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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Antenas direccionales multibanda. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / antenas de alta frecuencia Muchos radioaficionados sueñan con una antena direccional multibanda. Se conocen varias soluciones técnicas que permiten crear dicho diseño, pero no todas son fácilmente reproducibles en condiciones de aficionados. El autor de este artículo llama la atención de los lectores sobre su propia versión de la implementación de una antena direccional compacta de cinco bandas. Una antena HF giratoria direccional para 5 bandas (10 - 20 metros) e incluso 7 bandas (10 -40 m) es un diseño actual de radioaficionados. La mayoría de las empresas líderes en el mundo que producen antenas para radioaficionados tienen en su gama de productos varias antenas de cinco bandas, que difieren en características y precio. Cada empresa, por regla general, utiliza sus propios métodos estándar y probados para implementar multibanda. Por ejemplo, FORCE 12 utiliza una disposición alterna de elementos de diferentes rangos (modelos XR5, 5VA), MOSLEY - una gran cantidad de trampas resonantes (PRO-67, PRO-96), HY-GAIN - un elemento activo log-periódico en combinación con directores de "trampa" (TN-11), TITANEX: una variedad de antenas de cable periódicas logarítmicas. SteppIR propuso un nuevo producto: los elementos de su antena cambian de tamaño mediante un accionamiento electromecánico según los comandos de un dispositivo microprocesador ubicado debajo. Este artículo examina brevemente las principales ventajas y desventajas de los métodos estándar para crear MDA (antenas multibanda) y describe nuestra propia versión, que permite obtener una antena de cinco bandas (20, 6, 10, 12 y 15 metros). . El número total de elementos es 17 y las influencias mutuas de los elementos se minimizan sin el uso de escaleras. Las características de la antena en cada una de las bandas corresponden prácticamente a un VC de tres elementos (!). La peculiaridad de esta opción es que partes del director de la gama de 20 metros, cortadas mediante dos relés de vacío, se utilizan como directores de las gamas de 16 y 20 metros. La antena utiliza un elemento activo de cinco bandas con un circuito de adaptación simple, lo que permitió alimentarla con un cable sin necesidad de cambiar. Características de la MDA aplicada Para analizar el MDA se utilizaron tanto datos proporcionados en la literatura como cálculos utilizando el programa informático para modelado de antenas MMANA[1]. Como regla general, al desarrollar tales antenas, uno se esfuerza por obtener características correspondientes a un VC de dos o tres elementos en ciertos rangos, por lo que vale la pena comenzar por determinar estas características. Usaremos la notación adoptada en MMANA:
Calculemos las características de un VC de tres elementos. Esto se puede hacer para cualquier frecuencia. Tomemos f = 28,3 MHz (X = 10,6 m), la banda de frecuencia operativa es 600 kHz (28,0...28,6 MHz), radio del conductor r = 10 mm. Al optimizar la antena, los coeficientes de ponderación para los parámetros SWR, Gh y F/B se toman respectivamente iguales a 0,3; 0,3 y 0,4. Calcularemos para tres opciones:
Condiciones de cálculo: la antena está en el espacio libre, F/B se determina para elevación cero. Los datos calculados se resumen en la tabla. 1. Tres números separados por una línea fraccionaria corresponden a los valores de los parámetros al principio (28 MHz), medio y final de la banda de frecuencia operativa. Al calcular BW, partimos del hecho de que se utiliza un dispositivo de adaptación SU en la entrada de la antena, que proporciona SWR=1 en la frecuencia media. Los datos proporcionados en la cuarta fila de esta tabla se analizarán con más detalle en la sección "Influencia mutua de elementos pasivos de VC en diferentes bandas".
Cuando la frecuencia calculada cambia, el ancho de la banda de frecuencia operativa cambia proporcionalmente. Por ejemplo, en f = 14,15 MHz, los parámetros G y F/B serán los mismos que en la tabla. 1, pero en la banda de 0,3 MHz. Además, el valor BW será 2 veces menor (siempre que el radio de los elementos aumente proporcionalmente, es decir, 2 veces). Elementos acortados Muy a menudo, el acortamiento se logra incluyendo un inductor en cada brazo del elemento [2]. Al mismo tiempo, se deterioran una serie de características de los elementos, principalmente su banda ancha. La capacitancia parásita entre las espiras de la bobina de CO puede contribuir significativamente al estrechamiento de la banda de trabajo. Por ejemplo, la bobina tiene L = 10 µH y C0 = 2 pF. A la frecuencia f = 28 MHz XL = coL = = j1760 Ohm y Xc = 1/ωС = -j2664 Ohm. La resistencia de un circuito paralelo de L y C0 será Xn = j[1760x(-2664)/(1760-2664)] = j5187 Ohm. Resulta que teniendo en cuenta la influencia de C0, el valor real de la reactancia de la "bobina" aumentó 5187/1760 = 2,95 veces (la resistencia a las pérdidas aumentó en consecuencia), y la inductancia equivalente del circuito será XLeq = 10x2,95 = 29,5 µH. El principal problema que surge debido a la presencia de C0 es que junto con el aumento en la reactancia inductiva del circuito, la velocidad de su cambio también aumenta al pasar de una frecuencia de operación a otra. Entonces, en el caso de una bobina con C0 cero, cuando la frecuencia de operación cambia, digamos, un uno por ciento, la resistencia de la bobina XL también cambiará en un uno por ciento, y para nuestro circuito el cambio será mucho mayor: aproximadamente 5 %. La conclusión obvia es que la capacidad C0 debería ser lo más pequeña posible. Esto se logra enrollando alambre en una sola fila (preferiblemente con un paso pequeño) en un marco de pequeño diámetro. Aquí están los datos experimentales. Una bobina de alambre MGTF con un diámetro de aislamiento de 1,55 mm, un diámetro de marco de 23 mm, un número de vueltas n = 41 (devanado vuelta a vuelta) tenía una inductancia medida L = 13 μH y un factor de calidad Q = 260. Usando GIR, el resonante Se determinó la frecuencia del circuito LCD (resultó ser igual a fn = 42 MHz) y mediante cálculo (MMANA) se obtuvo el valor C0 = 1,1 pf. Del mismo alambre se fabrica otra bobina sobre un marco con un diámetro de 50 mm. Sus datos son n = 20, L = 19 µH, Q = 340, f0 = 25 MHz y C0 = 2,13 pF. Dipolo con escaleras Consideremos un dipolo diseñado para funcionar en las bandas de 10 y 15 metros, cuya funcionalidad de doble banda está garantizada mediante el uso de trampas LC resonantes sintonizadas en la frecuencia superior f1 = 28,5 MHz. En frecuencias del rango de 15 metros, la resistencia de la escalera Xt es de naturaleza inductiva y su valor está determinado por los valores de Lt y St (St incluye C0). Es obvio que la presencia de un condensador C afectará la banda ancha del dipolo BW de la misma manera que la capacitancia entre espiras C0. Calculemos primero el ancho de banda de frecuencia BW1,5 para dipolos únicos de tamaño completo con frecuencias de resonancia f1 = 28,5 (dipolo 1) y f2 = 21,2 MHz (dipolo 2), y luego para una antena trampa de doble banda. Realizaremos cálculos para tres versiones de escaleras (escalera 1, escalera 2 y escalera 3) con valores de capacitancia de los condensadores de escalera: 15, 25 y 35 pF (inductancia 1_t respectivamente 2,08, 1,25 y 0,89 μH) con la calidad factor de las bobinas Q = 150 y radio del conductor r = 15 mm. Los resultados del cálculo se dan en la tabla. 2. Los números entre paréntesis indican qué proporción de la banda dipolo de tamaño completo tiene la antena trampa en la banda correspondiente.
Los cálculos muestran que una antena de este tipo es significativamente, 1,5...3 veces, inferior a una antena de tamaño completo en términos de banda ancha. Dado que esto se debe, en primer lugar, a un aumento más rápido en la reactividad de entrada (intrínseca), cuando se utilizan elementos de trampa como pasivos, el indicador F/B cambiará mucho más rápido dentro del rango. De los datos calculados se deduce que la dependencia de la banda ancha de la antena trampa en las bandas superior (10 metros) e inferior (15 metros) del valor de St tiene un carácter opuesto y la elección del valor de St es un compromiso. tarea. En el rango superior, cuanto mayor sea el valor de LT (menor que St), mayor será la resistencia resonante del circuito en escalera y menor su influencia en la banda ancha de la antena en este rango. Pero en la parte inferior, con un aumento de Lt, la longitud total de la antena disminuye y, en consecuencia, su banda ancha. Observemos una característica interesante: los elementos pasivos acortados le permiten obtener un mejor indicador F/B que los de tamaño completo, pero en una banda de frecuencia estrecha. En cuanto a las pérdidas en la antena de escalera, el cálculo arroja los siguientes valores: en un dipolo único tribanda de 7,4 m de largo con dos pares de escaleras con un factor de calidad de la bobina de Q = 150, las pérdidas en el alcance de 10 metros son 0,14 dB, 15 metros - 0,78 dB y 20 metros - 0,59 dB. En un VC con elementos trampa, la pérdida total puede exceder 1 dB. Influencia mutua de elementos pasivos de VC de diferentes rangos. Se sabe que cuando se colocan antenas de diferentes rangos en el mismo brazo, los elementos de las antenas de menor frecuencia pueden afectar en gran medida los parámetros de las antenas de los rangos superiores [3]. Para evaluar esta influencia, calcularemos los parámetros de un VK-10 de tres elementos para un alcance de 10 metros (fo = 28,5 MHz, ver Tabla 1, línea 1), ubicado "rodeado" de elementos pasivos más largos. Sin duda, suponemos que se trata de directores y reflectores de los rangos VC de 15 y 20 metros. Las longitudes de los elementos D15, P15 y D20, P20, así como sus radios y distancias desde el centro, se establecen en base a las dimensiones similares de D10 y P10, teniendo en cuenta los coeficientes de similitud (relaciones de frecuencia) K15 - 28,3/21,2 = 1,33 y K20 = 28,3/ /14,15 = 2 (Fig. 1). El cálculo se realiza por etapas. Calculamos la banda SWR y BW utilizando un dispositivo de adaptación externo. En cada etapa, se utiliza el mecanismo de optimización de parámetros VK-10. Los resultados del cálculo se resumen en la tabla. 3.
El cálculo realizado (líneas 1 y 2) muestra que los conductores ubicados detrás del reflector P10 prácticamente no afectan los parámetros del VK-10. Esto se explica por el hecho de que el campo detrás del reflector está muy debilitado y no puede surgir corriente perceptible en los conductores "posteriores". La ubicación de los reflectores es como en la Fig. 1 es muy utilizado en antenas multibanda, especialmente en el caso de utilizar un elemento activo multibanda, por ejemplo, con trampas o bobinas LOM [4]. Si se ubican elementos más largos "delante" del VK-10 (en la zona de campo fuerte), las corrientes en estos elementos alcanzan valores significativos. Su influencia empeora drásticamente los indicadores de calidad del VK-10 (líneas 3, 4, 5), por lo que se deben evitar estas opciones. Como excepción, es posible una opción cuando el conductor “largo” está ubicado en la zona cercana del elemento activo (a una distancia de 0,05 L, línea 6) [3].
En realidad, la cuestión del uso (ubicación) de los elementos directores es una de las principales a la hora de probar una antena multibanda. Como ejemplo, considere una variante de una antena combinada que consta de una VK-20 de tres elementos con distancias óptimas entre elementos y una VK-10 de cuatro elementos (Fig. 2). El cálculo del VK-20 muestra que sus indicadores prácticamente coinciden con los datos de la Tabla. 1 (línea 1). Luego se realizó el cálculo (optimización) de los indicadores VK-10. Para facilitar la comparación con el rendimiento de una antena de tres elementos no combinada, los datos calculados se colocan en la tabla. 1, línea 4. Se puede ver que la incorporación del segundo director D10 permitió superar significativamente la influencia negativa del D20 y el VK-10 de cuatro elementos en términos de indicadores G y F/B se acercó a los tres -elemento uno (!), pero era significativamente inferior en términos de banda ancha. Otro ejemplo es una antena combinada tribanda de 14 elementos tipo C-31XR (FORCE-12) con una longitud de brazo de 9,3 m. En la banda de 10 metros, la antena proporciona una ganancia de 7,3 dBd utilizando siete elementos de este rango. [5]. El cálculo muestra que dicha amplificación puede ser proporcionada por sólo cuatro elementos, por lo que la acción de los tres restantes tiene como objetivo compensar la influencia “negativa” de los directivos de los rangos inferiores. Al construir una antena de cinco bandas (10-20 metros), es poco probable que se utilice el principio de compensación debido a su excesiva complejidad. Elementos activos multirango Además de la trampa y los emisores logarítmicos perísdicos utilizados desde hace mucho tiempo, también se utilizan otros tipos relativamente nuevos. Uno de los diseños populares de tres bandas se muestra en la Figura 3.
Consta de un dipolo dividido para un alcance de 20 metros y dos conductores ubicados a una distancia de 0,1...0,5 m con longitudes cercanas a 0,5λ para alcances de 15 y 10 metros. Debido al fuerte acoplamiento electromagnético entre ellos, el sistema tiene tres frecuencias de resonancia. Seleccionando la longitud de los conductores y su distancia al dipolo se puede obtener el valor deseado de la impedancia de entrada en las bandas de 10 y 15 metros tanto en antenas simples como multielementos. Este diseño se denomina manga abierta o CR (resonador acoplado) [6]. La desventaja de esta opción es su banda relativamente estrecha. En particular, para cubrir todo el alcance de 10 metros, es necesario utilizar dos conductores resonadores de diferentes longitudes. Uno de ellos proporciona funcionamiento en la región inferior de 28,0...29,0 MHz, y el segundo, 29,0...29,7 MHz. Se pueden obtener buenos resultados conectando en paralelo varios dipolos estrechamente espaciados con diferentes frecuencias de resonancia. Con distancias entre dipolos individuales de 0,3...0,5 m, un elemento activo de este tipo puede proporcionar un rendimiento normal en los rangos de 12, 15, 17 y 20 metros, y en combinación con otros métodos, en los rangos de 10, 30 y 40. metros [ 4]. Diferentes tipos de antenas de cinco bandas (muestras específicas) Logoperiódicos. En [7] se ofrece una muestra con características muy altas para esta clase de antenas. Rango - de 14 a 30 MHz, número de elementos - 13, longitud del brazo - 10,97 m, ganancia en el rango de 4,85 a 5,65 dBd, F/B - 20...26 dB. Otro diseño se describe en EL MANUAL DE ANTENA ARRL y tiene parámetros más modestos: longitud del brazo 7,8 m, 12 elementos, ganancia 4,4...4,6 dBd y F/B - 14...21 dB. En ambos diseños, los elementos estaban hechos de tubos con un diámetro de unos 25 mm. Hay que tener en cuenta que la ganancia de la antena disminuye a medida que disminuye el diámetro de los elementos, por lo que una antena de hilo requerirá más elementos que una antena de tubo con la misma ganancia. La presencia de una línea colectora y la necesidad de aislar elementos de la pluma complica y sobrecarga significativamente la estructura. El "plus" indudable de la LPA es sólo una línea de alimentación. En un período de tiempo con un gran número de elementos dentro de cada una de las bandas de radioaficionados relativamente estrechas, por regla general sólo trabajan activamente tres elementos. Debido a las características del LPA, estos elementos se utilizan de manera menos eficiente que como parte de un VC de “banda estrecha”. Por lo tanto, si en una pluma larga coloca cinco VC de tres elementos en serie, uno tras otro, en los rangos de 10, 12,15, 17, 20 y 4 metros, puede obtener una ganancia mayor que en una pluma logarítmica periódica con la mismo número de elementos. Las deficiencias de diseño de esta construcción son obvias: una gran cantidad de líneas de alimentación (cinco) y una longitud de pluma muy larga. Una forma de resolver el problema se puede ver en la Fig. XNUMX.
Este es un modelo 5BA de FORCE 12. Las características declaradas de esta antena son: ganancia - dentro de 5,4... 5,9 dBd, F/B - 14...23 dB, longitud del brazo - 9,9 m, 15 elementos, 3 líneas de alimentación . El precio de la antena es de unos 1300 USD. Antena VMA 5 La antena direccional de cinco bandas VMA-5 fue desarrollada por el autor de este artículo. Aquí están sus detalles:
Todos los datos obtenidos como resultado del cálculo: diagrama de antena, forma y dimensiones geométricas de los elementos conductores, cargas reactivas, así como Los indicadores eléctricos por rango están en el archivo VMA-5.. La vista general de la antena se muestra en la foto (Fig. 5)
Consta de dos conjuntos: director y activo, y varios reflectores ubicados en el brazo según la Fig. 6. Las coordenadas de los elementos de la pluma se establecen en relación con el elemento activo del rango de 20 metros (A20), cuya posición se toma como marca cero. Los reflectores de alambre P12 y P17 están montados respectivamente encima de los reflectores de tubo P15 y P20 de tal manera que su centro esté a una altura de 0,5 m y los bordes estén a 0,15 m por encima de los tubos.
El diagrama eléctrico de la parte activa de la antena se muestra en la Fig. 7. Consta de cuatro elementos activos separados A12, A15, A17, A20, conectados en paralelo entre sí y a través de condensadores "acortadores" C1 y C2 con un cable de alimentación, y un dipolo A10 separado conectado en campo ("manguito abierto ”sistema). Se logra un acuerdo sobre el alcance de 10 metros seleccionando la longitud de A10 y su distancia del grupo principal. Las longitudes de los dipolos A12 - A20 se eligieron más largas que las resonantes de tal manera que la resistencia de entrada (parte activa) aumentó a Ra ≈ 50 ohmios. Seleccionando la longitud de los dipolos y la capacitancia de los condensadores de compensación C1 y C2, así como la posición de los elementos pasivos en la pluma y sus ajustes (longitud), fue posible obtener ROE = 1,05... 1,25 en Frecuencias medias de todos los rangos. El diseño del conjunto activo se muestra en la Fig. 8 en dos proyecciones (el conjunto es simétrico, sólo se muestra la mitad). Aisladores IP - aisladores de plástico tipo A1001 (Antennopolis, Zaporozhye), IO - aisladores de tuerca.
La base del conjunto es el elemento A20, fabricado a partir de tubos de duraluminio con diámetros (externo/interior) 35/30 + 30/26 + 30/27 con una longitud total de 10 m. En los extremos del A20 se fijan pequeñas cargas capacitivas EH20. . El uso de EH20 permitió:
Como tensores se utilizó un cable de polipropileno doblemente plegado con un diámetro de aproximadamente 3 mm. El tensor, pretensado con una fuerza de 5...10 kg, se atornilla al tubo EH20 (10...15 vueltas), luego el extremo del tensor se fija con una abrazadera. La forma curva adoptada de A12 y A17 hizo posible aumentar la distancia entre A20 y los vibradores de alambre y así reducir las influencias mutuas. Además, sirven como soportes que protegen al pesado A20 de desviaciones severas, especialmente en caso de hielo. El elemento A15 se fija debajo de A20 a una distancia de 0,38 m mediante cuatro espaciadores dieléctricos. A la distancia seleccionada, el ancho de banda del A15 disminuye ligeramente, aproximadamente un 10%. Como secciones iniciales de A15, se utilizaron secciones de cable flexible RK75-4 (la trenza y el núcleo se soldaron entre sí). Puede utilizar cualquier cable trenzado de cobre con un diámetro de 5...8 mm como aislamiento resistente a la intemperie, pero será más caro y más pesado. El equilibrio se realiza mediante una bobina protectora formada por 15 vueltas de cable coaxial RG-58 enrollado sobre un núcleo magnético de ferrita con un diámetro exterior de 65 mm y una permeabilidad de 300. Para una potencia de más de 200 W, se necesita un cable más potente. debería ser usado. El inductor y los condensadores C1, C2, tipo K15U-2, de 200 pF cada uno, se colocan en una caja de textolita con dimensiones externas de 130x140x45 mm, en la parte inferior de la caja se fija un conector angular coaxial XS, tipo SR50-153F. La caja está fijada a un soporte vertical, fabricado, al igual que el travesaño horizontal superior, de acero laminado cuadrado de paredes delgadas con unas dimensiones de 20x20 mm. La conexión mecánica de las mitades A20 se realiza mediante un acoplamiento de inserción mecanizado a partir de una varilla maciza de fibra de vidrio; la separación entre las mitades es de 50 mm. A20 se fija a una placa de fibra de vidrio de 225 x 100 x 19 mm mediante dos pasadores en forma de U hechos de alambre inoxidable con un diámetro de 6 mm. El conjunto activo A12-A20 es una unidad fácilmente extraíble. El elemento A10 se fija a la pluma por separado mediante un soporte en forma de U y tuercas de mariposa. El circuito eléctrico del conjunto director se muestra en la Fig. 9. Contiene elementos directores para los cinco rangos. La base estructural del conjunto es el elemento intermedio, que consta de tres secciones aisladas a-b, c-d, e-f, que se pueden conectar entre sí mediante contactos de relé K1.1 y K2.1.
Si ambos relés están encendidos y los contactos están cerrados, se obtiene un elemento director para el rango de 20 metros (D20) con una longitud de aproximadamente 9,65 m. Cuando solo uno de los relés está encendido, se obtiene un elemento director para el Alcance de 15 metros (D15). Este será el elemento a-b-c-d o c-d-e-f dependiendo de qué relé esté encendido y cuál esté apagado. Dado que D15 está ubicado asimétricamente con respecto al eje de la antena (brazo), el patrón de radiación (DP) también será algo asimétrico. El cálculo muestra que el lóbulo frontal del patrón se desvía ligeramente del eje de la antena, aproximadamente 5 grados, pero esto no va acompañado de una caída en la ganancia (la deformación del lóbulo trasero se mostrará a continuación). Cuando ambos relés están apagados, las secciones exteriores a-b y e-f actúan como dos directores de banda de 10 metros. Las longitudes de estas secciones no son suficientes para el funcionamiento normal, por lo que se instalan dos cargas capacitivas EH10 en los extremos interiores de las secciones (b y e). Un director doble de este tipo afecta a los parámetros de la antena en este rango casi de la misma manera que un director único normal ubicado directamente en el brazo. Se puede observar que en D15 y D20 (con contactos de relé cerrados) la influencia de EH10 es insignificante. Con este método de “organizar” a los directores de las tres bandas principales, se eliminan por completo sus influencias negativas mutuas, así como sus influencias (con contactos de relé abiertos K1, K2) en las bandas de 12 y 17 metros. Además, se reducirá el consumo de tubos de duraluminio en aproximadamente 11 m, se reducirá la resistencia al viento y el peso de la antena. La junta directiva se encuentra a una distancia de 2,85 m de la A20. Este es un valor de compromiso. A una distancia mayor, el indicador F/B disminuirá rápidamente en el rango de 10 metros, y a una distancia más corta, la mayoría de los indicadores en el rango de 20 metros se deteriorarán. El director utiliza relés (interruptores) de vacío de alta frecuencia B1 B-1B con valores permitidos 1=10 A y U=3 kV. El cálculo muestra que dicha corriente y tensión en el director corresponden a una potencia en la entrada de la antena de al menos 5 kW. El rango de temperatura del relé es de -60° a +100°, el número garantizado de conmutaciones es 100000. El valor medido de la capacitancia de "paso" del relé abierto es de aproximadamente 0,9 pF, teniendo en cuenta la capacitancia de la instalación parásita, el valor de 1,5 pF se incluye en el modelo de cálculo (tabla de carga, pulso w35c, w36c). El estado cerrado del relé corresponde a las mismas cargas, pero con un valor de 100000 pF (equivalente a un cortocircuito, ver el “comentario” al archivo VMA-5). El cálculo muestra que está permitido utilizar relés con una capacitancia de "paso" de hasta 5 pF con ajustes en las dimensiones de los componentes D20 y EH10. En particular, puede probar los relés sellados comunes REN-33 con conexión en serie paralela de los cuatro grupos de contactos. Los directores de las bandas de 12 metros (D12) y 17 metros (D17) son de alambre. Para eliminar el impacto negativo de estos elementos en los parámetros de rangos de frecuencia más altos, se han tomado las siguientes medidas. 1. Los directores de las cinco gamas se sitúan en el mismo plano vertical. Como muestran los cálculos, con esta disposición se reducen sus influencias mutuas. 2. La posible fuerte influencia de D12 en un alcance de 10 metros (en términos de su longitud, D12 sería un reflector completo en un alcance de 10 metros) se elimina utilizando un circuito paralelo - antitrampa L12C12 con una frecuencia de sintonización de 28,3 MHz, instalado en la parte media de D12. ¿Por qué anti-trampa? El propósito de la escalera es aislar del elemento de antena una parte cuyas dimensiones sean cercanas a las resonantes. El objetivo del antitrampa es el contrario: cortar el elemento en segmentos cuyas dimensiones sean significativamente más pequeñas que las resonantes. Para no afectar el alcance de banda ancha de 12 metros, se adoptaron reactancias inusualmente bajas: C12 = 150 pF y 1.12 = 0,21 μH, que es 8... 10 veces menor que el estándar para una escalera. A pesar de ello, la resistencia resonante del circuito es suficiente para realizar su función principal. Se proporciona un bucle de acoplamiento Lc, a través del cual se puede utilizar un medidor de ROE de tipo puente para determinar la frecuencia de resonancia del circuito. 3. La inductancia L17=17 μH está incluida en la parte media de D4. Esto lleva al hecho de que cuando se opera a frecuencias de 21 MHz y superiores, la corriente inducida en D17 disminuye significativamente: L17, por así decirlo, corta D17 en dos mitades. Gracias a esto, el deterioro de F/B en los rangos superiores bajo la influencia de D17 no supera 1 dB. Para simplificar el diseño, L17 está hecho de dos bobinas idénticas estrechamente espaciadas (L17' y L17") con una inductancia de 2 μH cada una. La introducción de L17, naturalmente, empeora los parámetros de banda ancha de la antena en el rango de 17 metros, pero esto se manifiesta notablemente fuera del rango de frecuencia de operación (ver Tabla 4).
El diseño de la parte central con el directorio de montaje se muestra en la Fig. 10. Los tubos utilizados son una parte central con un diámetro de 30/26 mm, inserciones aislantes de varillas de fibra de vidrio, secciones finales de tubos con un diámetro de 30/27 mm. 22 y 20/16 mm, cargas capacitivas - 13,8/XNUMX mm.
La parte media del D20 se fija a la pluma mediante una placa de textolita de vidrio (Fig. 10, a) con unas dimensiones de 270x95x12 mm. Cada una de las bobinas L17 está enrollada en un aislante de antena de plástico del tipo A1001 con el mismo cable que en D17 (Fig. 10,6). En la Fig. 11 muestra una caja (caja de dimensiones 70x120x35 mm, fresada de textolita) con el relé V1V-1V y el método para fijarlo al D20 (soporte fácilmente extraíble). La alimentación se suministra al relé a través del conector RS4GV. Los cables de alimentación del relé se dividen en secciones de aproximadamente 2 m de largo mediante bobinas del tipo DPM-1,2 de 15 μH cada una. En su parte media, los cables están atados a un soporte transversal. Condensador C1 - K31-11-3 con una capacidad de 2000 pF.
Debido a la ubicación asimétrica de D15, se pueden inducir corrientes en la pluma, lo que provocará una asimetría adicional del patrón en el rango de 15 metros. Para evitar este problema, la parte más exterior de la pluma (desde el lado del director) de 2 m de largo está separada del resto de la pluma mediante un inserto de textolita. Se realizaron pruebas de la antena y cálculo de parámetros eléctricos en relación con su posición en el espacio libre. Si la altura de la antena sobre el suelo es superior a 20 m, sus parámetros no cambiarán mucho. Son posibles dos opciones de cálculo: lograr los máximos indicadores G y F/B posibles en alguna parte del rango y lograr la mayor uniformidad de indicadores dentro de todo el rango. En el segundo caso, en la frecuencia media del rango, la ganancia será menor en 0,2...0,4 dB. Se eligió una opción en la que los parámetros están optimizados para secciones de los rangos 14,0...14,3, 21.0...21,4 y 28,0.-28,6 MHz. Si la optimización también abarcara las secciones superiores y poco utilizadas de los rangos, esto inevitablemente empeoraría el rendimiento "abajo", en las secciones de telégrafo. Para los rangos de 12 y 17 metros, el cálculo se realizó para F/B máximo en frecuencias medias. Los resultados del cálculo se resumen en la tabla. 4. Una nota sobre los valores de los parámetros F/B marcados con un asterisco en 21,0 y 21,4 MHz. En la Fig. 12 y 13 muestran dos patrones para la misma frecuencia de 21,0 MHz, que resultan dependiendo de cuál de los relés K1 o K2 está encendido. Estos patrones prácticamente se diferencian sólo en la forma de la parte trasera (simetría de espejo). Dado que los relés se controlan rápidamente desde el panel de control por radio, las interferencias provenientes de cualquier dirección en el semiplano trasero, como se puede ver en las figuras, se pueden suprimir en 21...24 dB. A modo de comparación, en la Fig. La Figura 14 muestra el patrón a una frecuencia promedio de 21,2 MHz.
Las antenas 5VA (FORCE-12) mencionadas en la primera parte del artículo y la LPA de 13 elementos tienen parámetros eléctricos cercanos a la VMA-5. Los parámetros 5VA indicados ya se han mencionado anteriormente: ganancia - dentro de 5,4...5,9 dBd, F/B - de 14 a 23 dB, longitud de la pluma - 9,9 m, 15 elementos, 3 líneas de alimentación. En este caso, el consumo de tubos de duraluminio es: VMA-5 - 63 m (incluyendo pluma y cargas capacitivas), 5VA - unos 110 m, LPA - unos 100 m También es obvio que las dos últimas antenas tienen un viento significativamente mayor resistencia y peso.
El diseño del VMA-5 es de naturaleza experimental: todos los elementos del tubo tienen secciones finales ajustables, la longitud de los cables se ajusta en los aisladores finales y los elementos se pueden mover a lo largo de la pluma. Esto permite aclarar los datos calculados en el experimento, si es necesario.
En particular, el cálculo no tuvo en cuenta la influencia del "suelo", principalmente debido al hecho de que en el QTH del autor los parámetros del suelo difieren radicalmente en diferentes direcciones desde la antena. La antena, realizada según los datos calculados, se instaló inicialmente a una altura de 1,8 m por encima de la cumbrera del tejado de pizarra y con un ligero ajuste de las longitudes de los elementos activos (longitudes de EH20 en A20), se obtuvieron las frecuencias de resonancia. configurados en “sus lugares” usando un medidor SWR. A continuación se elevó hasta una altura de trabajo (6,5 m por encima de la cumbrera de un edificio de cuatro plantas y 25 m por encima del suelo) y se comprobaron los parámetros. La verificación principal F/B en tres frecuencias de cada rango se realizó utilizando señales de la estación de radio local UT1MQ en modo recepción. El receptor tenía habilitado el control de ganancia manual y el nivel de señal en la salida de baja frecuencia se monitoreaba mediante un voltímetro V7-37. Los valores F/B medidos estuvieron dentro de 18...30 dB. Logramos realizar un experimento interesante con Arthur (4X4DZ). En 20 minutos, ambos lados "retorcieron" sus antenas entre sí (la de Arthur era TN-11) en las cinco bandas, el resultado en ambos lados fue aproximadamente el mismo: F/B en promedio a 20 dB (4...XNUMX puntos). El valor de ROE y la banda BW están cerca de los calculados; aún no se han realizado mediciones serias de la ganancia de la antena. El diseño del VMA-5 tiene algunas diferencias con el modelo de diseño:
También debe tenerse en cuenta que las cargas reactivas en el programa se especifican como cargas puntuales, y L y C reales tienen sus propias longitudes, y esto puede afectar la precisión del cálculo. A partir del VMA-5 se desarrolló un modelo de antena de siete bandas, que también incluye dos elementos para las bandas de 30 y 40 metros. Quizás, con el tiempo, este modelo se implemente en hardware. Parte de este modelo: un elemento activo para un alcance de 40 metros (A40) ya se ha utilizado (como complemento) en la antena existente (ver Fig. 5 - foto). El A40 se basa en el A20 añadiendo una bobina con una inductancia de 20 μH y un tramo final de 1,41 m de longitud en cada uno de sus extremos (tecnología LOM). Fue necesario aumentar ligeramente la longitud de las cargas capacitivas. En conclusión, se puede observar que los relés electromagnéticos están comenzando a aparecer tanto en antenas de marca (MAGNUM 280 FORCE-12, TITAN EX, etc.) como en desarrollos de aficionados [8]. El autor agradece a Boris Kataev (UR1MQ) por su gran ayuda en el proceso de instalación de VMA-5 y a Alexander Pogudin (UT1MQ) por su participación en las mediciones. Literatura
Autor: Ernest Gutkin (UT1MA), Lugansk, Ucrania
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