缩短的甚高频天线。 无线电电子电气工程百科全书

无线电电子与电气工程百科全书 / 甚高频天线

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Z. Benkovsky 和 ​​E. Lipinsky 所著的《短波和超短波业余天线》[1]一书是许多无线电爱好者的桌面参考书。 在偶极子甚高频天线部分，其作者区分了三个主要组：宇田八木型缩短天线、宇田八木型细长天线以及其元件由偶极子天线制成的天线系统。

参考实践，作者遵循以下规则：如果需要增益为 6 ... 8 dB 的天线，建议使用缩短的天线，其长度为（l) 小于波长 (λ)。 这种天线可以包含两个到五个元件。 正确制作的两元件天线的增益为 3 ... 4 dB，三元件天线 - 4 ... 6 dB，五元件天线 - 6 ... 8 dB。

在实践中，通常是折衷设计才能获得最大结果，这就是导向天线“波通道”类型（已经提到的 Uda-Yaga 天线）。 这些天线没有特殊的收集线，而是一组元件：有源和无源振动器 - 一个反射器和一个或多个导向器，它们安装在穿过组成元件的零电势点的一个公共底座上。 这种类型的天线非常紧凑，并且以相对较小的尺寸提供相对较高的增益和其他可接受的参数。

文献中公开了具有不同数量的元件组合及其布置的此类天线的大多数变体的描述。 在所有类型的天线中，它们是最容易在工业层面全面实施的，也是无线电业余爱好者高效的“自制产品”。

反过来，不仅赫兹振动器被用作单个元件，而且俄罗斯发明家的元件 - Nadenenko 偶极子和 Pistol-Korsa 环形振动器或环形天线及其解释。

该文章的作者引起了无线电爱好者的注意，一种更有效但尚未正确呈现的天线设备非标准技术解决方案，偏离了使用同质有源元件的做法。 妥协不仅可以是由经典振动器复杂合成的天线系统，还可以是组成它们的振动器。

这正是所提议的设备——三角环天线（TLA）。 它既可用作独立天线，也可用作复杂天线设备的一部分。 它由不同类型的环形振动器组合而成。 在这种情况下，根据所使用的频率范围，天线可以是电线或刚性结构，或者制作在印刷电路板上。 所提出的技术解决方案是通用的，不仅可以由无线电业余爱好者使用，而且可以在无线电通信以及广泛的办公室和家庭无线网络和其他无线电系统中操作达厘米范围的专业天线设备中使用，其中天线具有需要单向辐射。

对合成新天线的可能性进行比较研究的起点可以是众所周知的对称形式，即位于同一平面内并具有联合端部的两个平行线性导体，即 Pistohlkors 环形振动器 [2]。

平行导体形成对称的半环——振动器的肩部相对于穿过线性导体中间的对称轴。 它们的总长度与波长（λ_奴隶），肩部长度约为其四分之一（0,25λ_奴隶）。 环形振动器的电源节点是其中一根线状导体中间部分的导体端部，第二根导体中间的零电位点提供了装置的紧固，而无需使用绝缘子。 具有所有正特性的环形振动器具有等于XNUMX的增益和在垂直于平行导体的平面中的各向同性辐射图。

已知将环形振动器变换成周长等于波长（λ_奴隶），与环形振动器相比，具有更低的输入阻抗和更高的增益。 “各种形状框架的参数”表中的数据证实了这一点，在圆形的情况下，增益等于 3,49 dB [3]。 与环形振动器相比，类似设计的环形天线提供垂直于环形平面的轴向辐射的双向方向性。 由于更大的孔径（天线网设计的空间“捕获区域”），它们的增益有所增加。

同时，已知更复杂的天线装置与多个同构框架有源振动器的组合。 例如，Kharchenko 设计的锯齿形天线（Z 形天线）采用两个三角形或菱形框架，提高了效率。 这些天线臂的导体长度相当于 0,25λ_奴隶，并且它们的总长度与 λ 相当_奴隶。 同时，在传统同相振动器阵列的情况下，其中馈电点对的数量等于阵列中包括的振动器的数量，在它们与供电馈线的协调中出现困难。 Z 天线有一对馈电点，馈线直接连接到该馈电点 [4]。 与传统的经典振动器天线阵列不同，锯齿形天线网的导体的特殊空间间距由单个集成电源节点供电，馈线直接连接到该节点，形成一种平面同相阵列和特殊的电流激励在它的导体中。

锯齿形天线的导体中的电流激励特性确保了天线以一种明显的极化类型和扩展的工作频带进行操作。 平面天线增加的孔径提供了高增益，具有沿其轴、垂直于框架平面的双向辐射方向性，以及周长等于 λ 的振动器的并联连接_奴隶，到电源节点将天线的输入阻抗降低到与所使用的射频同轴电源电缆的波阻抗相称的值。

如图所示。 1 环形和框架振动器的非标准组合提供了一种新的三角环形天线的实现，但已经是单侧辐射。 同时，所提出的创新技术解决方案的其他特征值得特别关注。

米。 1.环形和框架振动器的非标准组合

与缩短的偶极天线相比，ROV 沿纵轴的尺寸更小，增益更高。

该设计对天线装置的所有导体的辐射进行了研究。 ROV接收和发射方向一侧的第一个环形振动器制成等腰三角形，顶部有馈电点，底边长0,4λ_奴隶 边长 0,3λ_奴隶 每个。 第二个环形振动器采用 Pistohlkors 环形振动器的形式，其线性导体的长度与 λ 相当。_奴隶。 环形振动器放置在同一平面上，并且三角形振动器侧面的导体与电源节点的连接是交叉的，即异相的。 具有刚性结构的同轴电力电缆，例如，在导体的管状版本中，通过零电势点（即 Pistohlkors 环形振动器的线性未切割导体的中间）来铺设输入。 在电源节点中，电缆编织层部分连接到一个导体的末端，中心芯连接到另一个导体的末端。

天线的工作原理如下。 当高频发生器(参见图1)连接到电源单元7的电源点“a”和“b”时，电流流动与电路电阻成反比。 在导体2中，由于框架振动器3的输入电阻比环形振动器1低，因此相对于导体5和6流过的电流增加，但由于两个间隔很近的导体4和2，后者的辐射将增加。同时，由于在环形振动器5中，导体6和1彼此靠近，并且在等腰三角形4中，导体5连接在边交叉的边6的导体之间。 ，则导体 4 和 5 中的电流将同相，但相对于导体 6 存在相位差。这确保了交叉切换、电流的相位近似，类似于反射器和有源振动器或有源振动器和宇田八木天线的第一任主任，但完全是由于传导电流，与无源天线振动器宇田八木中的感应电流相反，即较弱的电流。 考虑到环形振动器1和2的导体在空间上分开相当于3λ的距离的事实_奴隶，从导体2到等腰三角形的高度并且是平行的，则天线阵列的辐射导体的形成的空间系统产生沿着轴8的电磁场的定向辐射，垂直于这些导体的位置。

除此之外，对称设置但与该轴成一定角度的导体3中的电流也将电磁场辐射到空间中，但是相对的纵向分量和单侧定向的横向分量的相互补偿集成到总辐射电磁场中。 因此，与具有连接线的辐射系统相比，在所提出的技术方案中，所有导体2、3、5和6都参与电磁场的辐射，从而总体上提高了系统的方向系数和效率。它的运作。

为了在建模和随后的尺寸归一化过程中简单明了，在 MMANA 程序（图 2 和图 3）中以 300 MHz（波长 - 1 米）的频率模拟了所提议天线的操作。 长度相当于0,2λ的注塑机_奴隶，具有扇形方向性，其辐射图案在振动器的导体平面内和与其垂直的平面内具有不同的宽度，并且增益增加。 前向与后向辐射之比表征了与两倍导线长度的六元件 Uda-Yaga 天线相对应的改进的空间选择性。 两个振动器的零电位点都可以连接到接地金属载杆，提供 ESD 保护和防雷保护。

米。 2. 天线操作，在 MMANA 程序中建模，频率为 300 MHz，波长为 1 米

米。 图 3. MMANA 程序中建模的天线操作，频率为 300 MHz，波长为 1 米

对于在 144 和 432 MHz 业余无线电频段上使用天线，本书作者考虑的缩短的两元件天线的配置和尺寸比例的直观比较 [1]（图 4）与建议的 ROV 版本（图 5）和带有内部安装导向器的 ROV（图 6）。 表格中总结了这些天线的参数数值，并且以图形方式，最清楚地以辐射方向图的形式显示了电气特性（分别为图7-9）。

米。 4. 缩短的二元天线

米。 5. 缩短的 VHF 天线

米。 6. 内装导向器的喷油器

米。 7. 天线图案

米。 8. 天线图案

 
米。 9. 天线图案

独立天线形式的设计的实际实现类似于重复描述的两元件天线“波通道”，只是将环形振动器部署到振动器装置的平面中。

表

具有导向器的天线版本的制造也与所描述的类似地进行。 在环形振动器和线性振动器之间放置一根附加导体，严格遵守其横截面、安装位置和长度。 如果使用其他材料，则必须在 MMANA 程序中模拟天线功能的初步检查。

表中所示天线的 MMANA 程序文件可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/07/maa.zip 下载。

文学

1. Benkovsky Z.，Lipinsky E. 短波和超短波业余天线：Per。 来自波兰语/埃德。 O.P.弗洛洛娃。 - M.：无线电和通信，1983 年。 - 480 页，病态。
2. 甚高频天线。 在下面。 编辑。 G.Z.艾森伯格。 在2点第 1 部分 - M .：通讯，1977 年，第 169 页。 13.5，图。 XNUMX。
3. Grigorov I. N. 关于天线。 - M.：DKM 出版社，2009 年，p。 66-69。
4. Kharchenko K. P. VHF 天线。 - M.：IP RadioSoft，2009 年，第 79 页95-51，图。 63、XNUMX。

作者：V. Milkin、N. Kalitenkov、V. Lebedev、A. Shulzhenko

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