многодиапазонному излучателю, разделенному на части траповыми контурами. Но здесь вместо резонансных контуров, вставленных между отдельными частями излучателя, использованы четвертьволновые отрезки коаксиального кабеля закороченные на одном из концов. Основная идея такой конструкции заключается в том, что короткозамкнутая четвертьволновая линия действует также как и обычные параллельные резонансные контура. Но при ее использовании существенно изменяются размеры и механическая конструкция антенны.

Кабель сматывается, крепится к излучателю и подключается так, чтобы внутренняя жила кабеля была соединена с нижней частью излучателя, а экран кабеля — с верхней частью.
Резонансную частоту можно настроить, уменьшая ступенчато длину кабеля. При этом необходимо следить за КСВ — он будет увеличиваться при продвижении от верхнего к нижнему концу диапазона.
Для антенны 14/21/28 МГц целесообразно выбрать резонансными частоты 21000 и 28500 кГц (наилучший КСВ — на этих частотах). Большинство коаксиальных кабелей (с полиэтиленовой изоляцией) имеют коэффициент укорочения 0,66, поэтому для отрезка коаксиального кабеля между частями излучателя на 14 и 21 МГц необходима длина 2,35 м, а для отрезка между частями на 21 и 28 МГц — длина 1,75 м.
Конец кабеля изолируется на длине примерно 20 мм и соединяется с трубкой.
После настройки оба конца кабеля нужно закрыть изоляцией, устойчивой к атмосферным воздействиям. Кабель сматывается, диаметр четырех и, соответственно, пяти витков — около 150 мм.
Для хорошей работы требуется еще три-четыре радиала длиной 5 м каждый. Однако простейший вариант такой антенны будет работать с одним радиалом, или же с системой заземления любых размеров, которые позволяет место установки антенны.

 

 

Активная КВ антенна Mini Whip.

 

Полное описание на три модификации (на английском) можно скачать в «Каталоге файлов».

 

Pa0nhc miniwhip active receiving antenna

Pa0nhc miniwhip active receiving antenna (30kHz LW-MW-SW 30MHz wideband)

        

 

Расчёт онлайн простых антенн от UA6HJQ

 

Гоша-радист. Радио. Радиолюбительские спутники. : Калькулятор полуволнового диполя

Пробовал консультировать одного из наших местных ребят по вопросу использования в качестве основной антенны диполя Надененко на 40 метров. Аргументы оппонента — она такая широкополосная, что можно не настраивать 🙂 Теоретически — да. Да только если вдруг захочется её перестроить так легко как с диполем в один провод не получится. Может его и правда можно не рассчитывать на конкретную частоту, но вот то, что коэффициент укорочения в связи с диаметром излучателя считать придётся, и, что самое главное, переделывать не так легко.  И тут выясняется, что вопрос расчёта полуволнового диполя оказался не таким простым, как кажется при невнимательном прочтении классика антенностроения Карла Ротхаммеля.

Рассчитать длину волны однопроводного полуволнового диполя несложно. Да только если стремиться получить длину близкую к резонансу, чтобы не поднимать и опускать антенну по двадцать раз, то не обойтись без учёта коэффициента укорочения. А он в свою очередь зависит от нескольких аргументов, в том числе и влияние близко расположенных зданий, деревьев, других антенн, концевого эффекта, а также чисто физическая причина — скорость отшнуровывания радиоволн с поверхности проводников разного диаметра. Почти во всех встречавшихся мне источниках коэффициент укорочения (далее КУ)  определяется по графику после вычисления отношения длины проводника к его диаметру. Особенно сильно это заметно в УКВ диапазоне. Поэтому считается что КУ следует учитывать только на УКВ. Хотя те же графики покажут, что уже на 15 мегагерцах при диаметре провода в 3 мм  КУ гораздо меньше единицы. Одним словом поиск универсального алгоритма мало помалу убедил меня что законы по которым следует учитывать КУ одинаковы на КВ и на УКВ. И если есть графики, то они построены на каком-то алгоритме. А он подчиняется законам физики, которые мы знаем. И тогда родилась мысль свести все эти танцы с бубном  в один калькулятор, который можно будет использовать для всех полуволновых диполей с оговорками про расположение в свободном по крайней мере на расстоянии полволны во все стороны пространстве и точной нелинейной зависимости от длины и диаметра проводника диполя. И входное сопротивление так же меняется: от 48 до 66 Ом. Вот и думай теперь каким кабелем запитывать 🙂
    Поиск удовлетворительного алгоритма занял примерно 4 часа. Недостающее восполнили уже упомянутые графики, которые объективности ради я час усреднял Паскалем в один по трём источникам (Ротхаммель, Липиньский и неизвестный автор из Новосибирска). В результате теперь я могу внятно ответить на вопрос как нужно рассчитывать длину плечей полуволнового диполя. И даже сделал для этого простенький калькулятор.

 Написанный в Delphi (Lazarus) калькулятор  в зависимости от указанной частоты подсчитывает длину волны, полуволны и спрашивает диаметр проводника. Для вычисления используется два режима — прямой и с учётом концевого эффекта(отметить чекбокс). В связи с тем, что обе моих рабочих машины 64-хбитные, калькулятор не работает на 32-битных машинах (понятно почему. Но если кто-нибудь попросит, могу оттранслировать в ассемблере на 32 бита:-) Взять софтинку можно тут — http://hammania.net/ftp/ukordipole.exe За советы улучшающие точность результата буду признателен.

Диполь на 80 метров с удлиняющими катушками

Антенны, укороченные при помощи катушек индуктивности, уже не раз упоминались в этом блоге. В качестве примеров можно вспомнить OPEK HVT-400B, а также траповый диполь. Трапы работают в роли удлиняющий катушек на всех диапазонах, кроме самого высокочастотного. Однако ничего не говорилось о том, как производится расчет подобных антенн. Давайте же заполним данный пробел.

Важно! С этой антенной обязательно используйте дроссель для защиты от статики. Дроссель требуется правильно заземлить.

Самый очевидный способ рассчитать укороченную антенну — это, конечно же, воспользоваться антенным моделировщиком. Но оказывается, что есть более быстрые и удобные варианты.

В статье «Off-Center-Loaded Dipole Antennas», написанной Jerry Hall, K1PLP и опубликованной в журнале QST за сентябрь 1974 года, приводится формула, позволяющая вычислить требуемую индуктивность катушки исходя из частоты, длины антенны, положения катушки и диаметра полотна антенны. Формула довольно большая, а также использует футы и дюймы. Пользоваться ею напрямую неудобно. На сайте John, MØUKD есть онлайн-калькулятор, основанный на этой формуле, но использующий метрическую систему.

Альтернативный вариант расчета описан в статье «Designing a Shortened Antenna», написанной Luiz Duarte Lopes, CT1EOJ, и опубликованной в журнале QST за октябрь 2003-го года. Онлайн-калькулятор, основанный на этой статье, был написан радиолюбителем Jack Ponton, GMØRWU.

Последние издания The ARRL Antenna Book рекомендуют использовать для расчета следующую диаграмму:

Расследование показало, что это иллюстрация из той самой статьи 1974 года.

В качестве эксперимента было решено сделать inverted V на диапазон 80 метров с длиной плеча 12 метров. Почему такая длина? Просто мне показалось, что это та длина, которую большинство радиолюбителей могут комфортно развернуть на даче, на крыше многоэтажки, или в полевых условиях. Катушки было решено разместить в середине плеч. Чем ближе катушки к точке запитки, тем менее эффективна антенна. Но чем дальше катушка от точки запитки, тем больше требуется индуктивность. А чем больше катушка, тем больше потери в ней, и тем больше шансов, что частота ее собственного резонанса окажется слишком близко к рабочей частоте. Таким образом, катушки в середине плеч являются неплохим компромиссом.

Рассчитаем катушки по приведенной выше диаграмме. Длина антенны составляет 60% от полноразмерной, положение катушки — 50%. По графику реактивность катушки должна составлять около 700 Ом. На частоте 3.5 МГц это будет:

>>> from math import pi
>>> Xl = 700
>>> 1000*1000*Xl/(2*pi*3_500_000)
31.83098861837907

… примерно 32 мкГн. Онлайн-калькулятор MØUKD для провода диаметром 1 мм рекомендует 35 мкГн. Калькулятор по методу CT1EOJ выдает 46 мкГн. Ну что же, вот и посмотрим, какой метод будет точнее.

Катушки были намотаны эмалированной проволокой диаметром 0.9 мм на каркасе 29 мм:

В качестве каркаса использованы трубки от витамина C. Катушки я зафиксировал при помощи нейлоновых стяжек, а затем запек в прозрачные термоусадки. Отверстия в трубках были заполнены монтажной пеной.

Согласно онлайн-калькулятору coil32.ru в катушке должно быть 45 витков, общая длина катушки 40 мм. Мне редко удаются идеальные катушки «виток к витку», поэтому я решил сделать пару лишних витков. Катушки вышли по ~33 мкГн.

Диаметр каркаса и длину катушек я подбирал для получения максимальной добротности с теми материалами, что были на руках. Измеренный собственный резонанс катушек пришелся на 10.2 МГц. Могло бы быть и лучше. Это лишь в 2.8 раз больше рабочей частоты, а надо бы в 4+ раз больше. Добротность катушек на 3.5 МГц составила 80. Это немного. Но учитывая, что провод эмалированный, мотается на каркасе, да еще и в термоусадке, я ожидал меньшего значения.

Плечи антенны были сделаны длиннее 12 метров и подрезались по показаниям антенного анализатора. В итоге был получен следующий график КСВ:

Полоса по уровню КСВ ≤ 2 составила 78 кГц. Это немного, но достаточно, чтобы покрыть телеграфный участок, а также частоты, отведенные под WSPR и FT8. Судя по длине обрезков, плечи получились как раз по ~12 метров. Выходит, калькулятор по методу CT1EOJ дал неверный результат.

Радиосвязи проводились в телеграфе и FT8. Было проведено немало QSO с радиолюбителями как из России, так и из Европы. Корреспонденты отвечали с первого раза и давали хорошие рапорты. Работа в телеграфе на общий вызов с мощностью 100 Вт в течение получаса не выявила проблем — катушки не перегревались и КСВ не уплывал. Отмечу, что центральная часть антенны находилась лишь в 7 метрах от земли. Балун использовался из 7 витков RG58 на кольце FT140-43.

Субъективно, антенна получилась неплохая. Она работает, как и положено диполю, только имеет узкую полосу. Для DX диаграмма направленности оставляет желать лучшего, но это только потому что у меня нет подходящей мачты. Если у вас тоже нет мачты высотой 40 метров, но вас интересует DX, то таким же образом можно сделать укороченный вертикал.

Что же до меня, то я не особо гонюсь за дальними связями, особенно на 80-и метрах. Но я бы не отказался от относительно компактной антенны, дающей выход на еще один диапазон.

Дополнение: Г-образная антенна на диапазон 80 метров

Метки: Антенны, Беспроводная связь, Любительское радио.

Разработка дипольной антенны | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Лиханова, М. Д. Разработка дипольной антенны / М. Д. Лиханова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 51 (185). — С. 61-64. — URL: https://moluch.ru/archive/185/47460/ (дата обращения: 25.07.2021).



Данная статья посвящена разработке дипольной антенны для диапазона частот 3.2–3.2 ГГц. Была выбрана среда проектирования, включающая средства EM анализа, проведено моделирование для подтверждения необходимых расчётов.

Ключевые слова: диполь, антенна, диапазон, проектирование.

This article focuses on the development of a dipole antenna for a frequency range of 3.2–3.2 GHz. Was chosen as the design environment, including means of EM analysis simulation is performed to confirm the necessary calculations.

Keywords: dipole, antenna, band, design.

В качестве среды проектирования используется CST STUDIO SUITE 2016. Симметричный вибратор (диполь) представляет собой антенну в виде металлического провода, или стержня, у которого в сечениях, симметричных относительно середины, продольные СВЧ-токи равны по величине и имеют одинаковую фазу (рис. 1).

Рис. 1. Дипольная антенна

Оптимальным считают полуволновый вибратор, поэтому он находит на практике самое широкое применение, и мы его возьмем за основу для моделирования (рис. 2).

Рис. 2. Полуволновой вибратор (диполь)

Чтобы смоделировать дипольную антенну необходимо рассчитать следующие параметры: , где с — скорость света; f0 — резонансная частота (средняя частота), L — длина плеча, R-радиус плеча, D — диаметр плеча, g — расстояние между плечами. Далее посчитаем значение.

На (рис. 3) представлено окно программного расчета геометрических параметров антенны по средней частоте. В дальнейшем будем пользоваться программным расчетом.

Рис. 3. Программный расчет геометрических параметров диполя

Забиваем геометрические параметры диполя (рис. 4).

Рис. 4. Геометрические параметры диполя

Рис. 5. Модель дипольной антенны с настроенным портом, материал антенны идеальный проводник (PEC)

Рис. 6. Структура E-поля в дипольной антенне

Рис. 7. Структура H-поля в дипольной антенне

Рис. 8. График зависимости s-параметров от частоты

Рис. 9. График соотношения постоянных волн от напряжения

Рис. 10. Диаграмма направленности дипольной антенны

Делая вывод, можно сказать о том, что дипольная антенна рассчитана верно.

Литература:

1. Справочник по элементам полосковой техники (направленные ответвители 1–3 класса) / Под ред. А. Л. Фельдштейна. — М.: Связь, 1979. — 336 с.
2. Малорадский А. Г., Явич Л. Р. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях. — М.: Советское радио, 1972. — 232 с.

Основные термины (генерируются автоматически): дипольная антенна, геометрический параметр диполя, программный расчет, CST, PEC, STUDIO, SUITE.

West Mountain Radio — Антенный калькулятор

Приведенные ниже измерения относятся к простой дипольной антенне. Размер провода может варьироваться от 16 AWG до 12 AWG. Чем крупнее провод, тем шире пропускная способность. Антенна предназначена для питания от коаксиального кабеля 50 или 75 Ом практически любой длины с балуном. Поместите балун 1: 1 на антенный конец фидерного кабеля. Балун соединяет сбалансированную антенну с несимметричным коаксиальным кабелем. Балун будет удерживать паразитные антенные токи от питающей линии и помогать не допускать попадания паразитных радиочастотных сигналов в радиорубку.Если используется ферритовый балун, балун должен иметь номинальную мощность, по крайней мере, в два раза превышающую рабочую мощность, чтобы предотвратить перегрев балуна. Это поможет уменьшить рассогласование и паразитные радиочастоты из-за использования антенны на частотах, отличных от тех, для которых антенна была специально разработана.

Обратите внимание: расчеты приблизительны, поэтому может потребоваться некоторая окончательная корректировка длины. Размеры немного изменятся из-за колебаний высоты антенны и проводимости земли … и держите антенну подальше от линий электропередач.Они хорошо умеют превратить вас в «Белку на подстанции».

Схема антенны

Любительские диапазоны 160 метров МГц «L» (футы) «E» (футы) 1.800 260,00 130,00 1.900 246,32 123,16 2.000 234,00 117,00 80 метров 3,500 133,71 66.86 3.600 130,00 65,00 3,700 126,49 63,24 3.800 123,16 61,58 3.900 120,00 60,00 4.000 117.00 58,50 60 метров 5,331 87,80 43,90 5,347 87,53 43,77 5,367 87,21 43,60 5.371 87,13 43,56 5,404 86,61 43,31 40 метров 7.000 66,86 33,43 7,100 65.92 32.96 7,150 65,45 32,73 7.200 65,00 32,50 7,300 32,05 30 метров 10.100 46,34 23,17 10,150 46,11 23,05

20 метров 14,000 33,43 16,71 14.100 33,19 16.60 14.200 32,96 16,48 14,220 16,46 14,300 32,73 16,36 14,313 32,70 16.35 17 метров 18.068 25,90 12,95 18,130 25,81 15 метров 21.000 22.29 11,14 21.100 22,18 11.09 21.200 22,08 » sdnum=»1033;0;0.00″> 11,04 21,300 21,97 10,99 12 метров 24.890 18,80 9,40 24,950 18,76 9,38 10 метров 28,000 16,71 8,36 28,500 16,42 8.21 29,000 16,14 8,07 29,500 15,86 7,93

Рассчитать диопле

Основная формула для определения длины провода центра с питанием, 1/2 волновой проволочный диполь или инвертированная Vee-антенна (30 МГц или меньше) составляет 468 / частота в МГц для футов и дюймов или 143 / частота в МГц для метров.

Ножки перевернутой Vee антенны будут на 2-6% длиннее, чем у антенны. горизонтальная антенна в зависимости от угла наклона. Этот калькулятор предполагает вершину угол 90 градусов или 45 градусов от горизонтали для каждой ноги и использует увеличение на 5%. Для углов больше 90 градусов длина ножек будет меньше.

Минимальная высота антенны должна составлять 1/2 длины волны. а для перевернутой V-образной антенны добавьте высоту конечных точек над землей. для минимальной высоты точки питания антенны.

Запомните это местоположение, высоту, препятствия, тип провода, провод покрытие и т. д. повлияет на расчетную длину. Всегда отрежьте провод немного длиннее, а затем обрежьте его для монтаж.

Горизонтальные диполи длиной 1/2 волны будут иметь точку питания около 73 Ом. в то время как перевернутые V-образные антенны имеют точку питания около 52 Ом. Оба могут использоваться с балуном 1: 1 или без него, хотя использование Балун 1: 1 изменит точку питания несимметричного коаксиального кабеля на сбалансированную антенную нагрузку. там за счет снижения вероятности излучения от линии питания.

ПРИМЕЧАНИЕ: Предыдущий калькулятор, используемый здесь и большинство других На найденных калькуляторах показана перевернутая V-образная антенна. ноги короче на 2-5% в зависимости от угла, когда они действительно должны быть длиннее на 2-6%. Когда ножки горизонтальной дипольной антенны наклонены, резонансная частота антенны увеличен, поэтому чтобы вернуть антенну в прежнее ниже резонансной частоты ножки необходимо увеличить в длину. Эта ошибка, похоже, возникла из справочников ARRL, которые все показывают эту ошибку с 50-х по 90-е годы.Не уверен, когда это было исправлено, но 2003 год книга теперь показывает это правильно.

Калькулятор дипольных антенн

• Калькуляторы электрических, радиочастотных и электронных устройств • Konwertery jednostek online

Определения и формулы

На этой фотографии показаны широкополосные каркасные диполи (или диполи Надененко) украинского радиотелескопа УТР-2, построенного в СССР. Его частотный диапазон 8–33 МГц. Фотография сделана в 1973 году, через четыре года после пуска радиотелескопа.

Дипольная антенна является самой простой и широко используемой в радиосвязи с момента появления радиочастотной техники. Дипольные антенны используются отдельно и в составе дипольных решеток. Любая дипольная антенна состоит из двух одинаковых элементов в виде металлических стержней с фидером между ними. Чаще всего длина диполя составляет половину длины волны. Также используются другие длины. Например, 5/4-волновая дипольная антенна имеет усиление примерно на 3 дБ выше, чем у полуволновой дипольной антенны, и поэтому она часто используется в различных приложениях.

Дипольные антенны резонансные, то есть их можно использовать только на одной частоте. Однако, если мы увеличим толщину дипольных проводов, антенну можно будет использовать в большей полосе пропускания без перенастройки. Вместо увеличения толщины дипольных проводов они могут быть выполнены в виде клетки из оцинкованных стальных стержней или трубок, стального оцинкованного кабеля или медного антенного провода. Неудивительно, что такие антенны называют решетчатыми.

Эти дипольные антенны были изобретены в 1937 году советским инженером Сергеем Надененко и изготавливаются как в виде жесткого каркаса из стержней или труб, так и из гибких медных или стальных антенных проводов.Такие диполи могут работать в диапазоне частот до двух октав! Например, изображенные дипольные антенны украинского (построенного в СССР) радиотелескопа УТР-2 имеют рабочий диапазон частот 8–33 МГц.

Классическая формула для расчета длины полуволнового диполя в метрах для очень тонкого антенного провода:

, где c = 299 792 458 м / с — скорость света, а f — частота в Гц. Однако, если антенна сделана из трубки, особенно на очень высоких частотах, длина антенны зависит от отношения длины тонкого диполя к его диаметру.Чем толще дипольный провод, тем короче должна быть антенна для данной частоты. Влияние толщины антенного провода учитывается коэффициентом k в следующей формуле, которая используется в нашем калькуляторе:

Это влияние диаметра провода показано на графике выше. На графике показана зависимость коэффициента k от длины полуволнового диполя от диаметра проводника антенны.

Для построения этого графика мы использовали следующую формулу:

Необычный пример антенны.Если наушники подключены к смартфону Android, оснащенному FM-приемником, они действуют как четвертьволновая монопольная антенна, которая является половиной дипольной антенны.

, где k — коэффициент k, а R _{L / d} — отношение полуволны к диаметру проводника. Чтобы получить эту формулу, мы использовали данные из The ARRL Antenna Book, пятое издание, 1980 г., рис. 2-4, и службы Online Curve Fitting mycurvefit.com.

Например, антенна из 0.Трубка диаметром 5 дюймов для использования в диапазоне 144 МГц будет иметь отношение длины к диаметру R _{L / d} = 39 / 0,5 = 78, что дает k = 0,961 или почти на 4% короче полудлины. .

Украинский Т-образный радиотелескоп УТР-2. Это самый большой в мире низкочастотный радиотелескоп с антенной решеткой в ​​150 000 квадратных метров, построенный в 1969 году недалеко от села Граково, примерно в 60 км к юго-западу от Харькова, СССР. Антенная решетка состоит из 2040 широкополосных каркасных диполей.Интересно отметить, что сегодня можно увидеть такие же полностью исправные радиоприемники советского производства Р-250М2 и другую технику конца 1960-х годов. Это фото было сделано в 1973 году во время летней стажировки автора на сайте

Антенны смартфона Xiaomi MI-5: 1 — антенна NFC, 2 — антенна GPS, 3 — антенна Wi-Fi / Bluetooth, 4 — основная антенна

Когда я Начни писать статью для Конвертера единиц TranslatorsCafe.com, я часто проверяю свои карманы, смотрю вокруг, затем в окно и вычисляю то, о чем пишу.На этот раз я пишу об антеннах. Итак, давайте посчитаем:

• Пять антенн в моем мобильном телефоне Xiaomi Mi-5:
• основная антенна для связи с вышками сотовой связи,
• антенна GPS и ГЛОНАСС,
• антенна Wi-Fi и антенна Bluetooth,
• рядом антенна полевой связи,
• Антенна FM-приемника в виде кабеля наушников
• Три антенны в старом iPhone

2,4 ГГц 2 дБи Wi-Fi резиновая антенна; слева — антенна в сборе, справа и справа — антенна в разобранном виде.Эта всенаправленная антенна с вертикальной поляризацией на 360 ° используется для беспроводного маршрутизатора. По сути, это дипольная антенна, у которой длина внутреннего открытого проводника составляет длины волны. Металлическая гильза также имеет длину ¼ длины волны. Итак, это похоже на технологию 130-летней давности, изобретенную Генрихом Герцем в 1886 году

• Почти такое же количество антенн в моих умных часах.
• Три антенны ближнего поля связи (NFC) в моих кредитных и дебетовых картах
• Одна антенна RFID в моем паспорте
• Одна антенна NFC в транспортной карте Presto
• Одна антенна радиочастотной идентификации (RFID) в чипе моей кошки
• Две антенны в моем беспроводном маршрутизаторе
• Две антенны в моем ретрансляторе Wi-Fi
• Четыре антенны AM и FM в двух радиобудильниках
• Одна антенна Bluetooth в наушниках
• Три антенны Bluetooth и три Wi-Fi в моем ноутбуке и две планшеты
• Одна антенна Wi-Fi в моем смарт-телевизоре
• Одна антенна Wi-Fi в моей видеокамере
• Пять антенн в моей машине:
• Радиоантенны AM и FM на заднем стекле,
Катушка RFID иммобилайзера
• ,
• Антенна спутникового радио, GPS и ГЛОНАСС на крыше

В заднем стекле практически любого автомобиля можно увидеть антенную систему AM и FM, интегрированную с обогревателем обогревателя e lements

• Из моего окна видно несколько сотен антенн: антенны в машинах и на них на стоянке, телевизор, спутниковое телевидение, антенны для любительского радио, антенны сотовой сети на высоких зданиях.Я вижу антенное поле, состоящее из четырех вышек средних волн (MW) 1010 кГц антенной решетки AM радиостанции CFRB Newstalk 1010 (Торонто) и одной коротковолновой вышки антенны 6,07 МГц одновременной передачи радио CFRX.

CFRB Newstalk 1010 Торонто радиопередающее поле антенны. Антенная решетка, построенная в 1971 году, состоит из четырех вышек длиной 550 футов (168 м), вещающих на частоте 1010 кГц. Также имеется одна антенная мачта 6,07 МГц (диапазон 49 м) для передатчика CFRX (справа)

Конструкция усилителя с высоким коэффициентом усиления 2.Антенна 4 ГГц 5 дБи, установленная в локаторе Wi-Fi Hawking HWL2.

Всего у меня в квартире три десятка антенн, несколько сотен видно из окна моей квартиры. Не могу найти свежего языка, поэтому скажу, что … нас окружают антенны . Итак, поговорим о них подробнее. Постараемся обойтись без формул, чтобы было понятно даже тем, кто не любит математику!

Словарь Вебстера определяет антенну в радио и электронике как металлическое устройство различной формы, предназначенное для передачи или приема радиоволн .Другими словами, это устройство, которое преобразует электрическую мощность передатчика в электромагнитные волны или электромагнитные волны в электрическую энергию, которая усиливается приемником.

Большинство антенн эффективно работают только в относительно узкой полосе частот, поскольку они являются резонансными устройствами. Чтобы обеспечить хороший прием или передачу, любая антенна должна быть настроена на полосу частот радиопередающей или приемной системы, к которой она подключена.

В конце 19 века в мире было всего несколько антенн.Они использовались для демонстрации передачи и приема электромагнитных волн. 130 лет спустя, в 21 веке, средний человек носит несколько антенн в кармане и несколько десятков антенн в своем доме. В наши дни даже холодильники, плиты и плиты имеют антенны Wi-Fi!

Лаборатория Майкла Фарадея в Королевском институте в Лондоне

История антенн

Нам, вероятно, следует начать рассказывать историю антенн, описывая оптическую связь с использованием дымовых сигналов и акустическую связь с использованием барабанов.Первые эксперименты, в которых использовались электричество и магнетизм вместе и показывали взаимосвязь между ними, были проведены Майклом Фарадеем в его лаборатории, которая сейчас выставлена ​​в Королевском институте в Лондоне (на фото). Электронная связь началась с изобретения телеграфа в середине 19 века. Позже Джеймс Клерк Максвелл предсказал существование электромагнитных волн. Теория Максвелла была подтверждена экспериментом Генриха Герца, который создал первые дипольные антенны и использовал их с отражателями для передачи радиоволн с частотой около 450 МГц.Герц также продемонстрировал поляризацию радиоволн с помощью двух перпендикулярных антенн.

Устройство Маркони для регистрации электромагнитного излучения (1900 г.) на выставке в Музее военной связи и электроники Кингстон, Канада

Эксперименты Маркони, проведенные на рубеже 20-го века, показали возможность беспроводной передачи сигнала через Атлантику. Для этой цели он использовал 150-метровую антенну с воздушным змеем, которая составляла примерно approximately передаваемой длины волны.Это было замечательным достижением, потому что теперь мы знаем, что радиоволны на этой частоте (средневолновый радиодиапазон) могут хорошо распространяться в дневное время только посредством земной волны с практическим приемом на расстоянии менее 300-400 км от антенны. Большие расстояния могут быть достигнуты по соленой воде. В более поздних тестах Маркони, большие расстояния были достигнуты ночью, и он был первым, кто показал, что радиосигналы в средних и длинноволновых диапазонах радиосвязи могут перемещаться ночью на гораздо большие расстояния, чем днем.

Антенны на военно-морской авиабазе Ки-Уэст — пристройка Трумэна. Это самая южная точка континентальной части Соединенных Штатов.

Принцип взаимности антенн

Шесть прямоугольных секторных антенн для сотовой связи и одна тарелочная антенна транзитного канала на высоком здании. Секторные антенны обычно построены в виде коллинеарной решетки фазированных диполей, состоящей из вертикально установленных диполей, расположенных на расстоянии длины волны друг от друга, с отражающей пластиной, все внутренние части которой размещены в обтекателе, изготовленном из материала, прозрачного для радиоволн.Секторные антенны обеспечивают связь между сотовыми телефонами и базовыми станциями. Секторные антенны излучают горизонтальные веерообразные лучи, которые очень узкие в вертикальной плоскости. Направленные круглые параболические антенны, заключенные в обтекатели, похожие на басовый барабан, которые защищают их от грязи и снега, используются для передачи сигналов между наземными станциями.

Все антенны обладают фундаментальным свойством, называемым взаимностью. Это свойство является следствием теоремы взаимности электромагнетизма.Проще говоря, принцип взаимности означает, что коэффициент усиления или диаграмма направленности антенны будет одинаковой, независимо от того, передает она или принимает электромагнитные волны. Если, например, передается тестовый сигнал и диаграмма усиления отображается в дальнем поле антенны, то принцип взаимности говорит, что диаграмма усиления при приеме будет точно такой же.

Основные характеристики антенн

Антенны характеризуются несколькими основными характеристиками, которые определяют область применения антенны.Основной характеристикой антенны является коэффициент усиления по мощности, который определяет, насколько хорошо антенна преобразует входную мощность в радиоволны, излучаемые в определенном направлении (для передающей антенны), или насколько хорошо антенна преобразует радиоволны, приходящие с определенного направления, в электрическую энергию ( для приемной антенны). Другие характеристики включают направленность антенны, поляризацию, входное сопротивление, резонансную частоту, полосу пропускания и эффективную площадь. Из-за принципа взаимности все характеристики антенны, описанные ниже, одинаковы независимо от того, принимает ли антенна радиоволны.

Усиление

В наши дни даже уличные фонари оснащены антеннами. Они используются для дистанционного включения и выключения в зависимости от местных условий освещения.

Коэффициент усиления антенны или просто коэффициент усиления определяется как отношение интенсивности ее излучения в направлении максимального излучения к интенсивности излучения изотропной антенны без потерь при условии, что мощность на входе обеих антенн одинакова. Например, усиление передающей антенны 13 дБ означает, что мощность передачи, измеренная в дальней зоне антенны в направлении ее пикового излучения, будет на 13 дБ (или в 20 раз) выше, чем мощность, полученная от изотропной антенны без потерь с такой же мощностью. входная мощность.Приемная антенна с усилением мощности (или просто усилением) 13 дБ будет получать на 13 дБ больше мощности в направлении своего пикового излучения, чем изотропная антенна без потерь, установленная в том же месте электромагнитного поля.

Всенаправленная телевизионная антенна

Это общепринятая практика указывать усиление с дополнительной буквой после дБ: дБи для ссылки на изотропный излучатель и дБд для ссылки на полуволновой диполь. Дополнительные примеры абсолютных логарифмических единиц и величин в децибелах с суффиксами и контрольными значениями можно найти в статье Абсолютные и относительные (справочные) логарифмические единицы.

Всегда ли вам нужна антенна с большим усилением? Это зависит. Например, если вы получаете относительно высокие сигналы в сельской местности от нескольких телевизионных станций из нескольких близлежащих городов, вам понадобится всенаправленная антенна (показана на рисунке). Однако если вы знаете направление на антенну телевещания, а телевизионный сигнал в вашем месте относительно слаб и идет только с одного направления, вам понадобится антенна Yagi – Uda с высоким коэффициентом усиления.

Трехмерная диаграмма направленности идеальной дипольной антенны представляет собой рупорный тороид (бублик без отверстия).Он показывает, что излучение в направлении оси антенны равно нулю и имеет максимум в направлении, перпендикулярном оси диполя. Дипольная антенна излучает одинаковую мощность во всех направлениях, перпендикулярных оси диполя. Его излучение постепенно спадает до нуля на оси диполя.

Направленность и диаграмма направленности

Усиление антенны, описанное выше, зависит от ее диаграммы направленности , которая определяет, сколько мощности излучается антенной под разными углами к ее оси.На рисунке показан пример трехмерной диаграммы направленности дипольной антенны. Диаграмму направленности принято изображать только в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной. Если используются эти два термина, предполагается, что антенна установлена ​​в той ориентации, в которой она будет использоваться. Для изображенной дипольной антенны горизонтальная диаграмма направленности будет представлена ​​кружком, а вертикальная диаграмма направленности будет выглядеть как символ бесконечности.

На картинке изображена идеальная антенна. В то же время диаграмма направленности большинства антенн напоминает лепестков , в которых мощность излучаемого сигнала достигает максимума.Лепестки разделены «нулями», то есть углами, при которых излучение равно нулю. Лепесток с максимальной силой сигнала называется главным лепестком , а остальные лепестки боковыми лепестками . Боковой лепесток в направлении, противоположном главному лепестку, называется задним лепестком .

Спиральная антенна AM / FM, установленная на крыше автомобиля

Коэффициент направленности антенны определяется почти как ее усиление. Это отношение интенсивности излучения, полученного в основном направлении излучения, к интенсивности излучения, которое будет генерироваться изотропной антенной без потерь с той же излучаемой мощностью.Он показывает, насколько хорошо конкретная антенна может концентрировать излучаемую или принимаемую энергию. В отличие от коэффициента направленности, при усилении антенны учитывается ее КПД, который всегда меньше 100%. Поэтому при описании характеристик антенны гораздо чаще используется коэффициент усиления.

С начала 1960-х годов диаграммы направленности высокочастотных (HF) и очень высокочастотных (VHF) больших сложных антенн в дальней зоне измеряются с помощью передатчика или приемника, буксируемого за самолетом или вертолетом.Такие системы способны измерять диаграммы направленности очень больших антенн с фазированной решеткой.

K _u -полосный кольцевой малошумящий блочный понижающий преобразователь (LNB) параболической тарелочной антенны спутникового телевидения. 1 — конвертер в сборе; 2 — конвертер со снятым пластиковым корпусом; 3, 4 — два зонда, ортогональные друг другу (разнесенные на 90 градусов) в волноводе рупора, принимают спутниковый радиосигнал, собранный антенной тарелкой, и переносят их на печатную плату для усиления малошумящим усилителем; 5 — плата LNB; 6 и 7 — одинаковые зонды, выступающие в волновод; 8 — задняя сторона печатной платы с волноводными датчиками

Поляризация

Поляризация антенны — это ориентация плоскости ее излучаемого электрического поля относительно поверхности Земли.Это определяется физической структурой антенны и ее пространственной ориентацией. Если антенна установлена ​​или установлена ​​вертикально, ее излучение имеет вертикальную поляризацию. Однако, если антенна установлена ​​или установлена ​​горизонтально, ее излучение будет горизонтально поляризованным. Также существуют антенны с крестовой и круговой поляризацией. В круговой поляризации вектор электрического поля постоянно вращается с круговым движением вокруг направления распространения волны по часовой стрелке или против часовой стрелки.Следовательно, круговая поляризация может быть правой (RHCP) или левой (LHCP). Понятие поляризации очень важно для радиосвязи. Антенна с вертикальной поляризацией не будет принимать сигнал, отправляемый антенной с горизонтальной поляризацией.

Адаптер Wi-Fi Hawking HWU8DD с направленной антенной 2,4 ГГц 8 дБи. Этот адаптер может быть удобен, если вы знаете направление к точке доступа Wi-Fi и сигнал относительно слабый.

Входное сопротивление

Радиолокационная станция высотомера AN / FPS-26, выведенная из эксплуатации в середине 1970-х годов.Он использовался на станции канадских вооруженных сил Рамор в Онтарио. Станция была частью линии Pinetree Line, которая представляла собой серию радиолокационных станций, расположенных в Соединенных Штатах и ​​Канаде и предназначенных для обнаружения атаки советских бомбардировщиков на Северную Америку. Антенна выставлена ​​в Музее военной связи и электроники в Кингстоне, Онтарио

Импеданс — это мера полного сопротивления потоку переменного тока, состоящего из двух компонентов: омического сопротивления и реактивного сопротивления, которые, в свою очередь, могут быть индуктивное или емкостное сопротивление.Для эффективной передачи энергии импедансы передатчика или приемника, антенны и линии передачи между ними должны быть одинаковыми. Приемное и передающее оборудование часто рассчитано на сопротивление 50, 75 или 300 Ом. Если есть несоответствие импеданса, то возникнут потери. Чтобы избежать таких потерь, используются устройства согласования импеданса, такие как симметрирующие устройства.

Балун преобразует симметричный сигнал в несимметричный и наоборот. Балун может включать трансформатор импеданса и другие устройства.Слово представляет собой аббревиатуру от bal anced– un Balance.

Читатель, не знакомый с антенной техникой, наверняка спросит: почему 50, 75 или 300? Если попытаться ответить простыми словами, то можно сказать, что это произошло исторически. Дело в том, что это импеданс антенн стандартных типов. Сопротивление полуволнового диполя составляет 75 Ом, четвертьволнового монополя с заземленной поверхностью — 50 Ом, а сопротивление сложенного диполя — 300 Ом. Также было удобно делать коаксиальные кабели на 75 и 50 Ом и лестничные кабели на 300 Ом.50 Ом появились как номинальное сопротивление коаксиальных кабелей во время работы с ранними радарами и представляют собой компромисс между требованиями к минимальным потерям и максимальной управляемой мощности, которые были важными требованиями для радиолокационной технологии. Был выбран стандарт 75 Ом, потому что он обеспечивает низкие потери, а внутренний проводник имеет стандартный размер AWG. Теперь 75 Ом — это универсальный стандарт импеданса коаксиального кабеля для телекоммуникационной отрасли.

На самолете Боинг 737 установлено несколько антенн: ELT — антенна передатчика аварийного локатора; SATCOM — антенна спутниковой связи; ADF — антенна автоматического радиопеленгатора VHF — антенна одной из радиостанций VHF

Impedance Matching и VSWR

VHF и UHF Yagi и несимметричные антенны радиолюбителя VA3EGG

Учет согласования импеданса в антеннах, линиях передачи , приемники и передатчики важны для минимизации потерь.Если входное сопротивление антенны не соответствует выходному сопротивлению передатчика, не только антенна будет излучать гораздо меньше энергии, но и передатчик может быть поврежден. Чтобы подключить выходной каскад передатчика к коаксиальному кабелю, соединяющему его с антенной, часто требуется согласующее устройство. Если условие согласования не выполняется полностью, то некоторая мощность будет отражаться обратно, и это приведет к созданию стоячих волн вдоль линии передачи. Мерой согласования импеданса нагрузки с импедансом линии передачи или волновода является коэффициент стоячей волны (КСВ).

Коэффициент стоячей волны часто называют коэффициентом стоячей волны по напряжению (КСВН), потому что КСВ обычно понимается как минимальное и максимальное пиковое напряжение переменного тока стоячей волны вдоль линии передачи. VSWR = 1.0 означает, что мощность не отражается от антенны, и это идеальный случай. КСВН обычно зависит от частоты. Для измерения коэффициента стоячей волны используются измерители КСВ, подключенные между антенной и линией передачи.

Аэростат операционного пункта привязанной аэростатной радарной системы (TARS) в Каджо-Ки, Флорида.Летая на высоте около 4600 м, он обеспечивает радиолокационное наблюдение вдоль юго-западной границы США и может обнаруживать низколетящие цели (например, низколетящие самолеты, но не крылатые ракеты). РЛС L-88, установленная в аэростате и заключенная в тканевый обтекатель, обеспечивает 360-градусное покрытие на дальностях до 400 км. Данные аэростатного радара используются NORAD и Службой таможенного и пограничного контроля США

Ширина полосы

Ширина полосы пропускания антенны описывает диапазон частот, в пределах которого антенна может надлежащим образом излучать или принимать электромагнитную энергию.При описании полосы пропускания антенны несколько параметров могут служить критериями. Обычно это согласование импеданса, выраженное в терминах КСВ (например, VSWR

Классификация антенн

Антенны классифицируются по-разному: в соответствии с их частотным диапазоном (СЧ, ВЧ, УКВ, УВЧ и т. (прием, передача, радиосвязь, радио- и телевещание, радионавигация, радиолокация, морская, авиационная и т. д.), в зависимости от того, где они используются (наземные, автомобильные, воздушные, космические, подводные).Часто их относят к общим принципам работы. Из-за нехватки места здесь мы ограничимся только классификацией:

• Дипольные антенны
• Полуволновой диполь (на фото)
• Яги-Уда антенна (на фото)
• Клеточный диполь (на фото)
• Логопериодический Дипольная антенная решетка
• Антенна турникета
• Антенна с угловым отражателем
• Патч (микрополосковая, печатная) антенна (на фото)
• Монопольные антенны
• Штыревая антенна (на картинке)
• Антенна с резиновой уточкой (на фото)
• (на фото)
• Мачта (башня) излучатель (на снимке)
• T, перевернутая L и перевернутая F антенны
• Антенные решетки

Три прямоугольные щелевые микроволновые антенны морских радаров.Их диаграмма направленности напоминает диаграмму направленности вертикальных прямоугольных антенн сотовой сети, показанной на рисунке выше. Отличие в том, что их луч веерообразный в вертикальной плоскости и очень узкий в горизонтальной. Антенны сканируют по азимуту на 360 ° примерно каждые две секунды. Щелевую антенну часто делают из волновода, который содержит множество щелей, излучающих электромагнитные волны, аналогичные дипольным антеннам

• Коллинеарная антенная решетка (на фото)
• Отражательная антенная решетка
• Фазированная антенная решетка
• Антенна с антенной решеткой
• Batwing или супер турникет
• Микрополосковая антенная решетка
• Рамочная антенна
• Ферритовая антенна
• Рамочная антенна
• Четырехканальная антенна
• Антенны бегущей волны
• Спиральная (на фото)
• Антенна Наполнителя
9075 Параболическая тарелочная антенна (на фото)
• Рупорная антенна (на картинке)
• Слотовая антенна (на картинке)
• Диэлектрическая линзовая антенна

Поддельные (декоративные, фиктивные) антенны .Да, их много, и они очень популярны! Поддельные антенны имеют очень долгую историю. Примером современной поддельной антенны (по состоянию на 2017 год) является антенна из акульего плавника (на фото). Поддельные антенны сотовых телефонов стали бешено популярными в конце 1980-х годов. Люди устанавливали их на свои машины, чтобы показать, что у них дорогой сотовый телефон, что они богаты и сильны.

Похоже, в этом футляре из акульего плавника может поместиться что угодно. От чисто декоративного пустого футляра, который можно увидеть на старых автомобилях, до AM / FM (не очень эффективных из-за своего небольшого размера), HD и спутниковых радиоантенн.Он также может содержать антенну GPS с системой удаленного доступа без ключа (RKES) и антенну персональной связи (PCS), объединенную в одном корпусе

Artykuł został napisany przez Анатолий Золотков.

Калькулятор электрического дипольного момента | Расчет электрического дипольного момента

Формула электрического дипольного момента

electric_dipole_moment = Заряд * Разделение между зарядами
p = q * r

Что такое электрический диполь?

Электрический диполь определяется как пара противоположных зарядов q и –q, разделенных расстоянием d.По умолчанию направление электрических диполей в пространстве всегда от отрицательного заряда -q к положительному заряду q. Середина q и –q называется центром диполя. Электрический дипольный момент — это векторная величина; он имеет определенное направление от отрицательного заряда к положительному.

О силе и крутящем моменте, испытываемых диполем

Диполь, ориентированный параллельно или антипараллельно направлению увеличения неоднородного электрического поля (градиент поля), будет испытывать крутящий момент, а также силу в направлении своего дипольного момента.Можно показать, что эта сила всегда будет параллельна дипольному моменту независимо от со- или антипараллельной ориентации диполя.

Как рассчитать электрический дипольный момент?

Калькулятор электрического дипольного момента использует electric_dipole_moment = Charge * Separation between Charges для расчета электрического дипольного момента. Электрический дипольный момент является мерой разделения положительных и отрицательных электрических зарядов в системе.Это мера общей полярности системы. Электрический дипольный момент и обозначается символом p .

Как рассчитать электрический дипольный момент с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для измерения электрического дипольного момента, введите Заряд (q) и Разделение между зарядами (r) и нажмите кнопку расчета. Вот как можно объяснить расчет электрического дипольного момента с заданными входными значениями -> 360 = 360 * 1 .

ДИПОЛЬНЫЙ И ПЕРЕВЕРНУТЫЙ V-образный вырез ДИЗАЙН И КАЛЬКУЛЯТОР

Изображение Выше представлена ​​схема старых резервных антенн CLASSIC…. горизонтальный диполь и перевернутая Vee. Они показаны «вместе» в рисунок для удобства просмотра на этой странице.

Дополнительные примечания, представляющие интерес:
Горизонтальный диполь и перевернутая буква V показаны наложенными друг на друга в рисунок и без линии подачи для наглядности. Предполагается, что вы понимаете, что речь идет о 2 отдельных антеннах в рисунок и не одна антенна с 2 диапазонами питается по коаксиалу.
Корм линия (обычно 50 Ом) подключается на точки питания, центральный проводник в одну сторону, экран с другой стороны антенны. Синяя линия на рисунке — это пример горизонтального диполя. Медь цветная линия — это перевернутая V-образная конфигурация. Перевернутый Vee — это просто ленивый диполь, который не может поднять руки и примерно на 4–5% короче по своей общей длине. Обе антенны могут быть построены практически в любом месте с использованием любого типа проволоки, которую вы можете и может использоваться с коаксиальным кабелем 50-75 Ом или открытой лестничной линией и тюнер.При подаче с открытой подачей проволоки он становится многополосным. антенна с помощью тюнера. Использование дросселя ВЧ рекомендуется, когда с использованием коаксиального кабеля!
Перевернутая V-образная антенна более соответствует Коаксиальный кабель 50 Ом, чем стандартный горизонтальный диполь, поэтому может быть ниже по сравнению с горизонтальным диполем, питаемым теми же 50 ом коаксиальный.
Вы можете использовать калькулятор, чтобы построить 75- или 80-метровый диполь, а затем рассчитайте перевернутую V-образную форму для других полосы выше по частоте, приостановлено под ним, как показано на рисунке выше, с той же опоры и скармливаем оба одной и той же строкой xmtr.Обычно это называется «веерный» диполь и хорошо работает при настройке на самый низкий КСВ.
Немного могут потребоваться эксперименты для регулировки КСВ, настройки сначала 75-метровый диполь для наименьшего КСВ, а затем инвертированный Vee / s под него в режиме test, cut, test, cut.

---

Загрузить плоскость заземления / диполь / инвертированный V Калькулятор N2IMF

Предоставлено и разработан
N2IMF
Joseph R Mielko
This скачиваемый калькулятор обеспечит вам хороший старт измерения для базовой заземляющей поверхности, перевернутого V или стандартного диполя антенна.

графика ниже — это «снимки экрана», взятые из него. Не функционирует!


Базовый Снимок экрана с калькулятором наземной плоскости.

Скриншот диполя и перевернутого V калькулятор.

Это очень простой программа в использовании и имеет удобную функцию «Печать» и красивую графику. показывает базовую компоновку каждой антенны.

Все, что вам нужно сделать, это запустите программу и введите свою расчетную частоту в белое окно верхний левый.Нажмите «Рассчитать», и результаты по длине отобразятся в на ваш выбор футов или дюймов.

Вы можете быть удивлены тем, как быстро работает!

Скачать инструкция:

Загрузите zip-файл и разархивируйте его. его в папку по вашему выбору и имя на вашем компьютере.
Это не большой файл и должен быстро загружаться для дозвона пользователей.
После распаковки файла откройте папку и ищите антенну «N2IMF».exe-файл … дважды щелкните его и программа подходит! Наслаждаться!
Опять же, это калькулятор любезно предоставлен N2IMF … Спасибо, Джо!

---

Вот еще один штраф Калькулятор диполя и плоскости земли
Представлено KD0MDI, Майк

Он аналогичен указанному выше калькулятор, но с некоторыми уточнениями, которые очень удобно!

Снимок экрана, не работает! Показывает 2-метровая заземляющая пластина, предназначенная для 146 МГц

Снимок экрана, не работает
Та же настройка калькулятора для расчета диполя для 7.250Mhz
Загрузить исполняемый файл для него здесь.
Предоставлено Майком, KD0MDI
Спасибо Майк!

Вот еще одна ссылка на еще несколько хорошая информация об инвертированных В / с и диполях и включает некоторые предварительно рассчитанные длины.

Поставщики средств беспроводной связи и ресурсы

О мире беспроводной связи RF

Сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP.Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Узнать больше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная система парковки на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN

---

Статьи о беспроводной радиосвязи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, связанные с тестированием и измерениями, по тестированию на соответствие, используемым для тестов на соответствие устройств RF / PHY. СПРАВОЧНЫЕ СТАТЬИ УКАЗАТЕЛЬ >>.

---

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

---

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

---

Основы и типы замирания : В этой статье описываются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤

---

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

---

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

---

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

---

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>

---

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

---

В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

---

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

---

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования ИУ на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

---

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

---

Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

---

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

---

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

---

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Датчики разных типов

Поделиться страницей

Перевести страницу

Логопериодический вычислитель дипольной матрицы

Серж Строобандт, ON4AA

Майкл МакКью, W7YZT

Авторские права 2014–2020, под лицензией Creative Commons BY-NC-SA

0. Дом
2. Калькулятор LPDA

Проволочная ВЧ антенна для визуализации логопериодической дипольной решетки.
Рисунок: Майкл МакКью, W7YZT © 2017–2018

Деталь концевого питания логопериодической дипольной решетки УКВ. Коаксиальный кабель проходит через правую стрелу изнутри. Только центральный провод коаксиального кабеля соединен с левой стрелой с помощью заклепки. Дипольные элементы имеют резьбу снаружи. Также видны полимерные изоляторы между параллельными стрелами. Воспользуйтесь моим калькулятором параллельной квадратной линии передачи, чтобы определить правильное расстояние между штангами с учетом \ (Z_ \ text {c, feed} \).

Направленность логопериодической дипольной решетки в свободном пространстве (LPDA) зависит от ее конуса \ (\ tau \) и выбранного расстояния \ (\ sigma \). ^1–5 Уменьшение \ (\ sigma \) приведет к уменьшению длины стрелы \ (L \). Уменьшение \ (\ tau \) уменьшит как длину стрелы \ (L \), так и количество элементов \ (N \). Из-за нехватки места и ресурсов, логопериодические антенны любительской радиосвязи часто ограничены значениями \ (\ tau \) между 0,88 и 0,95, а значениями \ (\ sigma \) между 0.03 и 0,06. ⁶

Направленность логопериодического дипольного массива в свободном пространстве как функция его конуса \ (\ tau \) и расстояния \ (\ sigma \) для \ (Z_ \ text {c, feed} = 100 \, \ Omega \ ) и \ (\ frac {\ ell_i} {⌀_N} = 125 \). Источник: Hutira et al. ⁷

Рекомендации по вводу:

• ^* Выберите немного более широкий частотный диапазон , чтобы компенсировать неточности конструкции.
• ^† Характеристический входной импеданс \ (Z_ \ text {c, in} \) LPDA в значительной степени определяется размерами самого короткого элемента.В настоящем LPDA диаметры элементов должны масштабироваться пропорционально длине элемента. Однако во многих случаях сохранение одинакового диаметра элементов в LPDA оказывается довольно простым делом.
• ^‡ Часто HF LPDA имеют характеристическое входное сопротивление 200 Ом; балансир тока 4 ÷ 1 преобразует полное сопротивление до 50 Ом. На УКВ и более высоких частотах LPDA обычно предназначены для прямого подключения к характеристическому входному сопротивлению 50 или 75 Ом .

Замечания по дизайну:

• ^* Ширина любой антенной штанги включается в длину каждого дипольного элемента, как и любой обычный диполь или антенну Яги-Уда.
• ^† Оконечная заглушка \ (Z_ \ text {term} \) требуется только тогда, когда характеристическое сопротивление питателя \ (Z_ \ text {c, feed} \) низкое. Это типично для массивов VHF и UHF. ^6,8 Оконечная заглушка улучшает соотношение передней и задней части в «слабых местах» в частотной области. ^6,7 Кроме того, шлейф предотвращает накопление статического заряда на соединительной линии передачи. ⁶ Hutira ⁷ предписывает длину отрезка λ ₁ /4; то есть удвоить длину, указанную Cebik ⁶ и этим калькулятором. Смоделируйте или поэкспериментируйте с шлейфами разной длины, чтобы выбрать наиболее подходящую диаграмму направленности. ⁶
• ^‡ Фидер, соединяющий элементы, представляет собой параллельную линию передачи.Расстояние между параллельными проводниками определяет характеристический импеданс \ (Z_ \ text {c, feed} \) этой линии передачи, который отличается от входного импеданса \ (Z_ \ text {c, in} \) антенна. Расстояние разделения можно рассчитать с помощью моего калькулятора линии передачи с параллельными квадратными или круглыми проводниками .

Этот калькулятор LPDA в основном основан на методике проектирования, описанной L. B. Cebik, W4RNL (SK) в 21 ^st , издании The ARRL Antenna Handbook . ⁶ Калькулятор был успешно протестирован на примерах, приведенных в этом справочнике. В отличие от книги, этот калькулятор использует скорость света \ (c \) с полной точностью, что приводит к немного более коротким, но более точным длинам. Кроме того, формула для вычисления длины стрелы \ (L \) была улучшена за счет исключения расстояния до виртуальной вершины \ (2 \ alpha \) антенны.

\ [B = \ frac {f_ \ text {n}} {f_1} \]

\ [\ tau \ Equiv \ frac {\ ell_i} {\ ell_ {i-1}} \ qquad 0.2 + 1} \]

Вот код Brython этого калькулятора. Код Brython не предназначен для автономной работы, хотя он выглядит почти идентично Python 3. Код Brython выполняется на стороне клиента в браузере, где он транскодируется для защиты Javascript.

1.

Р. Каррел. Конструкция логопериодических дипольных антенн. В: IRE International Convention Record . Том 9 .; 1961: 61-75. DOI: 10.1109 / IRECON.1961.1151016

2.

W.M. Чеонг, Р.W.P. Король. Логопериодическая дипольная антенна. Radio Science . 1967; 2: 1315-1325.

3.

Г. Де Вито, Джованни Б. Стракка. Комментарии к конструкции логопериодических дипольных антенн. IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 1973; 21 (3): 303-308. DOI: 10.1109 / TAP.1973.1140476

4.

Г. Де Вито, Джованни Б. Стракка. Дополнительные комментарии по конструкции логопериодических дипольных антенн. IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 1974; 22 (5): 714-718.DOI: 10.1109 / TAP.1974.1140881

5.

P.C. Бутсон, Г. Томпсон. Заметка о расчете коэффициента усиления логопериодических дипольных антенн. IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 1976; 24 (1): 105-106. DOI: 10.1109 / TAP.1976.1141278

6.

Cebik LB, W4RNL (SK). Регистрируйте периодические массивы. В кн .: Стро РД, Н6БВ, изд. Антенна ARRL . 21-е изд. Американская радиорелейная лига, инк .; 2007: 10.1-10.28. http://www.arrl.org/shop/Antennas/

8.

Раймонд Х.DuHamel, Джеймс П. Шерер. Частотно-независимые антенны. В: Ричард С. Джонсон, изд. Справочник по проектированию антенн . 3-е изд. McGraw-Hill, Inc.; 1993: 35-53.

.