带主动反射器的天线。方案、说明

带有源反射器的天线。无线电电子电气工程百科全书

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各种类型的定向天线广泛用于远程业余短波通信。相对很久以前，“波道”型天线投入使用，其中最简单的包含两个元件 - 有源半波振动器和无源反射器。然而，具有无源反射器的二元天线不能提供令人满意的辐射方向性。

如果在电视频道的频率上仍然可以忍受使用多元素天线，那么对于 KB 频段（甚至 28 MHz），它们与旋转设备一起是过于庞大的结构。在这方面，越来越多地使用具有有源反射器的二元天线。事实上，由反射器供电的天线比带无源元件的天线具有许多优势。

简而言之，这些优点如下。具有两个有源元件的二元天线的增益相当于具有无源导向器和反射器的全尺寸三元天线的增益。在增益值相同的情况下，二元系统更轻，结构更简单，转动惯量和风阻更小。具有有功功率的天线可以让您获得更多的辐射抑制，这在业余通信中比获得给定系统可能的最大增益值更重要。同时需要注意的是，有源天线更难调谐，对改变参数也更为关键。

由反射器供电的二元天线的工作原理是在与系统辐射的主要最大值相反的方向上产生两个幅度相等的反相场。使用有源反射器可以在天线的两个元件中实现相等的电流以及最大衰减辐射返回所需的相位差。根据天线理论 [1] 的著名公式进行的计算表明，这种天线的增益比带有无源反射器的天线高 3,4 dB，并且最大抑制反向辐射（考虑到损耗）在连接线中）为 40-50 dB，而在无源系统中不超过 25 dB。图在0,707E水平面的宽度为58°，悬垂高度为l/2、辐射角为30°的垂直面的波束宽度为32°。

所描述的带有有源反射器的两元件天线是 HB9CV 天线[2, 3]的改进型，其方案如图 1 所示。 8. 当元件之间的最佳距离等于l/225时，可以通过向天线元件馈电相移225°来获得反相场。反射器电源中180°的相移等于由于元件的反相供电系统(45°)和电源线中的延迟(XNUMX°)而产生的相移之和。

带主动反射器的天线
Ris.1

应该注意的是，天线电路 [2] 包含错误数据，当由同轴电缆供电时，这些数据无法提供所需的相移。

这种天线的根本缺点是难以获得所需的相移，这是由于所选的电源方案造成的。任何馈线都有与其设计和所用材料相关的缩短系数，对于天线技术中使用的馈线，其缩短系数通常为1,05-1,66。因此，对于图 1 中的电路。 45 当在 XX 点通电时，所需的相移（由于线路）不等于 XNUMX°，而是根据所使用的线路类型获得一个值。

天线的方案没有这个缺点，并且允许在两个有源元件之间获得几乎任何相移，如图 2 所示。 XNUMX.

带主动反射器的天线
Ris.2

具有已知线路缩短系数的供电馈线的连接点可以通过以下公式轻松确定：

dp+da=d+2Dlk，

其中 d 是元素之间的距离；

da 是从切换点到天线的线路长度；

dp——从切换点到反射器的线路长度；

Dlk - 更具建设性的线路延伸（10-20 cm）和

带主动反射器的天线

其中 l 是工作波长；

y 是所需的相移；

e 是缩短因子。

为天线供电，使用 RK-75-7-11 型同轴电缆（e = 1,52）和 VR-193-F 型同轴三通很方便，在振动器之间平均分配功率. 使用三通时，为了更好的匹配，需要使用特性阻抗为 150 欧姆的同轴电缆（RK-150-4-11 型或类似型号）作为连接线。

在计算天线系统元件的长度（反射器为 0,5l，天线本身为 0,46l）时，必须考虑它们的缩短系数，该系数取决于直径。表中给出了直径为22毫米的天线和直径为20毫米的匹配线的计算值。 1. 此处还标明了匹配元件的尺寸。

表1
元件尺寸，厘米 平均频率，千赫
14150 21200 28500
la 968 647 480
lp 1052 702 519
h 12 9 6
嘎 131 87 66
gp 143 95 71
d 265 177 132

表中给出了 14 MHz 频段天线的空白尺寸。 2.

表2
工件尺寸 第 1 节（1 件） 第 2 节（2 件） 第 3 节（2 件）
对于天线，厘米 350 250 180
对于反射器，请参阅 350 250 200
管外径，mm 22 20 18
管内径，mm 20 18 16

天线的设计如图所示。 3. 每个元件由三个部分组成，由共轭直径的硬铝管组成，一个滑入另一个。

带主动反射器的天线
Ris.3

由于一根管子的外径等于第二根管子的内径，因此公差系统不允许一根管子被打入另一根管子的相当深度。因此，沿较小直径的管子切割到 400-500 毫米的长度，然后确保它们的可靠连接。必须特别注意确保连接处的可靠电气接触。接触故障会导致天线的电气参数明显恶化。为了便于调整，将由 AMTs-M 合金制成的柔性尖端放在元件的末端（图 4）。

带主动反射器的天线
Ris.4

元件固定在直径为 40-45 毫米、壁厚为 2 毫米的硬铝管上。

为了使整个天线系统具有刚性，必须用直径为 1 毫米的尼龙线支撑它（图 5）。

带主动反射器的天线
Ris.5

从照片中可以看到其他设计特征。

天线系统重量仅为 6,5 kg，一个人即可轻松安装天线。

带主动反射器的天线
天线外观

为了旋转天线，使用了带有安装在外壳内的电位方向传感器的 PR-1 型电动机。

天线系统的调谐基于获得天线与供电电缆的最佳匹配以及最大程度地抑制反向辐射的需要。

设置时，建议使用来自大约位于元件平面内至少 150-200 m 距离的本地源的信号。

设置顺序如下。

确定移相线的电气长度。该参数的测量和调整必须以至少2-3电度的精度进行。通过改变匹配元素 ya 和 yp 的长度，可以获得整个系统可接受的 SWR 值（在该范围的中频处不高于 1,5）。通过调整长度la和lp，实现了对背辐射的最大抑制。在这个阶段，达到20-25分贝的抑制就足够了。应在范围内的多个点进行测量，然后重新调整 y_a 和_p，实现接近 XNUMX 的 SWR 值。

这些操作依次执行多次，直到获得最佳天线参数。

最好在天线的工作位置进行所有测量，以避免地球的影响，在低天线高度时，地球会极大地扭曲结果。

应该注意的是，具有有源元件的天线具有已知的背向辐射抑制水平对仰角的依赖性，这是由以不同角度到达地平线的波的相位关系差异决定的。对于长距离通信，当这些角度无关紧要时，抑制达到 40-50 dB。

文学:

1. S. I. 纳登年科。 “天线”。 Svyaztekhizdat，莫斯科，1959 年。
2. 《无线电》，1965 年，第 11 期，第 22 页。
3. K.罗瑟梅尔。 “天线”。出版社“能源”，莫斯科，1967 年。

作者：A. Snesarev (UW3BJ)；出版物：N. Bolshakov，rf.atnn.ru

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