Журнал Радио 1 номер 1971 год.

Журнал Радио 1 номер 1971 год. ЭФФЕКТИВНАЯ УКВ АНТЕННА Инж. И. НИКЕЛЬБЕРГ

Для служебных и любительских радиосвязей широко используются УКВ. Радиосвязь на УКВ имеет следующие преимущества: независимость от погоды, времени суток, года, малый уровень помех, небольшие габариты аппаратуры и антенн. Служебные радиосвязи на УКВ осуществляются с помощью подвижных, переносных и стационарных радиотелефонных станций. Они применяются на строительстве, в сельском хозяйстве, на нефтепромыслах, в лесхозах, на транспорте. В городах радиотелефонными станциями оборудуют автомашины скорой медицинской помощи, пожарные и аварийные автомашины, такси.

В качестве антенн обычно применяют вертикально расположенные четвертьволновый несимметричный или полуволновый симметричный вибраторы.

Диаграмма направленности вертикального вибратора в горизонтальной плоскости имеет форму окружности, что позволяет с успехом использовать его для установления связи в любом направлении вдоль земной поверхности. В вертикальной плоскости антенна имеет главный максимум излучения, расположенный вдоль земной поверхности, что особенно выгодно в случае низко расположенных антенн, столь характерных для подвижных объектов. Наиболее удобной в конструктивном отношении антенной подвижного объекта является четвертьволновый штырь. Увеличение напряженности поля в пункте приема возможно путем применения передающих антенн, создающих еще более направленное излучение в вертикальной плоскости. Одним из известных путей создания таких антенн для стационарных радиостанций является конструирование многоярусных коаксиальных антенн. Их усиление в 2,5≈3,5 раза больше, чем у вертикального симметричного вибратора. Для сравнения диаграммы направленности в вертикальной плоскости этих антенн изображены на рис. 1. На рис. 2 показана коаксиальная антенна, которая состоит из трех симметричных вертикальных полуволновых разрезных вибраторов I, II и III, расположенных на общей вертикальной мачте.

Каждое из плеч вибраторов имеет длину около λ/4, где λ ≈ средняя длина волны рабочего диапазопа. Вибраторы выполняют из металлической трубки с наружным диаметром 12≈30 мм* Коаксиальный кабель проходит внутри плеч б ≈ е. Центральная жила и внутренняя изоляция кабеля непрерывны по всей своей длине. Центральная жила припаяна к плечу а в точке 2. Оплетка кабеля оканчивается в точке 3 и имеет разрывы между точками 6 ≈ 7 и 10 ≈ 11. В точках 3, 6, 7, 10, 11 она припаяна к трубкам. Вибраторы также могут быть выполнены из оплетки кабеля этой же или другой марки, для чего снятую с кабеля оплетку следует надеть в виде чулка на наружную изоляцию фидера. Применение вибраторов из оплетки кабеля делает антенну более легкой, а при отсутствии трубок и избытке кабеля ускоряет ее изготовление.

Центральная жила кабеля и плечо а могут быть рассмотрены как одиночный провод конечной длины. В таком проводе устанавливается стоячая волна тока с узлом на конце. Волна, распространяющаяся по плечу а, не испытывает укорочения. Волна, распространяющаяся в коаксиальном кабеле, укорачивается (расчет коэффициентом укорочения см. в журнале ╚Радио╩, 1964, ╧ 7, стр. 31≈32). Ввиду отсутствия оплетки кабеля между точками 6 ≈ 7 и 10 ≈ 11 волна здесь не испытывает укорочения, однако из-за малой длины участков (50 ≈ 70 мм) с достаточной для практики точностью этим можно пренебречь. Плечи б, в, г, д питаются следующим образом. Под влиянием тока центральной жилы на внутренней поверхности оплетки наводится ток, который попадает и на наружную поверхность трубки. Ток, наводимый на внутренней поверхности оплетки, противофазен току центральной жилы. При выходе на поверхность трубки ток меняет свое направление на 180╟ и в точках питания антенны становится синфазным с током центральной жилы. Ток плеча а является продолжением тока центральной жилы, ток плеча е ≈ продолжением тока внутренней поверхности оплетки фидера.

Известно, что синфазно питаемые и расположенные на одной линии вибраторы создают излучение, концентрированное в узком пучке, лежащем в плоскости, проходящей через эту линию. Для синфазного питания полуволновых вибраторов I, I и III расстояние между вибраторами выбирается равным длине волны в кабеле λк. Задачу симметрирования антенны решают плечи вибраторов б ≈ е, каждый из которых совместно с наружной поверхностью оплетки образует известный в радиотехнике симметрирующий ╚стакан╩.

Входное сопротивление одного полуволнового вибратора равно 75 ом. С увеличением числа последовательно питаемых вибраторов входное сопротивление антенны несколько падает и при трех вибраторах достигает 50 ом. Поэтому для питания антенны можно применить стандартные коаксиальные кабели с волновыми сопротивлениями 75 или 50 ом.

Общая длина антенны L (расстояние между точками 1≈12) равна где N ≈ число симметричных полуволновых вибраторов антенны. На длинноволновом участке УКВ диапазона общая длина антенны может достигать больших размеров. Если это создает конструктивные неудобства, то можно ограничиться двумя вибраторами I и II при некотором уменьшении усиления.

Мачту антенны изготавливают из дерева или другого непроводящего материала. Трубки крепят на изоляторах. Кабель между точками 4 ≈ 5, 8 ≈ 9 крепят к мачте с помощью скобок. В точках 3, 6, 7. 10, 11 оплетку кабеля раскладывают равномерно по всей поверхности среза трубки и припаивают к ней. Промежутки 2 ≈ 3, 6 ≈ 7, 10 ≈ 11, а также зазоры между трубкой и кабелем в точках 4, 5, 8, 9. 12 герметизируют пластилином. Отверстие 1 закрывают пробкой и также герметизируют.

Пример расчета антенны

Задание. Рассчитать трехъярусную антенну для работы в диапазоне 144 ≈ 146 Мгц.

Применим трубку с наружным диаметром D=28 мм и внутренним d=25 мм. Определяем длину плеча вибратора с учетом укорочения , где к ≈ коэффициент укорочения, зависящий от отношения длины волны к диаметру трубки λ/D. Значения этого коэффициента даны в таблице.

Интерполируя, находим к= 0,95. Следовательно,

Выбираем кабель РК-50-7-12 с волновым сопротивлением 50 ом и наружным диаметром 11,2 мм. Внутренняя изоляция кабеля ≈ из полиэтилена, имеющего ε=2,5.

Определяем расстояние между точками питания вибраторов:

Длина антенны:

Описанная антенна была сконструирована и опробована на длинноволновом участке УКВ диапазона. Результаты эксплуатации в течение ряда лет подтвердили ее эффективные свойства.

ЛИТЕРАТУРА:
Б. Ф. Дубровин, ╚Радиотелефонная связь с подвижными объектами╩ , Госэнергоиздат, 1956 г.
И. П. Жеребцов, ╚Техника метровых волн╩, из-во ДОСААФ, 1955 г.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 1 номер 1971 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.