Elektrycznie skrócona antena pętlowa. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Anteny VHF

Komentarze do artykułu

W wielu praktycznych przypadkach wymiary anteny, współmierne do długości fali, są niedopuszczalnie duże. Dlatego opracowano elektrycznie skrócone (małe) anteny. Istotne jest również to, że antena jest jedynym elementem, który emituje lub odbiera energię elektromagnetyczną. W artykule omówiono jeden z wariantów takich anten, elektrycznie skróconą antenę pętlową. Eksperymenty przeprowadzono na częstotliwościach 14, 27 i 430 MHz.

Antena pętlowa ma najlepsze właściwości, gdy obejmuje największy obszar na danym obwodzie, czyli jest to okrągła ramka. Ale dla wygody rozważań przejdźmy do kwadratowej ramki i pionowej polaryzacji emitowanych (odebranych) fal (ryc. 1a).

Współczynnik kierunkowości (DAC) kwadratowej ramki o obwodzie e = λ (λ to długość fali) w wolnej przestrzeni w porównaniu z dipolem półfalowym wynosi 1,35 dB przy rezystancji rΣ = 100 Ohm [1].

Pionowo spolaryzowaną pętlę kwadratową można traktować jako składającą się z dwóch półfalowych pionowych dipoli załadowanych na końcach (obciążenie pojemnościowe) i oddzielonych ćwierć długości fali. Nie ma promieniowania w górę iw dół, ponieważ prądy w przewodach poziomych ramy znoszą się nawzajem. Rozkład prądu I i napięcia U wzdłuż przewodu ramy pokazano na ryc. 1b. Punkty A i C, obecne antywęzły, są punktami o potencjale zerowym. Gdy antena jest podłączona do szczeliny w punkcie A, jeden dipol jest zasilany prądem, a drugi - w punktach B i D - napięciami przeciwfazowymi. Charakterystyki promieniowania ramki znajdującej się w wolnej przestrzeni, w płaszczyźnie pionowej i poziomej, przedstawiono na rys. 1 c, d i mają kształt zbliżony do charakterystyki promieniowania dipola półfalowego [2].

Skracanie elektryczne anteny pętlowej można przeprowadzić poprzez zwiększenie obciążenia pojemnościowego dipoli poprzez włączenie antynodów napięciowych, czyli w punktach B i D, pojemności, co dodatkowo zmienia fazę napięcia w tych punktach o 180° (ryc. 2, a). Nazwijmy tę antenę skróconą anteną pętlową złożoną z dwóch półramek.

Prąd w obwodzie ramy płynie teraz tylko w jednym kierunku (ryc. 2, b), tj. Prądy w przeciwnych przewodach ramy okazują się skierowane przeciwnie względem siebie. Oznacza to, że nie ma promieniowania w kierunku prostopadłym do płaszczyzny kadru, tj. charakterystyka promieniowania jest w przybliżeniu kołem w płaszczyźnie pionowej i „ósemką” w płaszczyźnie poziomej (ryc. 2, c, d). Jeśli za analog tej anteny weźmiemy dwa dipole półfalowe o przeciwnych kierunkach równych prądów, to zysk w płaszczyźnie poziomej względem kołowej charakterystyki promieniowania wynosi 3,8 dB [1].

Zatem ta antena swoimi właściwościami zbliża się do anteny magnetycznej - anteny o stałym rozkładzie prądu wzdłuż konturu pętli i promieniującej głównie składową magnetyczną pola elektromagnetycznego w strefie bliskiej.

Rozważana antena ma cztery punkty o potencjale zerowym: A, C - antywęzły prądu i B, D - punkty środkowe odległości między okładkami kondensatorów - węzły napięcia. W związku z tym antena może być zasilana w pobliżu tych punktów. Najprościej jest zastosować dopasowanie w kształcie litery T przy zasilaniu z antywęzła prądowego (rys. 3, a) [2] lub pojemnościowy dzielnik napięcia przy podłączeniu do węzła napięciowego (rys. 3, b) [1].

Przybliżone parametry obwodu łączącego można określić na podstawie poniższych rozważań.

• Początkowo ramkę o wybranym obwodzie e < λ dostraja się do rezonansu przy częstotliwości roboczej f za pomocą dwóch identycznych kondensatorów o pojemności 2C i mierzy się współczynnik jakości nieobciążonej ramki Q.
• Impedancja falowa anteny pętlowej jako obwodu LC wynosi PA=1/(2πfC).
• Współczynnik włączenia linii elektroenergetycznej o impedancji falowej rl do obwodu anteny, w oparciu o warunek, że po dopasowaniu współczynnik jakości obwodu jest zmniejszony o połowę, k = (PAQ / Рl) 1/2.
• Odległość między punktami połączenia łącznika w kształcie litery T et= e/k.
• Elementy dzielnika pojemnościowego Cn = kC, C' = 4C·k / (k-2).
• Jeśli podłączysz linię elektroenergetyczną do szczeliny w ramie w punkcie A, wówczas rezystancja wejściowa rin = Pa / Q.
• Odporność na promieniowanie ramy [3] rΣ = 80π2(2πSp/λ2)2, gdzie Sp jest polem ramki, lub dla ramy okrągłej rΣ=20π2(e/λ)4.

Znana jest inna wersja elektrycznie skróconej anteny pętlowej - dipol półfalowy z obciążeniem pojemnościowym, złożony w ramę (ryc. 4, a). Aby zaimplementować tę antenę, obwód pętli musi być mniejszy niż połowa długości fali. Punkty o potencjale zerowym - punkt A i środek odległości między płytkami kondensatora C (ryc. 4, b). Charakterystyka promieniowania w przybliżeniu pokrywa się z charakterystyką promieniowania anteny pętlowej złożonej z dwóch półramek. Linia energetyczna jest podłączona w pobliżu punktów o zerowym potencjale, tak jak ma to miejsce w przypadku anteny pętlowej z dwiema półramkami.

Skrócona antena pętlowa złożona z dwóch półramek charakteryzuje się bardziej równomiernym rozkładem amplitudy prądu wzdłuż przewodu pętlowego w porównaniu z anteną pętlową z ciągłą pętlą, dlatego przy tych samych obwodach ma dużą rezystancję promieniowania rΣ i, w rezultacie wyższa sprawność ηA (sprawność). Wzmocnienie według danych pomiarowych sięga 3 dB przy e/λ = 0,2.

Badanie skróconej anteny pętlowej złożonej z dwóch półramek przeprowadzono przy częstotliwościach 14, 27 i 430 MHz.Dla częstotliwości 14 MHz kwadratowa ramka wykonana z drutu miedzianego o średnicy 2 mm miała obwód e = 0λ, pojemność 2C = 22 pF, współczynnik jakości ramki nieobciążonej Q = 100, rezystancja promieniowania rΣ = 2 Ω, rezystancja wejściowa w prądowym antywęźle rin = 10 Ω, sprawność ηA - 0,1 i szerokość pasma 0,3 MHz. Do podłączenia kabla o impedancji falowej Pl = 50 Ohm zastosowano pojemnościowy dzielnik napięcia składający się z kondensatorów C = 47 pF i Cn = 510 pF, a długość odcinka przewodu ramki dla dopasowania w kształcie litery T eτ = 160 mm. Wyważanie przeprowadzono za pomocą pierścienia ferrytowego i kilku zwojów kabla koncentrycznego [2]. Antena służyła jako odbiornik pokojowy do monitorowania pracy radioamatorów. W niektórych przypadkach udało się obniżyć poziom sygnałów zakłócających ze względu na symetrię anteny, która tłumi zakłócenia w trybie wspólnym oraz obecność „zer” w charakterystyce promieniowania.

Dla częstotliwości 27 MHz wykonano kilka anten z dwóch półramek o obwodach e = (0,1 ... 0,5)%. W przypadku rozważanej anteny pętlowej rezystancja promieniowania spada bardzo silnie wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru. Zależy to od kwadratu powierzchni (lub czwartej potęgi obwodu okrągłej ramy). Dlatego dla anten pętlowych o obwodzie e < 0,1 A rezystancja promieniowania jest znacznie mniejsza niż rezystancja strat, a szerokość pasma anteny jest określona tylko parametrami obwodu LC anteny. Dla anteny pętlowej o obwodzie e > 0.2 A. odporność na promieniowanie staje się współmierna do odporności na straty, współczynnik jakości zaczyna spadać, a szerokość pasma i wydajność anteny rosną. Ponadto przy zasilaniu anteny należy dążyć do tego, aby środkowe części wibratorów, tj. Antywęzły prądu, były wolne od elementów łączących. Dlatego pojemnościowy dzielnik napięcia jest lepszy niż dopasowanie w kształcie litery T.

Antena ramowa 430 MHz miała wymiary 36x22 mm i została wykonana z posrebrzanego drutu miedzianego o średnicy 1,5 mm. Pojemności 2C składały się z kondensatorów trymerowych 1...5 pF. Zastosowano asymetryczne dopasowanie w kształcie litery T. Oplot kabla o Pl = 50 Ohm został podłączony do punktu zerowego - prądowego antywęzła, oraz rdzenia centralnego - w odległości 10 mm od niego. Szerokość pasma obciążonej anteny wynosi 4,5 MHz, wydajność 0,05 ... 0,1.

Rozważana antena pętlowa jest symetryczna, nie wymaga przeciwwagi, ma zerowe punkty potencjałowe (co pozwala na zastosowanie konwencjonalnych metod zasilania), może być regulowana za pomocą kondensatorów zmiennych, jest mało wrażliwa na obecność obiektów dielektrycznych i słabo przewodzących w bezpośrednim sąsiedztwie i nie zawiera indukcyjnych elementów dopasowujących. Dla danego obwodu największą skuteczność ma najkrótsza okrągła antena pętlowa, składająca się z dwóch półramek, zasilana przez pojemnościowy dzielnik napięcia z możliwie najmniejszymi stratami w materiale ramy i kondensatorach.

literatura

1. Devoidere John. Niskie pasmo DXingu. Amerykańska Liga Przekaźników Radiowych, Inc. - 1987, s. 266.
2. Grigorov I. Praktyczne projektowanie anten. - M.: DMK, 2000, 352 s. muł,
3. Grechikhin L. Elektrycznie małe anteny: możliwości i złudzenia. - Radio, 1992, nr 11, s. 8-10.

Autor: N. Turkin, St. Petersburg

Zobacz inne artykuły Sekcja Anteny VHF.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Niemcy i Wielką Brytanię połączy kabel wysokiego napięcia o mocy 1,4 GW 29.07.2022 Podjęto kolejny krok w kierunku budowy kabla wysokiego napięcia o mocy 1,4 GW łączącego Niemcy z Wielką Brytanią. Konsorcjum 20 pożyczkodawców pod przewodnictwem Europejskiego Banku Inwestycyjnego (EBI) zgodziło się przeznaczyć 400 mln euro (406,5 mln USD) na projekt połączenia międzysystemowego NeuConnect, warte 2,8 mld euro łącze prądu stałego wysokiego napięcia łączące Niemcy z Wielką Brytanią. "Konsorcjum inwestorów jest kierowane przez francuskiego inwestora Meridiam, Allianz Capital Partners i japońską Kansai Electric Power" - podał w oświadczeniu EBI. Oprócz EBI istnieją inne banki, zwłaszcza Brytyjski Bank Infrastruktury i Japoński Bank Współpracy Międzynarodowej (JBIC). Budowa projektu powinna rozpocząć się jeszcze w tym roku, a zakończenie planowane jest na 2028 rok. Przeważnie kabel podmorski będzie miał długość 725 km, moc 1,4 GW i napięcie stałe 525 kV. Połączy on obsługiwaną przez Tennet stację konwertorową w pobliżu Fedderwarden w Niemczech do brytyjskiej sieci National Grid za pośrednictwem stacji konwerterowej na wyspie Grein. Stacje konwertorowe zbuduje niemiecki koncern Siemens, a kabel ułoży producent kabli Prysmian. We wrześniu 2020 r. Tennet i National Grid ogłosiły porozumienie o współpracy w celu zbadania możliwości podłączenia holenderskich i brytyjskich farm wiatrowych do systemów elektroenergetycznych obu krajów za pomocą podwodnych kabli elektrycznych zwanych interkonektorami. Zgodnie z warunkami umowy o współpracy, dwaj operatorzy sieci zbadają rozwój wielozadaniowego połączenia międzysystemowego (MPI), aby połączyć do 4 gigawatów brytyjskiej i holenderskiej morskiej energii wiatrowej jednocześnie między brytyjską i holenderską siecią energetyczną, zapewniając dodatkowe 2 GW mocy.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Plankton w bursztynie

▪ Las został wycięty - pojawił się krater

▪ SpaceX zabierze astronautów na Księżyc

▪ 1,8-calowy dysk SSD SAS

▪ Pióra w bursztynie

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Wskazówki dla radioamatorów. Wybór artykułu

▪ artykuł Idź na wiatr. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czy biblioteki istniały w starożytności? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Pakowanie plecaka. Wskazówki turystyczne

▪ artykuł Przetwarzanie promieniowania słonecznego na prąd elektryczny. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Ładowarka USB do akumulatorów LiIon. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024