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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Antena de onda corta de alcance. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / antenas de alta frecuencia El artículo ofrecido a los lectores proporciona una descripción y cálculo de una antena independiente de la frecuencia. Hasta ahora, esta clase de antenas casi nunca se ha utilizado en la práctica de aficionados. Al mismo tiempo, el uso de este tipo de antenas es muy tentador, ya que permite prescindir de un sistema de antena cuando se opera en varias bandas (por ejemplo, 14; 21 y 28 MHz en KB o 144 y 430 MHz en VHF). En comparación con la antena de "canal de ondas" común, el sistema descrito tiene dimensiones más pequeñas en el plano horizontal. Quizás su único inconveniente es la necesidad de hacer elementos en forma de marcos con un lado de 0,5l, lo que para el rango de 14 MHz es una construcción de tamaño impresionante. Pero así es la tecnología de antenas. El eterno dilema es o gran tamaño o baja eficiencia. Cada aficionado decide esta cuestión en función de sus condiciones específicas. En lo que respecta a la eficiencia, la antena independiente de la frecuencia parece tener una ventaja tanto sobre el "canal de ondas" como sobre varios "cuadrados". La antena descrita se desarrolló por iniciativa de un de onda corta, muy conocido en nuestro país y en el extranjero, un entusiasta desinteresado de los deportes de radio, un ex miembro del Presidium de la FRS de la URSS Igor Nikolaevich Zhuchenko (UA1CC). Los autores y los editores dedican el artículo publicado a continuación a la memoria de I. N. Zhuchenko. Como regla general, las antenas que utilizan frecuencias de onda corta son de banda estrecha y tienen una ganancia relativamente baja. Por tanto, la superposición de bandas de aficionados es 14; Las frecuencias de 21 y 28 MHz se suelen conseguir fabricando tres antenas, y las comunicaciones de larga distancia se consiguen aumentando la potencia del transmisor o haciendo más complejos los sistemas de antenas. Al mismo tiempo, el problema de proporcionar comunicación a larga distancia se puede resolver con éxito sin aumentar la potencia del transmisor si se utiliza una antena altamente direccional, independiente de la frecuencia y con una alta ganancia. Varios autores han propuesto una serie de soluciones de diseño para la creación de antenas independientes de la frecuencia (logarítmicas periódicas), que tienen una ganancia de 9-12 en comparación con un radiador isotrópico. A continuación se muestra una descripción de una antena logarítmica periódica de banda ancha, cuyo aumento en la eficiencia de radiación se logró debido al uso de elementos resonantes hechos en forma de marcos de dos bucles. La antena, cuya vista general se muestra en la Fig. 1 consiste en una línea eléctrica de dos hilos rígidamente hecha y elementos radiantes dispuestos paralelos entre sí a lo largo de ella. Las dimensiones de los elementos radiantes y la distancia entre ellos varía exponencialmente con un factor de proporcionalidad t. Los elementos se excitan de tal manera que la energía radiada por los elementos de la región activa se suma en fase en la zona lejana (bajo la región activa se debe entender un grupo de vibradores cuyas dimensiones geométricas son cercanas a la longitud del resonante elemento 0,25l).
El elemento radiante tiene la forma de un cuadrado, cuyo lado es igual a 0,5 l (Fig. 2). Los puentes de cuarto de onda forman dos circuitos simétricos alimentados por una línea de dos hilos en los puntos a - a'. Las direcciones de las corrientes principales que forman el patrón de radiación se indican mediante flechas continuas. Los campos electromagnéticos generados por las corrientes indicadas por las flechas punteadas se anulan entre sí. Por lo tanto, el elemento resonante es una matriz en fase de tres elementos.
En la Fig. La figura 3 muestra un dibujo de la antena en el plano horizontal. De ello se deduce que el cálculo de la antena se reduce a resolver un triángulo rectángulo. De paso, observamos que no se viola el principio de funcionamiento de la antena siempre que se reduzca razonablemente su tamaño longitudinal, lo que es de importancia decisiva a la hora de construir antenas de onda corta.
Las dimensiones de la antena acortada están determinadas por el rango de frecuencia. Entonces, para cubrir el rango de frecuencia 14; 21 y 28 MHz, condición necesaria y suficiente es la presencia de elementos resonantes correspondientes a las frecuencias de corte. Sin embargo, en este caso, las propiedades direccionales de la antena a 28 MHz serán ligeramente menores que a 14 MHz, ya que la región activa en la frecuencia superior estará limitada a un elemento. Por lo tanto, es deseable acortar la antena de tal manera que al menos dos elementos resonantes trabajen en la frecuencia superior. Cálculo de antena Según las condiciones para garantizar la comunicación del caso con los corresponsales, calculamos (o configuramos) la ganancia de antena G requerida:
donde: E - intensidad de campo (umbral de sensibilidad del receptor), mV/m; P - potencia del transmisor, W; r - distancia, km.
Del gráfico de la Fig. 4 determinar el tamaño angular a. Del gráfico de la Fig. 5 encontramos la dimensión longitudinal L (Lo, L1 o L1 - dependiendo del grado de acortamiento seleccionado, donde: Lo - longitud total de la antena, L1 - mínimo posible
longitud de la antena acortada, L2 - longitud de la antena acortada, teniendo en cuenta el aumento de la zona activa a altas frecuencias). Del gráfico de la Fig. 6, determinamos el valor del coeficiente de proporcionalidad m. Aquí, Gopt corresponde a la ganancia óptima, y Gopt-D y Gopt-2D corresponden a una disminución en la ganancia de 1 y 2 unidades.
Del gráfico de la Fig. 7 determinar el número de elementos radiantes n.
Calculamos la longitud resonante de los elementos radiantes: l1=0,25lmáx l2=tl1 . . . . . ln=tln-1 Determinamos la ubicación (distancia al primer elemento) de los elementos radiantes R a lo largo de la línea de dos hilos: R1=L R2=tR1 . . . . . R2=tRn-1 Al fabricar una línea de suministro de dos hilos, el tamaño L calculado debe aumentarse en 0,13 l máx. para obtener una buena coincidencia y eliminar la radiación de retorno: 0,03 l máx., antes del elemento resonante correspondiente a la frecuencia de corte superior, y 0,1 l máx., después del elemento resonante correspondiente a la frecuencia de corte inferior. Como guía al elegir una antena en el rango de frecuencia de 14-28 MHz, la tabla muestra una evaluación comparativa de sus parámetros geométricos y eléctricos. Tabla 1
Las dimensiones correspondientes a G=9,5 se muestran en la Fig. 3. La talla L2 se toma como L. Los patrones de radiación de la antena se muestran en la Fig. 8.
Diseño de antena La antena y la línea de alimentación de dos hilos pueden estar hechas de tubos de acero o duraluminio. La constancia de la resistencia de onda de una línea de dos hilos se asegura mediante el uso de aisladores hechos de materiales dieléctricos de alta frecuencia o madera seca bien impregnada con aceite secante. La impedancia de onda de la línea (teniendo en cuenta el aislante aplicado) debe ser de aproximadamente 100 ohmios. La excitación de una línea de dos hilos puede llevarse a cabo mediante alimentadores simétricos y desequilibrados. En el caso de que el transmisor tenga una salida desequilibrada, es racional excitar con un cable coaxial colocado dentro de una de las tuberías de la línea. En este caso, la sección inicial de la tubería desempeña el papel de un transformador de equilibrio (coincidencia). La trenza de blindaje del cable se conecta galvánicamente al final de un tubo de la línea y el núcleo interior se suelda al segundo tubo. Autores: E. Baranovsky, E. Tumarkin; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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