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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Antena con reflector activo. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / antenas de alta frecuencia Las antenas direccionales de varios tipos se utilizan ampliamente para comunicaciones de onda corta de aficionados de largo alcance. Hace relativamente mucho tiempo, se pusieron en práctica las antenas del tipo "canal de onda", la más simple de las cuales contiene dos elementos: un vibrador activo de media onda y un reflector pasivo. Sin embargo, las antenas de dos elementos con un reflector pasivo no proporcionan una directividad de radiación satisfactoria. Si en las frecuencias de los canales de televisión todavía es posible tolerar el uso de antenas de elementos múltiples, entonces para las bandas KB (incluso 28 MHz), junto con un dispositivo giratorio, son estructuras excesivamente voluminosas. En este sentido, se utilizan cada vez más antenas de dos elementos con un reflector activo. El hecho es que las antenas alimentadas por un reflector tienen una serie de ventajas sobre las antenas con elementos pasivos. Brevemente, estas ventajas son las siguientes. La ganancia de una antena de dos elementos con ambos elementos activos es equivalente a la de una antena de tamaño completo de tres elementos con un director pasivo y un reflector. Con los mismos valores de la ganancia, el sistema de dos elementos es más liviano, estructuralmente más simple y tiene un menor momento de inercia y resistencia al viento. Las antenas con potencia activa le permiten obtener una mayor supresión de la radiación, lo que en las comunicaciones de aficionados es más importante que obtener los valores máximos de ganancia posibles para un sistema determinado. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que las antenas de potencia activa son más difíciles de sintonizar y más críticas para cambiar los parámetros. El principio de funcionamiento de una antena de dos elementos alimentada por un reflector es crear dos campos en contrafase de amplitudes iguales en la dirección opuesta al máximo principal de la radiación del sistema. El uso de un reflector activo permite lograr la igualdad de corrientes en ambos elementos de la antena y la diferencia de fase necesaria para la máxima atenuación de la radiación de regreso. Los cálculos realizados según las conocidas fórmulas de la teoría de antenas [1] muestran que la ganancia de una antena de este tipo es 3,4 dB superior a la de una antena con reflector pasivo, y la supresión máxima de la radiación trasera (teniendo en cuenta las pérdidas en la línea de conexión) es de 40-50 dB, mientras que en los sistemas pasivos no supera los 25 dB. El ancho del diagrama en el plano horizontal al nivel de 0,707E es de 58°, y el ancho del haz en el plano vertical con una altura de suspensión de 2/30 y un ángulo de radiación de 32° es de XNUMX°. La antena de dos elementos descrita con un reflector activo es una modificación de la antena HB9CV [2, 3], cuyo diagrama se muestra en la Fig. 1. Con una distancia óptima entre los elementos igual a l/8, se pueden obtener campos antifase alimentando los elementos de la antena con un desfase de 225°. El desfase de 225° en la alimentación del reflector es igual a la suma de los desfases que surgen debido al sistema de alimentación antifase de los elementos (180°) y el retardo en la línea eléctrica (45°).
Cabe señalar que el circuito de la antena [2] contiene datos erróneos que no proporcionan el cambio de fase requerido cuando se alimenta con un cable coaxial. La desventaja fundamental de esta antena es la dificultad para obtener el desfase requerido, que se debe al esquema de alimentación seleccionado. Cualquier línea de alimentación tiene un factor de reducción asociado con su diseño y los materiales utilizados. Para las líneas de alimentación utilizadas en la tecnología de antenas, el factor de reducción suele ser de 1,05 a 1,66. Por lo tanto, para el circuito de la Fig. 1, cuando se alimenta en los puntos XX, en lugar del desfase requerido (debido a la línea) de 45°, se obtendrá un valor en función del tipo de línea utilizada. El esquema de la antena, libre de este inconveniente y que permite obtener casi cualquier cambio de fase entre dos elementos activos, se muestra en la Fig. 2.
El punto de conexión del alimentador de suministro con un coeficiente de acortamiento de línea conocido se puede determinar fácilmente mediante las fórmulas: dp+da=d+2Dlk, donde d es la distancia entre elementos; da es la longitud de la línea desde el punto de conmutación hasta la antena; dp - longitud de la línea desde el punto de conmutación hasta el reflector; Dlk - extensión más constructiva de la línea (10-20 cm) y
donde l es la longitud de onda de trabajo; y es el cambio de fase requerido; e es el factor de acortamiento. Para alimentar la antena conviene utilizar un cable coaxial del tipo RK-75-7-11 (para el cual e = 1,52) y una te coaxial del tipo VR-193-F, dividiendo la potencia a partes iguales entre los vibradores . Cuando se utiliza una T, para una mejor coincidencia, es necesario utilizar un cable coaxial con una impedancia característica de 150 ohmios (tipo RK-150-4-11 o similar) como líneas de conexión. A la hora de calcular las longitudes de los elementos del sistema de antena (que son 0,5l para el reflector y 0,46l para la propia antena), es necesario tener en cuenta su coeficiente de acortamiento, que depende del diámetro. Los valores calculados para una antena con un diámetro de 22 mm y una línea coincidente con un diámetro de 20 mm se dan en la tabla. 1. Aquí también se indican las dimensiones de los elementos correspondientes. Tabla 1
Las dimensiones de los espacios en blanco para la antena de banda de 14 MHz se dan en la Tabla. 2. Tabla 2
El diseño de la antena se muestra en la fig. 3. Cada elemento está formado por tres secciones, formadas por tubos de duraluminio de diámetros conjugados, que se deslizan unos dentro de otros.
Dado que el diámetro exterior de un tubo es igual al diámetro interior del segundo, el sistema de tolerancia no permite que un tubo penetre en otro a una profundidad considerable. Por lo tanto, se hace un corte a lo largo de un tubo de menor diámetro a una longitud de 400 a 500 mm, después de lo cual se garantiza su articulación confiable. Se debe prestar especial atención para garantizar un contacto eléctrico fiable en la unión. La falla de contacto provoca un deterioro notable en los parámetros eléctricos de la antena. Para facilitar la afinación, en los extremos de los elementos se colocan puntas flexibles de aleación AMTs-M (Fig. 4).
Los elementos se fijan sobre un tubo de duraluminio con un diámetro de 40-45 mm y un espesor de pared de 2 mm. Para dar rigidez a todo el sistema de antena, se debe arriostrar con un hilo de nylon de 1 mm de diámetro (Fig. 5).
Otras características de diseño son visibles en la foto. El sistema de antena pesa solo 6,5 kg, lo que facilita el montaje de la antena por parte de una sola persona.
Para girar la antena se utilizó un motor eléctrico tipo PR-1 con un sensor de dirección potenciométrico montado dentro de la carcasa. El sistema de antena se sintoniza en función de la necesidad de obtener la mejor coincidencia de la antena con el cable de alimentación y la máxima supresión de la radiación de retorno. Al configurar, es recomendable utilizar una señal de una fuente local ubicada aproximadamente en el plano de los elementos a una distancia de al menos 150-200 m. La secuencia de configuración es la siguiente. Determine la longitud eléctrica de las líneas de cambio de fase. La medición y ajuste de este parámetro debe realizarse con una precisión de al menos 2-3 grados eléctricos. Al cambiar la longitud de los elementos coincidentes ya e yp, se logra un valor SWR aceptable de todo el sistema (no superior a 1,5 en la frecuencia media del rango). Al ajustar las longitudes la y lð, se logra la supresión máxima de la radiación inversa. En esta etapa, es suficiente para lograr una supresión de 20-25 dB. Las mediciones deben tomarse en varios puntos en el rango, después de lo cual y se reajustaa y yop, logrando un valor SWR cercano a la unidad. Estas operaciones se realizan secuencialmente varias veces hasta obtener los mejores parámetros de antena. Es conveniente realizar todas las mediciones en la posición de trabajo de la antena para evitar la influencia de la tierra que, a alturas de antena bajas, puede distorsionar mucho los resultados. Cabe señalar que las antenas con elementos activos tienen una dependencia conocida del nivel de supresión de radiación trasera del ángulo de elevación, que está determinada por la diferencia en las relaciones de fase para las ondas que llegan con diferentes ángulos al horizonte. Para comunicaciones de larga distancia, cuando estos ángulos son insignificantes, la supresión alcanza los 40-50 dB. Literatura: 1. S. I. Nadenenko. "Antenas". Svyaztekhizdat, Moscú, 1959.
Autor: A. Snesarev (UW3BJ); Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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