Антенна "восьмерка"
06.08.2017 05:45| Уголок радиоконструктора |
Антенна относится к классу петлевых антенн с продольным (максимумы в плоскости антенны) излучением с вертикальной поляризацией. Разрабатывались, как альтернатива промышленным коллинеарным антеннам на магнитном основании для сотовой связи диапазона 900мгц. Серийные образцы высотой 16см сравнивались на стенде и в условиях эксплуатации на крыше авто с коллинеарными антеннами высотой 70см с заявленным усилением 7,15дби и имели преимущество в 8...10дб при собственном усилении 5,15дби (3дб). Анализ причин этого полностью подтвердил результаты сравнения.
Антенну можно представить как прямоугольник со сторонами 0,4 х 0,7 λ, скрученный за боковые стороны в восьмерку до перекрещивания верхней и нижней сторон. В точке перекрещивания подключен кабель.
В горизонтальной плоскости формируется почти круговая диаграмма направленности в виде сплюснутой восьмерки с узкими и глубокими провалами по бокам, достигающими -70...-100 дб в расчете и до 30 дб у реальной антенны в условиях застройки и наличия переотраженных сигналов, принимаемых с направлений вне провала диаграммы.
В плоскости, перпендикулярной к плоскости антенны, поля левой и правой рамок противофазны, суммарное поле в этой плоскости отсутствует, поэтому отсутствует и влияние металлической мачты на антенну и такое явление, как подъем вверх диаграммы направленности из за наводимых в мачте токов, непредсказуемый у круговых антенн без точного моделирования мачты и приводящий иногда к потере в уровне сигнала наземной связи до 20 дб.
Несмотря на внешнее сходство с "зигзагами" Харченко, восьмерка в принципе отличается от них ПРОТИВОФАЗНЫМ питанием рамок, своими свойствами и отсутствием влияния на нее мачты. При практически равном с "зигзагами" усилении ширина лепестков в два раза шире, 110...120 градусов за счет того, что у "восьмерки" лепестки сплюснуты по вертикали и захватывают почти весь круговой сектор обзора 120х2=240 градусов, а у "зигзагов" сплюснуты по горизонтали и их сектор обзора вдвое меньше, 55х2=110 градусов из 360и. На обьемных диаграммах (слева "восьмерка", справа "зигзаги") это наглядно видно.
09 07 2006г.
Периметр каждой из сторон около 1 λ. Ширина антенны может быть разной, от 0,2 до 0,7 λ От нее зависит входное сопротивление, по мере увеличения ширины оно растет от 12,5 Ом при ширине 0,2 λ до 60 Ом при 0,6 λ, далее начинает немного падать. Диаграмма направленности при этом немного расширяется, от 105 до 120 гр и соответственно уменьшается усиление от 3,7 дб до 2,4 дб.
КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ АНТЕНН 145 МГц
|
Для антенны 145 МГц понадобятся две медные, латунные или оцинкованные стальные трубки длиной около 1,2...1,4 м и диаметром от 8 до 16 мм. Модели ниже для трубок диаметром 8 мм. Трубки накладываются с обоих сторон гетинаксовой пластины толщиной 6...12 мм и закрепляются на ней U-образными шпильками из 4 мм латуни (стали, что хуже). Вместо шпилек можно применить скобы шириной 10...15 мм из листовой латуни 1 мм. Концы трубок соединены пайкой с боковыми стронами из прутка или трубки 3...5 мм из меди, латуни или оцинкованной стали. Антенна крепится к мачте с помощью четырех Г-образных уголков из полос мягкой латуни или алюминия толщиной 1,5...2 мм и шириной 10...20 мм, закрепленных в боковые отверстия на пластине. Размеры шпилек, скоб, пластины, её толщины и крепежных отверстий на ней зависят от диаметра трубок и угла, под которым скрещены трубки. Поперечный размер пластины должен быть выбран так, чтобы длина участков трубок, лежащих на её поверхонсти, была достаточной для жеской фиксации, но не чрезмерной, ибо при этом растет ее влияние на частоту антенны. Обычно для этого достаточно, чтобы их длина была около 10 диаметров трубок.
При разметке пластины выберите угол между трубками чуть больше указанного ниже, таким, чтобы во время впайки боковых сторон в торцы трубок, их пришлось бы немного сжать чтобы создать растягивающее усилие на боковые стороны для их прямолинейности. Г-образные полосы для крепления пластины к мачте должны быть такой длины, чтобы зазор между мачтой и трубкой был не менее 6 мм. При этом к мачте должна быть обращена сторона пластины, на которой расположена трубка с подпаянной оплеткой. Кабель, как и мачта, находится в плоскости минимума поля антенны и наведенный ток очень мал, но его все же желательно защитить от затекающего тока 1/4 волновым стаканом или тремя-четырьмя ферритовыми кольцами. |
 |
|
Восьмерка 50 Ом
Трубки 8 мм, длина 1384 мм, боковые стороны пруток или трубка 5 мм, длина 804 мм. Угол между трубками 71° Восьмерка 33 Ома для питания кабелем 75 Ом Трубки 8 мм, длина 1216 мм, боковые стороны пруток 3 мм, длина 916 мм. Угол между трубками 98° Питание через 1/4 λ трансформатор из кабеля 50 Ом, включенный между антенной и кабелем снижения 75 Ом. Восьмерка 25 Ом для стека х 2 на кабель 50 ом Трубки 8 мм, длина 1176 мм, боковые стороны пруток 3 мм, длина 980 мм. Угол между трубками 113° Интервал в стеке 1,8 метра. От антенн к точке соединения пайкой в тройник с фидером 50 ом идут кабели 50 ом RG 58 длиной 3/4 λ. Они работают как трансформаторы 25 в 100 Ом, после сложения которых получаем 50 Ом. Восьмерка 37.5 Ом для стека х 2 на кабель 75 ом Трубки 6 мм, длина 1248 мм, боковые стороны пруток 3 мм, длина 884 мм. Угол между трубками 90° Интервал в стеке 1,8 метра. От антенн к точке соединения пайкой в тройник с фидером 75 ом идут кабели 75 ом РК75-4-11 длиной 3/4 λ. Они работают как трансформаторы 37,5 в 150 Ом, после сложения которых получаем 75 Ом |
12 02 2016 г. "восьмерка" с согласованием шпилькой
Сама "восьмерка" конструктивно делается точно также, только точки питания закорачиваются П-образной шпилькой длиной 50...150 мм. Чем она короче, тем больше повышается входное сопротивление. У обычной 25 Омной восьмерки диаграмма 90 + 90 гр и усиление 3,7 дБ Она согласовывется длиной шпильки до нужного входного сопротивления на частоте, где его реактивная часть нулевая. Это надо контролировать по частотному графику, она будет на 1...2 МГц в стороне от 145 МГц. Останется только смасштабировать назад на 145 МГц и округлить цифиры. Полоса по КСВ несколько сужается, но остается вполне достаточной.
Восьмерка 50 Ом согласование шпилькой В данном примере КСВ по краям диапазона (144 и 146 МГц) без шпильки 1,1 входное 25 Ом, со шпилькой 1,25 и входное 50 Ом. |
Восьмерка 436 мгц 50 ом
Антенна выполнена из двух заготовок по 800 мм медной, латунной или оцинкованной стальной проволоки 3 мм, согнутых в виде буквы Z и закреплена на квадратной пластине из гетинакса 6 мм с помощью проволочного бандажа. Торцы соединить пайкой через трубку, согнутую из жести. Длина заготовки дана с запасом, лишнее откусить после формовки и закрепления на пластине, причем так, чтобы между торцами получился зазор 5 мм, это даст возможность менять периметр и соответственно частоту антенны в небольших пределах.
Габариты 0,3 х 0,3 м. В полосе 432...440 мгц G 3.1 дб; КСВ 1,1...1,2.
Х диполь 50 ом
Та-же "восьмерка,только в нижних углах (можно в верхних) провод с трубкой не закорочены. Плод не сразу обнаруженной ошибки при работе в MANNA с"восьмеркой". Вобщем то-же самое, только не столь остры провалы в диаграмме. В то-же время это уже не рамочная антенна, а диполь, причем горизонтально расположенный симметричный диполь, имеющий подавляющее преимущество вертикальной поляризации (отношение V к H поляризации по мощности 20 к 1). При почти тех же, как у"восьмерки" свойствах, входное сопротивление в 1,5...2 раза больше.
Полузигзаги Харченко Для сравнения с "восьмеркой".
Усиление 4 дб. Габариты 1.4 х 0.7 м. При тех же габаритах и усилении диаграмма имеет как и восьмерка тоже два лепестка, но по 52 градуса, т.е. в два раза уже по горизонтали, что для работы с вертикальной поляризацией весьма существенно хуже.