高性能 VHF 天线。方案、说明

高性能 VHF 天线。无线电电子电气工程百科全书

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在过去的二十年里，无线电爱好者对 VHF 频段的密集开发导致出现了许多不同设计的天线。近年来，具有细长导线的天线得到了特殊的分布。这种天线的横越长度为几个波长，无源元件的数量达到两打甚至更多。在通过“极光”、流星雨、IC3 和月球表面在 VHF 上进行远程和超远程通信时，超短波经常使用它们。

对具有细长导线的天线的兴趣可以通过以下事实来解释：首先，其材料成本与传统“波道”的构造几乎相同，它们的增益明显更大；其次，这种天线的设计很简单，因为所有元件都安装在一个承载梁上；第三，天线与馈线匹配的相对简单性令人着迷，因为射频能量仅提供给一个有源元件。但这些天线也有一些缺点：反向辐射抑制低，随着元件数量的增加，工作频带明显变窄。

著名的法国超短波 F. Tonna (F9FT) 开发了许多有趣的 VHF 天线设计，这些天线具有扩展的横越。 天线 F9FT 具有足够高的效率，相对较小的尺寸和重量，它们没有匹配的元件。但也许他们 主要优势 - 易于重复，获得每个单独天线的相同参数（严格遵守元素的所有尺寸）。后者允许通过布置多个相同类型的天线来创建具有高增益的复杂天线系统。

F9FT天线的主要参数见表。给出的天线增益是相对于半波偶极子的。

图上。参考图1，显示了用于16米范围的2元件天线的图。它的横梁由侧面为 20 毫米、壁厚 - 1,5 ... 2 毫米的轧制方形型材或直径为 20 毫米的管道制成。固定反射器和有源振动器的横梁部分具有“燕尾”的形式（图1，b）。无源元件由直径为 4 毫米的铝线制成。使用其他材料（铜、黄铜、铝合金、双金属）不会导致天线参数明显恶化，但质量除外。图 1 显示了反射器和导向器的一种可能安装选项。 XNUMX.c。

图1（点击放大）

波阻为 75 欧姆（图 2，a）的有源振动器由直径为 5 毫米的铝线制成，波阻为 50 欧姆（图 2，b） - 由两根铝管制成直径为 12 毫米，由直径为 5 毫米的金属丝制成的铝制匹配弓连接。

图2（点击放大）

天线主要参数

参数	9元素	13元素	16元素	21元素
频率范围，MHz	144 146 ...	144 ...... 146	144 146 ...	432 435 ...
增益，分贝	11,8	12,8	15,6	16,8
水平开启角度，度	38	34	32	24
垂直张角，度	46	38	34	26
后瓣抑制，dB	15	20	22	23
最大旁瓣抑制，dB	50	50	60	40
驻波比	1,3	1,2	1,2	1,1
天线长度，米	3,3	4,0	6,4	4,6

主动振动器必须与横梁安全隔离。玻璃纤维、铁氟龙、有机玻璃等可用作绝缘材料。

图上。图 3a 和 3b 示意性地显示了 9 米波段的 13 和 2 元件天线。这些天线的具有不同波阻抗的有源振动器的设计如图 3 所示。 75，in（3 欧姆）和 50，d（XNUMX 欧姆）。

图3（点击放大）

这些有源振动器的尺寸与 16 单元天线中使用的振动器的尺寸有所不同，这是由于希望更好地将这些天线与馈线匹配。这些天线的载体横截面与 16 单元 (20x20 mm) 相同。在结构上，9 和 13 元件天线的执行方式与 16 元件天线相同。

图 4a 为 21 元天线在 70 cm 范围内的示意图，图中表示的元间距离是指使用特性阻抗为 75 欧姆的馈线的情况。使用 50 欧姆电缆馈送天线时，距离应如下所示：反射器 - 有源振动器 - 139 毫米，有源振动器 - 导向器 1 - 48 毫米，导向器 1 - 导向器 2-68 毫米，导向器 2 - 导向器 3 - 182 毫米。其余的导向器位于图中所示的距离处。对于横向，使用边长为 16,5 mm 的方形轮廓（可以使用直径为 16 ... 17 mm 的管）。所有无源元件均由直径为 4 mm 的铝线制成，并直接固定在横梁上（见图 1，c）。有源振动器（图 4b）由直径为 5 毫米的铝线制成。在连接到导线的点，它必须与导线隔离。

图4（点击放大）

乍一看，平衡振动器与非平衡同轴电缆的直接供电似乎无法产生良好的效果，因为在这种情况下，其两端的电压比约为 2:3。而这必然会导致形成垂直极化的辐射，从而恶化天线增益及其辐射方向图。但实验表明，这种方式给天线馈电是可行的，但有源振子的输入阻抗必须与供电馈线的波阻抗一致，并且有源元件与横梁可靠隔离。在这种情况下，几乎所有提供的射频能量都由有源振子辐射到周围空间，大量无源元件很好地形成了严格沿其轴线的天线辐射图的主瓣。图上。图 5 和图 6 显示了 16 米波段的 9 单元 F2FT 天线的水平和垂直辐射方向图。

高性能 VHF 天线
Ris.5

高性能 VHF 天线
Ris.6

以获得更多的权力。相同类型的天线组合成一个系统。通过将相同类型的天线数量增加一倍，系统增益可以增加 2.5 dB。只有在天线之间的距离最佳且后者的相位严格的条件下才能达到最大值。 16 单元 2 米天线和 21 单元 70 厘米天线的最佳距离为 2l。图 7 显示了天线系统的布局选项。

图7（点击放大）

例如，如果需要与特性阻抗为 75 欧姆的馈线、具有阻抗为 75 欧姆的有源元件的两个天线的天线系统配合，则必须执行以下操作。两个天线的振动器通过三通连接，同轴电缆段（阻抗为 75 欧姆）长度为 l / 2 的倍数（l1 \u2d l2 \u1,2,3d cpl / 50，其中 n \u4d XNUMX ,XNUMX, .... s 是电缆缩短系数），带有四分之一波变压器后者由特性阻抗为 XNUMX 欧姆、长度为 cl / XNUMX 的同轴电缆制成。

为了天线系统的正确相位，同轴电缆段的中心导体连接到 A 点（见图 7）。

匹配四个相同类型的天线非常容易（见图 7，c）。在这种情况下，使用具有相同波阻抗（50 或 75 欧姆）、长度为 l1=l2=l3=l4=spl/2, l5=l6=cl/4 的电缆段。

图 7d 显示了组合两个天线的变体，这导致了具有圆极化的辐射方向图。在通过地球的业余无线电卫星工作以及接收从月球表面反射的信号时，使用此类系统是有利的。两根天线相互垂直安装在同一个横梁上，同名振动器尽可能靠近地固定。

用于匹配特性阻抗为 75 ohms 的同轴电缆段（l1=sp1l/4, l2=sp2l/2，其中 n1=1, 3, 5,...；n2=1,2, 3,... ; l2 -l1=l/4) 和 50 欧姆 (l3=cl/4)。

这种圆极化天线系统具有与单个天线相同的增益。

最后，一些实用的建议。为了方便和快速地组装天线系统，建议提供带有 SR-75 和 SR-50 型高频连接器的匹配电缆段，并使用 HF 三通连接它们。这样的节点很容易受到降水的影响。如果没有指定的连接器，可以仔细焊接电缆段，并且可以用聚苯乙烯或环氧树脂覆盖接头。建议将所有固定螺钉安装在横梁的下侧并在上面涂漆。元件的管子从末端用尼龙帽或橡胶塞封闭。建议将电缆连接点放置在尼龙杯中的振动器中。为了防止长横梁弯曲，它们可以用斜杆以通常的方式支撑。对于系统中布置的所有天线，后者的长度必须相同。

文学

3 年第 1983 号电台，第 18-20 页

出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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