430 MHz 的高性能天线。方案、说明

430 MHz 高性能天线。无线电电子电气工程百科全书

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在分米波范围 (DCW) 内，建议使用具有尖锐辐射方向图的高性能天线，原因如下。天线的高方向性显着增加了通信线路的能量潜力，从而可以增加通信范围或降低发射机功率。后者不仅在经济上是有利的，而且因为在 DCV 范围内难以获得高发射功率。

此外，由于天线的高方向性，降低了接收设备受到外来干扰的可能性。最后，高方向性天线可以减少在同一频段工作的几个相距很近的通信系统的相互影响。天线增益与其方向特性直接相关，c。在一定程度上补偿了沿通信线路传播过程中射频能量的损失。随着通信者之间距离的增加，传输信号的电平会降低，因此需要使用越来越多的定向天线。这种天线可以通过将几个方向性相对较弱的天线组合成一个系统（阵列）来构建。考虑到它们的方向特性，阵列中包含的单个天线应相对于彼此以最佳距离定位。

在小于最佳距离的情况下，阵列中的天线将未被充分利用，并且阵列的方向性因子 (DRC) 将变得不可能。大于最佳距离的距离是不切实际的，因为在这种情况下，整个天线装置的尺寸不合理地增加并且其方向性特性恶化（主瓣变窄并且旁瓣增大）。使用方向性 = Do 的单个天线的有效表面 Seff 的概念，大致选择各个阵列天线之间的距离。

塞夫=（多尔²)/4p；

其中 l 是波长。

将该表面有条件地表示为边长为 a=l/2Sqr(Do/p) 的正方形，可以将阵列中天线的电中心沿边为“a”的正方形的顶点放置。在这种情况下，有效表面 S^peff 天线阵列将大约等于 n * Seff，其中 n 是阵列中包含的天线数量。很明显，天线阵列的增益值取决于 Do 的值（每个天线的增益）和组成阵列的单个天线的数量。随着这个数量的增加，阵列天线的共模电源以及与馈线匹配的技术难度增加。减小工作波长会加剧这些困难，并且在所考虑的频率范围内，它们已经非常明显了。构建多元件天线阵列的一个关键点是其元件的选择 - 单个天线。该元素应该结构简单并具有非周期性特性。在业余条件下制作天线阵列时，后一种质量尤其必要，因为很难制作出大量具有高识别度的单天线。单个天线没有明显的谐振特性，因此可以在不对整个阵列造成太大损害的情况下，在制造天线部件时允许偏离指定尺寸。图1所示的之字形发射器可以用作这种元件。该图显示了频率范围为 430-440 MHz 的辐射器尺寸。

高性能 430 MHz 天线
Ris.1

发射器由八块相同的实心金属板制成，这些金属板以任何方式（焊接、螺栓或铆钉）固定在一起。在天线 a - a 的馈电点用螺栓或铆钉固定时，需要安装镀锡黄铜花瓣用于焊接馈线。通过发射器的这种设计，在其点 b-b 将有电流波腹，因此，零电压。因此，发射器可以通过金属架通过点 b-b 固定在反射器上，并且配电馈线可以通过这些点之一，而不会违反天线的电气对称性。因此，不需要制造和使用任何特殊的平衡装置。来自点“b”的配电馈线具有零电位，沿着发射器的两个板铺设到其电源点，并在那里焊接到它。为了使发射器更强，可以在点 a-a 之间放置一个介电板。

发射器的简单设计使其具有高识别度的多重生产。该辐射器的方向性因子和TWV（行波系数）对频率的依赖性很小，在工作波长范围内几乎不会发生变化。因此，辐射器的设计及其非周期特性满足了对天线阵元的要求。构建天线阵列的下一步是在阵列中放置元件以及选择它们之间的距离。在给定波长范围内，带有反射器的 Z 字形辐射器的 E 和 H 偏振平面中的辐射模式几乎相同。这允许将晶格的元素沿着边长约等于 0.9l 的正方形的顶点放置。为了天线阵列的成功运行，有必要对其进行适当的馈电并与主馈线协调阵列的元素。在这种情况下，供电系统最好保证阵元的同相辐射和提供给它们的功率相等。从图2可以理解用于所述天线阵列的供电系统的工作原理。

高性能 430 MHz 天线
Ris.2

该图显示了四个锯齿形辐射器，其导体从馈入点同相激励。在这种情况下，配电馈线 1 和 2、3 和 4 成对并联连接，而 in-in 点处的对本身则串联连接。这允许在第一个近似值中，在点 c-c 处恢复每个单独的配电馈线输入处可用的输入电阻值，从而确保为四个发射极供电的馈线的相同程度的匹配，即馈线供电一个发射器（KBV ~ 0,6 -0,7）。提供给 I-V 电源点的电压的相位相对于彼此偏移 180°，因此，为了正确调整发射器的相位，有必要人为地创建额外的 180° 相移。例如，可以通过在散热器的右侧铺设配电馈线 1 和 3，在左侧分别铺设馈线 3 和 4 来实现这种转变。自然，从馈电点 in-c 到发射器 aa 的馈电点的配电电缆的电气长度必须相同。图上。图 3a 为节点 A 中 XNUMX 条配电馈线安装同轴电缆的结构实现。

高性能 430 MHz 天线
图 3.a

节点 A 的电缆连接非常简单，无需进一步解释。只应牢记连接导体的长度应尽可能小，焊点应极其准确。节点 A 安装在绝缘板上，必须将其移离桅杆 40-50 毫米。作为四个发射器的主馈线，您可以采用 75 欧姆同轴电缆（最好是 RK-3）或 300 欧姆两线制电缆。在第一种情况下，电缆必须通过平衡装置连接到电源点 c - c，其一般视图如图 3，b 所示。

高性能 430 MHz 天线
图3.b

该设备由两根直径相等的导体组成，在距离电缆中心导体连接点 173 mm 处短接在一起。平衡装置的其中一根导体的作用由主馈线的屏蔽编织层来完成，另一根则使用黄铜管。用g-g点，平衡装置连接到节点A的v-v点。平衡装置的导体必须固定在节点A的介电配电板上，使来自馈线的机械力不会传递到激励点v - c 并且不要断开它们的接触。当使用波阻抗为 300 欧姆的两线制线路作为主馈线时，另一个 U 形弯头连接到平衡装置（如下图 3，b）。

使用由电缆 RK-3 或 RK-1 制成的馈线，无需打开 U 形弯头。 U 形弯头将电阻值增加四倍，在使用双线线路的情况下提供必要的电阻转换和平衡。波阻抗为 300 欧姆的两线制线路可用铜线制成。为了固定线路的电线，应在其上固定柱子，将 PK-3 电缆的聚乙烯绝缘层切成约 10 毫米长的小块。线路导线上的绝缘片用绝缘胶带成对固定在一起（图 4）。

高性能 430 MHz 天线
Ris.4

进屋前，应将两根线的末端在 e-d 点连接到另一个 ET 弯头，如图 4 所示。四辐射器天线阵列的装置和尺寸，其方案如图2所示，如图5所示。

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Ris.5

该光栅的方向性因子约为40。发射器所在框架的设计如图6所示。它由安装在桅杆上的四个水平导轨和两个垂直导轨组成。

高性能 430 MHz 天线
Ris.6

如果发射器由足够刚性的材料制成，则可以省略垂直板条。为了增加天线阵列的方向性，建议使用反射器。反射器选项之一如图 7 所示。

高性能 430 MHz 天线
Ris.7

它由两条水平导轨组成，其边缘固定有两段直径为2-3mm的天线软线或裸铜线。直径为 0,5-1 mm 的横向导体连接到构成反射器壁的天线软线（或电线）上。反射器使用两个支架安装在桅杆上（图 7）。它应该尽可能轻。图 8 显示了带有反射器的四个发射器阵列的总体视图。

高性能 430 MHz 天线
Ris.8

安装光栅时，应准确对准通讯员。桅杆的拉线不应交叉，更不应接触天线阵列辐射器的导体。如果这些家伙跑在天线网的前面，那么它们必须由几个部分组成，它们之间有绝缘体。绝缘子之间的距离应为 150 毫米左右。两线制线路的线材可以平行于桅杆，但不得接触。在拐点处，它们可以固定在绝缘体上。但是，要努力保证两线制线路的导体在紧固和弯曲（最好是平滑的）过程中不会发生强烈变形。因此，例如，它们不能像照明网络的电线那样缠绕在绝缘体上。从图中可以看出，四个发射器的天线阵列的尺寸都比较小。通过进一步增加四倍，可以将光栅的方向性因子增加到大约 150-160。

为晶格元件选择的电源方案使得这很容易做到。图 9 显示了 16 个单元的天线阵列的馈电方案。如果我们将每四个发射器视为一个元素，则它类似于图 2 中的图。图 9 中所有具有 in-in 和 in'-in' 馈电点的节点都按照比赛 3 中所示的方式执行。带有巴伦的 75 欧姆同轴电缆和使用 ST 弯头的两线 300 欧姆线都可以连接到 B'-B' 点作为主馈线。电源线的安装需要特别注意，因为任何一个电源节点的平衡装置末端连接不当都会导致整个天线阵列出现异相。图 9 还显示了四组曲折辐射器本身的电源点的配电电缆布局。

高性能 430 MHz 天线
Ris.9

您可以在框架上安装一个由 16 个发射器组成的网格，如图 10 所示。在这里，也并不总是需要垂直板条。天线反射器以上述方式制成。

高性能 430 MHz 天线
Ris.10

实施馈线系统的要求得到充分保留。对系统调整的彻底性及其机械刚度的要求越来越高。天线具有相对较高的方向性。其辐射图在半功率水平的张角约为 16°。因此，不希望出现从对应方向的偏差和超过 ±4° 的仰角。

作者：K. Kharchenko；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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