骨架缝隙天线：神话与现实。方案、说明

骨架缝隙天线：神话与现实。无线电电子电气工程百科全书

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从国外业余无线电文献来看，缝隙骨架天线在20 MHz以上的频率上很流行。在发表的文章中，试图回答这个问题——文献中所述的定向作用系数在多大程度上符合现实。

在有关VHF天线的书籍中，已经多次描述了所谓的骨架缝隙天线，所有出版物无一例外地报道了其极高的参数、大的方向性因子（CND）、宽频带和易于调谐。天线的想法是由 J. Ramsey 于 1949 年提出的[1]，其设计如图 1 所示，借鉴于[2]。天线的有源元件由三个平行的半波偶极子组成，彼此叠置三层。为了减小天线的尺寸，上下偶极子的末端向中间偶极子成直角弯曲并与其连接。他们对他感到兴奋。

中间偶极子被分开并连接到匹配的四分之一波长双线线路，该线路同时用于安装反射器。反射器被制成单个振动器形式的波通道，其电长度略大于半波。天线的波长尺寸和缩短系数 k 的值（取决于导体（管）d 的直径）如图 1 所示。 400. 通过沿两线移动馈电点 XX，可以将天线的输入阻抗从零（反射器附近）更改为约 XNUMX 欧姆（在有源元件附近的 YY 点处）。

骨架缝隙天线：神话与现实

有源元件中的电流分布如图 2 所示。 XNUMX. 可以看出，电流的波腹（最大值）正好位于单元水平部分的中间，形成三层同相系统。在有源元件的垂直部分，电流很小并且彼此相向。另外，电流节点有四个，因此远区垂直部分没有辐射。回想一下，在远区，天线方向图几乎完全形成。到远区的距离是几个波长。它越大，天线的方向性因子就越大。

骨架缝隙天线：神话与现实

骨架缝隙天线的有源元件也可以被视为两个正方形，由一侧和馈电点组合而成。然而，与两个全尺寸正方形相比，缝隙骨架天线的有源元件的周长稍小，这可能是由于元件的垂直导体之间的电容的缩短效应。 K. Kharchenko [3] 提出了一种类似的天线，但其中两个正方形从角落供电并通过馈电点组合。

简单的骨架缝隙天线的反射器效率不够高。通过使反射器与有源元件完全相同（采用相同的三层振动器设计的形式）可以消除此缺点。元件之间不再可以放置两根导线，但没有人费心将它们在每个元件的平面中绘制到下部水平振动器中间的零电势点。

修改后的结果如图所示。 3.元件本身的尺寸保持不变，并且有源元件和反射器之间的距离减小到0,18。这种天线还有一个优点。通过沿着两线移动短路跳线，元件可以将其调整到所需的频率，并且通过移动反射器跳线，可以轻松地将天线调整到最大方向性因子或前后辐射比率。

骨架缝隙天线：神话与现实

对于[2 和 4] 中描述的这种两元件天线，报告的增益异常高，为 14...16 dB！如果第二本书不是一本严肃的出版物，那么你仍然可以摆摆手，不认真对待这个数字。但这本书整体来说非常好，几乎没有错误。当然，它的作者无法测试其中给出的所有许多结构。因此，如果这是一个错误，那么它很早就出现在其他一些版本中，现在很难找到原始出处。很明显，同相振动器系统应该比单个振动器提供更高的效率，但问题是多少？尽管在第[2]页中。 100，据说天线“......实际上是一个六元件三层同相”，但振动器彼此非常接近，而且也缩短了。这必然会降低效率。因此，问题多于答案。此外，笔者熟悉的无线电爱好者原本打算建造这样一个射程为10米的天线，并且已经准备好在材料上花钱，但现在它并不便宜！

为了得到SOI问题的清晰、准确的答案，在432 MHz频段进行了实验。元件按照图 3 弯曲。 1,5、将直径为XNUMXmm的漆包铜线，焊接连接，并将闭合跳线和电缆连接安装处的线路导体剥去绝缘层。整个结构组装在一个由干燥的薄板条制成的木框架上。电源线从电源点沿着连接有编织层的两线导线垂直向下延伸，并直接连接到标准信号发生器的输出。带有探测器和微安计的半波偶极子用作场指示器。它位于距离天线几米的三脚架上。天线还固定在一个原始的旋转支架上，可以改变其方向。

天线的调谐非常容易和快速，正好达到主方向的最大辐射。根据 432 MHz 频率下的所示尺寸，调谐天线的闭合跳线与两线线路底部的距离如下：对于反射器 - 43 mm，对于有源元件 - 28毫米。到 50 欧姆电缆连接点的距离为 70 毫米。

当调整到最大方向性时，会检测到一个小的后瓣。通过调整反射器，几乎可以完全抑制它。侧面、上下没有辐射。

方向性增益，更准确地说，是天线的增益，等于方向性和效率的乘积，确定如下：该指标标记了天线在主方向上产生的信号电平，然后代替天线，用一半位于空间同一点的波偶极子连接到电力电缆。来自发生器的信号电平增加到足以在指示器上获得相同的读数。发生器衰减器计数的信号电平的变化在数值上等于天线相对于半波偶极子的增益。对于该天线，结果为 7 dBd。相对于各向同性（全向）发射器，它将多出 2,15 dB，约为 9,2 dBi。

请注意分贝名称中的字母 d 和 i - 在有关天线的文献中，通常以这种方式指示相对于哪个辐射器测量方向性。半功率辐射方向图的宽度在水平面（方位角）中约为 60°，在垂直面（仰角）中约为 90°。利用这些数据，可以用另一种方式计算方向性因子：天线辐射的立体角等于与图宽度相对应并以弧度表示的线性角的乘积。我们得到的值约为 1,5 球面度。同时，各向同性天线的辐射立体角为 4π，即 12,6 球面度。根据定义，增益是这些立体角的比率，为 12,6/1,5 = 8,4 或 9,2 dBi。

在两种方法确定的方向性值之间取得如此良好的一致性后，作者决定不再需要测量任何东西，并带着一丝失望，再次相信天线技术不会发生奇迹。尽管如此，该天线工作得非常好，并且尺寸较小（330 MHz 频段为 120x120x432 毫米），可提供非常不错的增益。

文学

Rothammel K. Antennenbuch。柏林： DDR 军事出版社，1989 年。
业余无线电台的 Sheiko V.P. 天线。 - M.：DOSAAF，1962 年。
Kharchenko K. VHF 天线。 - M.：DOSAAF，1969 年。
Rodionov V. M. 传输线和 VHF 天线。 - M.：能源，1977 年（MRB）。

作者：弗拉基米尔·波利亚科夫 (RA3AAE)

查看其他文章 部分甚高频天线.

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