低频段的定向接收天线。方案、说明

低频段定向接收天线。无线电电子电气工程百科全书

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160 米和 80 米低频段的运营商不断努力改善其电台的接收效果。问题在于，有效发射的天线（例如，高垂直桅杆）在接收时会收集太多干扰。接收天线的效率并不重要，因为低频段的信号和干扰水平都很高，而且使用低噪声晶体管前置放大器并不困难。

铁氧体磁性天线在这方面并不是很好，尽管它确实具有一定的方向性，其辐射方向图 (RP) 中具有双纽线形式的两个零（类似于“八字形”）。铁氧体天线必须安装在干扰水平较高的室内。外部环形天线在这方面要好一些，但它的 RP 是相同的，最多只能让您通过将 RP 指向零来衰减来自远程本地源的干扰。

真正的定向低频接收天线是饮料行波天线 (TWA)，它是一根数个波长长的导线，位于离地面较低的位置。然而，很少有无线电爱好者能够建造多个半公里长、向不同方向延伸的天线！

基础工作 [1] 讨论了在 VLF 和 LW 范围内创建抗干扰定向接收天线的问题。特别是，已经表明，环路和“静态”（垂直全向）天线的组合会产生心形图案。由于某些方向的接收信号减弱，干扰水平明显下降。

EWE 天线。与上述相关，关于一种名为 EWE [2] 的天线的 WA2WVL 的发表引起了人们的极大兴趣。它的尺寸和高度较小，但具有非常好的 RP，接近心形。大约一年之内，许多短波爱好者建造了 EWE 天线，并获得了好评，WB2P 建议使用四个这样的天线，在馈电点组合起来，以在不同方向上切换 RP。在下一篇出版物 [3] WA2WVL 中，通过构建如图 1 所示的天线来使用这一想法。 XNUMX.

定向低频接收天线

接收机通过50欧姆同轴电缆通过变压比为1的匹配变压器T3与天线连接，因此天线侧馈线的输入阻抗增加9倍，达到450欧姆。借助四个继电器（图中显示了其常开触点），将四个朝向所需方向的天线之一连接到变压器。

每个天线都是一个高 3 米、长 15 米的矩形，其中一个垂直边连接有变压器，另一边连接有电阻。变压器和电阻的第二端子接地。该设计与饮料天线的较小版本非常相似，唯一的区别是天线的尺寸比波长小得多。另外，最大接收能力是在变压器一侧，而不是电阻一侧。

考虑到其他三个断开连接的天线的存在，计算出的天线方向图如图 2 所示。 400：a——在垂直平面内； b——水平方向。这种模式对于所有此类天线来说都是典型的，包括下面描述的天线。通过精确选择，可以最大程度地抑制来自电阻器后面、侧面的接收。电阻器的阻值可以从 XNUMX 欧姆到几千欧姆不等。该天线非常宽带，其方向图和输入阻抗保持在四倍以上的频带内。由于效率低，天线不能很好地进行传输。

定向低频接收天线

在作者的版本中，天线安装在五根木杆上，并使用锤入地下约1,2m的金属管进行接地，作者声称，由于天线的阻抗较高，接地电阻实际上不会影响其性能。手术。变压器T1缠绕在直径约12,5mm、磁导率为850的铁氧体环上。该绕组包含11匝对折成三的电线。将所得的三个绕组串联起来，如图所示。 1，XW1馈线的同轴连接器连接到第一个分接头。

稍后，作者在距离第一个天线系统约60米处建造了另一个类似的天线系统，并将其作为相控天线阵列，在160米的范围内获得了更大的方向性因子（DPC）。有关这方面的更多信息在[3]中有描述。

镜框 K9AY。 Gary Breed (K9AY) 通过对低频业余频段的定向接收天线进行试验并在计算机上对天线进行建模，提出了一种非常紧凑的设计，即在一根桅杆上升起两个负载框架 [4]。借助安装在桅杆底部的继电器，可以将心形图案切换到四个不同的方向。四个波束长度为 12 m 的 EWE 和 K9AY 框架的天线系统尺寸比较如图 3 所示。 XNUMX. 框架本身是三角形的，但正如作者报告的那样，形状和尺寸并不是太重要。在桅杆底部，框架接地，可提供防雷保护并降低干扰水平。接地棒成功地用作桅杆的底座，但最好由绝缘材料制成。

定向低频接收天线

一帧的草图如图 4 所示。 7,5、顶点高度4,5m，边画1,5m，角部高度XNUMXm，如图所示，挂顶点就可以完全不用桅杆通过树枝（例如，用绳子）来连接天线系统。使用框架角上有孔的螺母绝缘体很方便。框架电线的下端也借助螺母绝缘体被拉到接地杆，绑扎绝缘体后剩余的电线端部被发送到带有继电器和与所述类似的匹配变压器的防水盒中多于。

在解释天线的工作原理时，作者指出其与射频和微波技术（特别是驻波比计）中广泛使用的定向耦合器的相似之处。如果EWE天线是半框天线，其回线是地，那么K9AY环路就是全框天线，但它们的工作原理非常相似。天线对传入电磁场的电 E 分量和磁 H 分量做出响应。

对于场的电气部分，天线的行为类似于短垂直天线，在馈线连接点产生一些电压。正如您对垂直天线所期望的那样，电场方向图是全向的。

磁场 H 的磁性分量的情况有所不同：穿过天线平面，它会产生围绕框架周边循环的电流。流过负载电阻的电流也会产生一些电压，该电压加起来就是来自场 E 的电压。如果波来自馈线连接点的一侧，则两个电压都会累加。如果波来自负载电阻器一侧，则电压会被减去，因为穿透框架的场 H 的方向是相反的。

通过改变负载电阻的阻值，可以平衡两个电压，使它们相等。在这种情况下，DN 采用带有单个零的心形曲线的形式。来自终端电阻的信号衰减可能超过 40 dB，超过信号强度标度上的 6 个 S 单位！

RP 零点不在地平面内，但如计算机模拟所示，根据天线配置和土壤特性，RP 零点会升高 20 至 55° 的角度。短而高的环路在仰角 30...40° 处提供零 DN。这有助于减弱来自本地站的 QRM。

K9AY 天线的一个重要且必要的部分是接地。根据土壤参数，可能需要稍微调整负载电阻的阻值。地面不必像饮料天线那样有损耗。即使在完全导电的地面上，框架也是有方向性的。这意味着天线几乎可以在任何土壤条件下工作。

在文章 [3] 发表后的评论中，W6FA 报告称，所有负载环形天线的鼻祖应被视为同一个 Harold Beverage，他于 1938 年获得了类似天线的专利，比他著名的“波天线”晚得多，或者，正如现在所说的，行波天线。 Beverage 的专利描述了一种完整的环形天线，其运行不需要接地，并且具有大约 700 欧姆的负载电阻，放置在与馈电点相对的位置。这种宽带天线原本应该用于电视接收。

天线旗、锦旗等。无线电业余爱好者使用计算机程序对天线进行密集建模，导致出现了许多与所描述的类似的天线 [5]。天线是位于垂直平面上的三角形、正方形、矩形或菱形框架。这些环形天线的可能配置如图 5 所示。 400. 浅色圆圈表示源（接收器），深色圆圈表示电阻为 900 欧姆及以上的负载电阻，通常约为 XNUMX 欧姆。获得的阻抗与天线的输入阻抗大致相同。定向模式 - 心形，接收方向 - 来自源头。

定向低频接收天线

对于旗形天线 (Flag) 160 米范围内的操作，三角旗 (Vympel) 和钻石 (Diamond) 的两个版本的高度均为 4,3，长度为 8,8 m。德尔塔天线（Delta）的高度为5,2，长度为8,4 m。

与 EWE 和 K9AY 环路相比，这些天线有一个显着的区别 - 它们不需要接地，尽管它们位置相对较低，距地面约 2 m 的高度。将高度降低到0,3 m对天线的特性影响很小。

天线有不同的版本和尺寸，例如，JF1DMQ 将尺寸缩小到 1 x 5 m，天线在 80 米和 40 米的距离上也能正常工作。尤其是业余无线电爱好者注意到这些天线的低噪声水平。

作为一个例子，考虑 FO0AAA 用于 160m 接收的三角形“delta”[6]。下部水平线长8,54 m，距地面0,9 m。三角形框架的高度为距底线5,2 m（距地面6,1 m）。总共需要大约 22 m 的直径为 1,63 mm 的电线。框架下角包含一个 950 欧姆负载电阻和一个电源变压器，将 50 欧姆馈线电阻转换为 950 欧姆。

在1830 kHz频率下，前向/后向辐射比优于40 dB，而与各向同性辐射器相比，天线的增益仅为-34,5 dB，这表明效率较低，需要将低噪声前置放大器与该天线结合使用。

该框架安装在一根绝缘桅杆上，“三角洲”的下端被拉伸在帐篷钉上。天线的定向非常简单：通过重新排列钉子。

总结审查，我们可以说，一种新型的低噪声、小尺寸的接收定向宽带天线已经出现，可供业余无线电爱好者使用。

文学

饮料 H. H.、赖斯 C. W.、凯洛格 E. W. 波浪天线。一种新型高指向性天线。 -AIEE 交易，1923 年，卷。 42，p。 215-266。 nrcdxas.org/articles/aveAntenna.pdf。
孔茨 F，WA2WVL。这个 EWE 适合你吗？ - QST，二月。 1995 年，第31-33。
孔茨 F，WA2WVL。更多 EWEsforyou。 - QST，一月。 1996 年，第32-34。
Breed G. K9AY 端接环 - 紧凑型定向接收天线。 - 九月 QST 1997 年，第 43 页。 46-XNUMX。
昆宁汉姆 EW，K6SE。旗帜、三角旗和其他与地面无关的低频段接收天线。 - QST，2000 年 34 月，第 37 页XNUMX-XNUMX。
www.eham.net/articles/806。

查看其他文章 部分高频天线.

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