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多频段定向天线。 无线电电子电气工程百科全书

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无线电电子与电气工程百科全书 / 高频天线

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许多无线电爱好者梦想拥有多频段定向天线。 有许多已知的技术解决方案可以创建这样的设计,但并非所有技术解决方案都可以在业余条件下轻松复制。 本文作者提请读者注意他自己的紧凑型五频段定向天线的实现版本。

适用于 5 个频段(10 - 20 米)甚至 7 个频段(10 -40 m)的定向旋转高频天线是当前的业余无线电设计。 大多数生产业余无线电通信天线的世界领先公司的产品系列中都有多种五频段天线,这些天线的特性和价格各不相同。 通常,每家公司都使用自己经过验证的标准方法来实施多频段。 例如,FORCE 12 使用不同范围的元件交替排列(型号 XR5、5VA)、MOSLEY - 大量谐振陷波器(PRO-67、PRO-96)、HY-GAIN - 中的对数周期有源元件与“陷阱”导向器 (TN-11) 组合,TITANEX - 各种对数周期线天线。 这项新颖性是由 SteppIR 公司提出的 - 其天线元件根据位于下面的微处理器设备的命令,在机电驱动器的帮助下改变其尺寸。

所提出的文章简要讨论了创建 MDA(多频段天线)的标准方法的主要优点和缺点,并描述了其自己的版本,该版本允许在 20 米的三元件 VK(波通道)范围内使用吊杆长度小于6 m,即可获得五频段(10、12、15、17和20米)天线。 单元总数为16个,在不使用梯子的情况下将单元之间的相互影响降至最低。 每个范围内天线的特性实际上对应于三元件 VK (!)。 该变型的特点是,在两个真空继电器的帮助下切断的 20 米范围导向器的部分被用作 10 米和 15 米范围导向器。 该天线采用五频段有源元件和简单的匹配电路,无需切换即可用一根电缆为其供电。

应用MDA的特点

为了分析 MDA,使用了文献中给出的数据和使用天线建模计算机程序 MMANA[1] 进行的计算。

通常,在开发此类天线时,他们会努力获得与某些频段上的两元件或三元件 VC 相对应的特性,因此您应该首先确定这些特性。 我们将使用 MMANA 中采用的符号:

  • Gh——自由空间中天线相对于半波偶极子的增益(以下称增益),单位为分贝(dBd);
  • Ga 是关于各向同性辐射器的增益 (dBi)。 Ga=+2,15;
  • Za = Ra + jXa - 天线输入阻抗;
  • Front-to-Back 或 F/B - 前/后比。 数值上等于以分贝表示的方向性图案 (DN) 前瓣值与 180 ± 60 度扇区中最大后瓣值的比率。 为了使F/B真实反映天线对相对较近站点的陡峭波束(信号)的衰减能力,在50米、20米和17米范围内,采用40度仰角(仰角)进行计算。度,其余的;
  • SWR 是驻波比。 以后我们会使用大家更熟悉的符号SWR;
  • BW1,5 和 BW2 - SWR 不超过 1,5 且 SWR 不超过 2 范围内有源元件的工作频率带宽。由于程序同时确定这两个值,因此可以方便地输入指标 BW=BW1,5 .2/BWXNUMX。

我们来计算一下三元素 VC 的特性。 这可以针对任何频率来完成。 假设 f = 28,3 MHz (X = 10,6 m),工作频段为 600 kHz (28,0...28,6 MHz),导体半径 r = 10 mm。 优化天线时,参数SWR、Gh、F/B的权重系数分别取0,3; 0,3 和 0,4。

我们将计算三个选项:

  1. 最佳(有条件)VC,有源元件和无源元件(反射器和导向器)之间的距离 Sar=Sad =0,17X = 1,8 m;
  2. Sar = Sad = 0,14X = 1,48 m 处的 VC 缩短;
  3. Sar = 0,11X = 1,8 m,Sad = 0,22X = 2,33 m 处的拉长 VC。

计算条件 - 天线位于自由空间,F/B 确定为零仰角。 计算数据总结于表中。 1、斜杠分隔的三个数字分别对应工作频段的开头(28MHz)、中间和结尾处的参数值。 在计算 BW 时,我们从在天线输入端使用匹配装置 SU 的事实出发,它在平均频率下提供 SWR = 1。 该表第四行给出的数据将在“不同频段上无源 VC 元件的相互影响”部分中进一步讨论。

多频段定向天线

当计算出的频率改变时,工作频带的宽度也成比例地改变。 例如,在 f = 14,15 MHz 时,参数 G 和 F/B 将与表中相同。 1,但在 0,3 MHz 频段。 此外,BW 值将减少 2 倍(假设元素的半径将按比例增加,即 2 倍)。

缩短的元素

大多数情况下,缩短是通过在每个元件臂中包含一个电感器来实现的[2]。 在这种情况下,元件的许多特性都会恶化,主要是它们的宽带。 线圈 C0 匝之间的寄生电容可以对工作频带变窄做出切实的贡献。

例如,线圈的 L = 10 µH 和 C0 = 2 pF。 在频率 f = 28 MHz XL = coL = j1760 欧姆且 Xc = 1/ωС = -j2664 欧姆时。 L 和 C0 并联电路的电阻将为 Xn = j[1760x(-2664)/(1760-2664)] = = j5187 欧姆。 事实证明,考虑到C0的影响,“线圈”的无功电阻实际值增加了5187/1760=2,95倍(损耗电阻也相应增加),电路的等效电感也增加了。 XLeq = 10x2,95 = 29,5 μH。 由于 C0 的存在而出现的主要问题是,随着电路电感电阻的增加,当从一个工作频率移动到另一工作频率时,其变化率也会增加。 因此,在 C0 为零的线圈的情况下,当工作频率改变百分之一时,XL 线圈的电阻也会改变百分之一,对于我们的电路来说,变化已经大得多 - 大约5%。

显而易见的结论是容量C0应该尽可能小。 这是通过在小直径框架上单排缠绕电线(最好是小节距)来实现的。 这是实验数据。 绝缘直径为 1,55 mm、框架直径为 23 mm、匝数 n = 41(绕组匝数)的 MGTF 线圈测得的电感 L = 13 µH,品质因数 Q = 260。使用 GIR,谐振电路的频率由 LCD 确定(结果等于 fn = 42 MHz),并通过计算 (MMANA) 获得值 C0 = 1,1 pf。

用同一条线在直径为 50 毫米的框架上制作另一个线圈。 她的数据是n = 20,L = 19 μH,Q = 340,f0 = 25MHz,C0 = 2,13pF。

带梯子的偶极子

让我们考虑一个设计用于在 10 米和 15 米频段运行的偶极子,其双频段功能是通过使用调谐到较高频率 f1 = 28,5 MHz 的谐振 LC 陷波器来确保的。 在15米范围的频率下,阶梯Xt的电阻本质上是感性的,其值由Lt和St的值决定(St包括C0)。 显然,电容器 C 的存在将以与匝间电容 C0 相同的方式影响偶极子 BW 的宽带。

我们首先计算谐振频率 f1,5 = 1(偶极子 28,5)和 f1 = 2 MHz(偶极子 21,2)的单个全尺寸偶极子的带宽 BW2,然后计算双频段陷波天线的带宽 BW1。 我们将对陷阱电容器的电容值 - 2、3 和 15 pF(电感 25_t 分别为 35、1 和 2,08 μH)的陷阱电容器(陷阱 1,25、陷阱 0,89 和陷阱 150)的三个选项进行计算,其质量为线圈系数 Q = 15,导体半径 r = 2 mm。 计算结果如表所示。 XNUMX. 括号中的数字显示陷波天线​​在该频段上的全宽偶极子带宽的百分比。

多频段定向天线

计算表明,这种天线在宽带方面明显劣于全尺寸天线的 1,5...3 倍。 首先,这是由于输入(固有)反应性的更快增加,因此当使用陷阱元件作为被动元件时,F/B 指示器将在范围内变化得更快。

从计算数据可以看出,宽带陷阱天线的上(10米)和下(15米)距离对St值的依赖性具有相反的性质,St值的选择是一个折衷的任务。 在上部范围内,LT值越大(小于St),陷波电路的谐振电阻越高,在此范围内对天线宽带的影响越小。 但在较低的天线中,随着 Lt 的增加,天线的总长度会减小,其宽带也会相应地减小。

我们注意到一个有趣的特征 - 缩短的无源元件可以在较窄的频带内获得比全尺寸元件更好的 F/B 指数。

对于陷波器天线中的损耗,计算得出以下值:在 7,4 m 长的三频段单偶极子中,具有两对陷波器,线圈品质因数 Q = 150,在 10 米范围内的损耗为 0,14 dB,15 米为 0,78 dB,20 米为 0,59 dB。 在带有陷波元件的 VC 中,总损耗可能超过 1 dB。

不同范围VC无源元件的相互影响

众所周知,当不同频段的天线放置在同一吊杆上时,低频天线的元件会极大地影响较高频段天线的参数[3]。 为了评估这种影响,我们将计算位于较长无源元件“环境”中的三元件 VK-10 在 10 米范围内的参数(fo = 28,5 MHz,参见表 1 第 1 行)。 为了明确起见,我们假设这些是 VK 范围为 15 米和 20 米的导向器和反射器。 元件 D15、R15 和 D20、R20 的长度以及它们的半径和距中心的距离是根据相似尺寸 D10 和 R10 设定的,同时考虑到相似系数(频率比)K15 - 28,3 / 21,2 = 1,33 且 K20 = 28,3 ,14,15/ /2 = 1(图 10)。 计算是分阶段进行的。 我们使用外部匹配设备计算 SWR 和 BW 频段。 每个阶段都采用VK-3参数优化机制。 计算结果总结于表中。 XNUMX.

多频段定向天线

执行的计算(第 1 行和第 2 行)表明位于 P10 反射器后面的导体实际上对 VK-10 的参数没有影响。 这是因为反射器后面的磁场非常弱,并且“后”导体中不会产生明显的电流。 反射镜的位置如图所示。 图1广泛应用于多频段天线,特别是在使用多频段有源元件的情况下,例如带有陷波器或LOM线圈的情况[4]。

在较长元件位于 VK-10“前方”(强磁场区域)的情况下,这些元件中的电流达到显着值。 它们的影响使 VK-10 的质量指标急剧恶化(第 3、4、5 行),因此应避免此类选项。 作为例外,当“长”导体位于有源元件的附近区域(距离 0,05L,第 6 行)时,可能会出现一种变体 [3]。

多频段定向天线

实际上,导向元件的使用(位置)问题是测试多频段天线时的主要问题之一。

例如,考虑由具有最佳元件间距离的三元件 VK-20 和四元件 VK-10 组成的组合天​​线变体(图 2)。 对VK-20的计算表明,其性能与表中数据几乎相同。 1(第 1 行)。 然后,进行VK-10指标的计算(优化)。 为了方便与非组合三元件天线的性能比较,计算数据列于表中。 1,第4行。可以看出,第二导演D10的加入使得很大程度上克服了D20的负面影响,并且四元素VK-10在G和F/B方面已经接近三元素元素一(!),但在宽带方面明显较差。

另一个例子是 C-14XR (FORCE-31) 型组合式 12 元件三频天线,吊杆长度为 9,3 m。在 10 米频段上,该天线使用该范围内的 7,3 个元件可提供 5 dBd 的增益[XNUMX]。 计算表明,这种放大作用仅由四个要素即可提供;因此,其余三个要素的作用旨在补偿较低层董事的“负面”影响。

当构建五频段(10-20米)天线时,由于过于复杂,不太可能使用补偿原理。

多范围有源元件

除了长期使用的陷阱和对数周期性发射器之外,还使用其他相对较新的类型。

图 3 显示了一种流行的三频段设计。

多频段定向天线

它由一个作用范围为 20 米的分离偶极子和两个距离为 0,1 ... 0,5 m、长度接近 0,5λ、作用范围为 15 和 10 米的导体组成。 由于它们之间存在强电磁耦合,系统具有三个谐振频率。 通过选择导体的长度及其到偶极子的距离,您可以在简单天线和多元天线中获得 10 米和 15 米频段的所需输入阻抗值。 这种设计称为开式套筒或 CR(耦合谐振器)[6]。 该选项的缺点是频带相对较窄。 特别地,为了覆盖10米的整个范围,需要使用两个不同长度的谐振器导体。 其中之一提供 28,0...29,0 MHz 较低区域的操作,第二个 - 29,0...29,7 MHz。

将几个间隔很近的不同谐振频率的偶极子并联可以得到良好的效果。 各个偶极子之间的距离为 0,3...0,5 m,这种有源元件可以在 12、15、17 和 20 米范围内提供正常性能,并与其他方法结合使用 - 在 10、30 和 40 米范围内米[4]。

不同类型的五频段天线(具体样品)

标志周期学。 [7] 中给出了此类天线具有非常高特性的示例。 范围 - 从 14 到 30 MHz,元件数量 - 13,吊杆长度 - 10,97 m,增益范围从 4,85 到 5,65 dBd,F/B - 20...26 dB。 ARRL 天线手册中描述了另一种设计,其参数更为适中 - 吊杆长度 7,8 m、12 个元件、增益 4,4...4,6 dBd 和 F/B - 14...21 dB。 在这两种设计中,元件均由直径约为 25 毫米的管制成。 必须记住,天线增益随着元件直径的减小而降低,因此在相同增益下,线天线比管天线需要更多的元件。 收集管线的存在以及将元件与吊杆隔离的需要使结构显着复杂化并加重了重量。 LPA 毫无疑问的“优点”是只有一条支线。

在每个相对较窄的业余无线电频段内都有大量元件的对数周期内,通常只有三个元件在积极工作。 由于 LPA 的特性,这些元素的使用效率低于“窄带”VC 的一部分。 因此,如果将五个三元件 VC 依次放置在长臂上的 10、12,15、17 和 20 米频段上,则可以获得比具有相同数量的对数周期更大的增益。元素。 这种结构的设计缺陷是显而易见的——大量的馈线(4条)和很长的吊杆长度。 解决该问题的一种方法如图所示。 XNUMX.

多频段定向天线

这是 FORCE 5 的 12BA 型号。该天线的声明特性为:增益 - 5,4...5,9 dBd 以内,F/B - 14...23 dB,吊杆长度 - 9,9 m,15 个元件,3 条馈线。 该天线的价格约为1300美元。

天线 VMA 5

VMA-5五频定向天线是本文作者研发的。 这是她的数据:

  • 操作范围 10、12、15、17、20 米;
  • 在每个频段上,使用三元件 VC,因为具有最佳的效率/成本比(效率由参数 G、F/B 和 BW 确定);
  • 各个VC之间没有负面影响,保留了单频天线的参数;
  • 纵向尺寸(吊杆长度) - 不超过 6 m,即在 5,5 米范围内仍然可以获得“体面”指标 Gh > 20 dBd 和 F/B > 20 dB 的最小值;
  • 在12米和15米的“窄带”频段上使用线元件,以减少天线的风阻和重量,以及稀缺铝管的消耗;
  • 使用一根不带开关的电源线(全范围有源“元件”)。

计算结果获得的所有数据 - 天线电路、导体元件的形状和几何尺寸、电抗负载以及 按范围划分的电气指标位于 VMA-5 文件中.

天线的一般视图如图所示(图 5)

多频段定向天线

它由两个组件组成——导向器组件和主动组件,以及位于吊杆上的多个反射器,如图 6 所示。 20. 臂架上元件的坐标是相对于 20 米范围内的活动元件(A12)来设置的,其位置作为零标记。 线反射器P17和P15分别安装在管反射器P20和P0,5上方,其中间高度为0,15m,边缘距管上方XNUMXm。

多频段定向天线

天线有源部分的电路如图7所示。 12. 它由四个独立的有源元件 A15、A17、A20、A1 组成,它们通过电源线通过“短接”电容器 C2 和 C10 相互并联连接,以及一个独立的场耦合偶极子 A10(“开套”系统)。 通过选择A10的长度及其与主组的距离来实现12米范围内的协调。 偶极子 A20 - A50 的长度选择得比谐振器的长度长,以便输入电阻(有源部分)升至 Ra ≈ 1 Ohm。 通过选择偶极子的长度和补偿电容器 C2 和 C1,05 的电容,以及动臂上无源元件的位置及其设置(长度),可以获得 SWR = 1,25 ... XNUMX所有范围的中频。

主动组件的设计如图8所示。 图1001的两个投影(组件是对称的,仅示出了一半)。 IP 绝缘子 - AXNUMX 型塑料绝缘子(“Antennopolis”,扎波罗热),IO - 螺母绝缘子。

多频段定向天线

该组件基于 A20 元件,由直径(外/内)35/30 + 30/26 + 30/27 的硬铝管制成,总长度为 10 m。小电容负载 EH20 固定在元件的末端。 A20。 允许使用 EH20:

  • 将 A20 的长度从 11,4 减少到 10 m,这在向天线添加另一个范围 - 40 米时尤其重要(请参阅文章末尾的注释);
  • 放弃用于紧固钢丝支架 A12 和 A17 端部的附加横向支柱。

使用直径约3mm的双折聚丙烯缆线作为支架。 将预张紧力为 5...10 kg 的拉线拧到 EH20 管上(10...15 圈),然后用夹子固定拉线的末端。

A12和A17采用的弧形形状可以增加A20和线振器之间的距离,从而减少相互影响。 此外,它们还成功地发挥了妊娠纹的作用,保护沉重的 A20 免受严重偏转,特别是在结冰的情况下。

元件 A15 使用四个介电垫片连接在 A20 下方 0,38 m 的距离处。 在选定的距离处,A15 的带宽略有下降 - 大约 10%。 作为 A15 的初始部分,使用了柔性电缆 RK75-4 的部分(编织层和芯线焊接在一起)。 您可以使用任何直径为 5...8 mm 的铜绞线作为防风雨绝缘材料,但它会更昂贵且更重。

使用 RG-15 同轴电缆的 58 匝保护扼流圈进行平衡,该保护扼流圈缠绕在外径为 65 mm、磁导率为 300 的铁氧体磁路上。对于超过 200 W 的功率,需要更强大的功率。应使用电缆。 1 pF K2U-15 型的电感器和电容器 C2、C200 放置在外部尺寸为 130x140x45 mm 的 Textolite 盒子中,SR50-153F 型同轴角连接器 XS 连接到盒子底部。 盒子固定在一个垂直支架上,该支架与上部水平横杆一样,由尺寸为 20x20 毫米的薄壁方形钢制成。

A20 两半的机械连接是使用由实心玻璃纤维杆加工而成的套筒插入件进行的,两半之间的间隙为 50 毫米。 A20 使用两个直径为 225 毫米的不锈钢丝制成的 U 形螺柱固定在尺寸为 100x19x6 毫米的玻璃纤维板上。 主动组件 A12-A20 是一种易于拆卸的组件。 A10 元件使用 U 型支架和蝶形螺母单独连接到动臂上。

导向器组件的电路如图9所示。 1.1. 它包括所有五个系列的导演元素。 该组件的结构基础是中间元件,由三个隔离部分a-b、c-d、e-f组成,可以使用继电器触点K2.1和KXNUMX相互连接。

多频段定向天线

如果两个继电器都导通,触点闭合,则得到一个20米的频带导向元件(D20),约9,65m长;当仅其中一个继电器导通时,则得到一个15米的频带导向元件(D15)。 这将是元素 a-b-c-d 或 c-d-e-f,具体取决于哪个继电器打开和哪个继电器关闭。 由于 D15 相对于天线(吊杆)的轴不对称,因此辐射方向图 (DN) 也会有些不对称。 计算表明,RP的前瓣稍微偏离了天线轴——大约5度,但这并没有伴随着增益的下降(后瓣的变形将在下面显示)。 当两个继电器都关闭时,端部 a-b 和 e-f 充当两个 10m 频段导向器。 这些部分的长度不足以正常运行,因此在部分(b和e)的内端安装了两个容性负载EH10。 这种双导向器对该范围内的天线参数的影响几乎与位于吊杆上的常规单导向器相同。 可以注意到,在 D15 和 D20(继电器触点闭合)中,EH10 的影响微不足道。

通过这种“组织”三个主要范围的控制器的方法,完全排除了它们相互之间的负面影响,以及它们对1米和2米范围的影响(继电器K12、K17打开触点)。 此外,硬铝管的消耗将减少约11 m,天线的风阻和重量也将减少。

导向器组件位于距离A2,85 20 m 处。 这是一个折衷值。 距离较远时,10米范围内的F/B指标会快速下降,而距离较短时,20米范围内的大部分指标都会恶化。

导向器采用高频真空继电器(开关)V1V-1V,允许值为1=10A,U=3kV。 计算表明,导向器中的这样的电流和电压对应于至少5kW的天线输入功率。 继电器的温度范围为-60°至+100°,保证开关次数为100000次。

开路继电器的“直通”电容的测量值约为 0,9 pF,考虑到寄生安装电容,计算模型中包含 1,5 pF 的值(负载表,脉冲 w35c、w36c)。 继电器的闭合状态对应于相同的负载,但值为 100000 pF(相当于短路,请参阅文件 VMA-5 的“注释”)。 计算表明,允许使用“直通”电容高达 5 pF 的继电器,并调整组件 D20 和 EH10 的尺寸。 特别是,您可以尝试常见的密封继电器 REN-33,所有四个触点组均并串联。

12 米 (D12) 和 17 米 (D17) 频段的指挥器由金属丝制成。 为了消除这些因素对较高频率范围参数的负面影响,采取了以下措施。

1.所有五个范围的主管位于同一垂直平面内。 计算表明,通过这种安排,它们的相互影响减少了。

2. 使用并联电路——调谐频率为12 MHz,安装在D10的中部。 为什么要反陷阱? 梯子的目的是将尺寸接近谐振的部件与天线元件隔离。 反陷阱的目的是相反的 - 将元件切割成尺寸明显小于谐振元件的片段。 为了不影响 12 米的宽带范围,采用了异常低的电抗 - C10 = 12 pF 和 12 = 28,3 μH,比梯子标准小 12...12 倍。 尽管如此,电路的谐振电阻足以执行其主要功能。 提供耦合环路Lc,通过该耦合环路可以使用桥式驻波比表来确定电路的谐振频率。

3. D17 中部包含电感 L17=4 μH。 这导致当工作频率为 21 MHz 或更高时,D17 中感应的电流显着下降 - L17 可以说将 D17 切成两半。 因此,在 D17 的影响下,上部范围内的 F/B 恶化不会超过 1 dB。 为了简化设计,L17由两个相同的紧密间隔的线圈(L17'和L17“)组成,每个线圈的电感为2μH。L17的引入自然会恶化天线的宽带参数,范围为17米,但这在工作频率范围之外明显表现出来(见表 4)。

多频段定向天线

带有装配目录的中间部分的设计如图10所示。所使用的管道是直径为30/26毫米的中心部分,由玻璃纤维棒制成的绝缘插入件,由直径为30/27毫米的管道制成的端部部分。 22 和 20/16 mm,电容负载 - 13,8/XNUMX mm。

多频段定向天线

D20 的中间部分通过尺寸为 10x270x95 毫米的玻璃纤维板(图 12,a)连接到动臂上。 每个线圈 L17 都用与 D1001 相同的电线缠绕在 A17 型塑料天线绝缘体上(图 10,6)。 在图中。 图 11 显示了一个带有 V70V-120V 继电器的盒子(尺寸为 35x1x1 mm,由 Textolite 铣削而成的盒子)以及将其连接到 D20(易于拆卸的安装座)的方法。 通过 RS4GV 连接器向继电器供电。 继电器电源线使用 DPM-2 型扼流圈(每段 1,2 μH)分为约 15 m 长的部分。 在它们的中间部分,电线绑在横向支架上。 电容器 C1 - K31-11-3,容量为 2000 pF。

多频段定向天线

由于 D15 的位置不对称,吊杆上可能会感应出电流,这将导致 15 米范围内的图案额外不对称。 为了避免这种麻烦,2 m 长的吊杆末端部分(导向器一侧)通过 Textolite 嵌件与吊杆的其余部分隔开。

天线测试和电参数计算是根据其在自由空间中的位置进行的。 当天线离地高度超过20m时,其参数不会发生太大变化。

有两种计算选项:在范围的某些部分实现最大可能的 G 和 F/B 指标,以及在整个范围内实现指标的最大均匀性。 在第二种情况下,在该范围的中频处,增益将减少 0,2 ... 0,4 dB。 选择了一个选项,其中参数针对 14,0...14,3、21.0...21,4 和 28,0.-28,6 MHz 范围的部分进行了优化。 如果优化还覆盖了范围内很少使用的上部部分,则这将不可避免地使电报部分“下方”的性能恶化。 对于 12 米和 17 米范围,计算的是中频处的最大 F/B。 计算结果总结于表中。 4.

关于频率为 21,0 和 21,4 MHz 时用星号 * 标记的 F/B 参数值的注释。 在图中。 图12和图13示出了针对相同频率21,0MHz的两个DN,其根据继电器K1或K2中的哪一个被接通而获得。 这些 MD 实际上仅在后部的形状上有所不同(镜面对称)。 由于继电器是通过无线电遥控器进行操作控制的,因此从图中可以看出,来自后半平面中任何方向的干扰都可以抑制 21 ... 24 dB。 为了比较,如图所示图14示出了中心频率21,2MHz处的DN。

多频段定向天线

文章第一部分提到的5VA(FORCE-12)天线和13元件LPA在电气参数上与VMA-5接近。 上述 5VA 参数已在上面提到:增益 - 5,4...5,9 dBd 范围内,F/B - 从 14 至 23 dB,吊杆长度 - 9,9 m,15 个元件,3 根馈线。 在这种情况下,硬铝管的消耗为:VMA-5 - 63 m(包括吊杆和电容负载),5VA - 约110 m,LPA - 约100 m。也很明显,最后两个天线的风力明显更大阻力和重量。

多频段定向天线

VMA-5 的设计本质上是实验性的:所有管元件都有可调节的端部,电线的长度在端部绝缘体中进行调节,并且元件可以沿着吊杆移动。 如有必要,这使得可以澄清实验中的计算数据。

多频段定向天线

特别是,计算中没有考虑“地面”的影响,主要是因为在作者计算的距离天线不同方向的QTH中,地面的参数差异很大。 根据计算数据制作的天线最初安装在石板屋顶屋脊上方1,8 m的高度,稍微调整有源元件的长度(A20中EH20的长度),设置谐振频率使用 SWR 计到“他们的位置”。 随后爬升至四层房屋屋脊上方 6,5 m、距地面 25 m 的工作高度并检查参数。 在接收模式下使用本地无线电台 UT1MQ 的信号对每个频段的三个频率进行主要 F/B 检查。 接收器打开手动增益控制,使用 V7-37 电压表监测低频输出的信号电平。 测得的 F/B 值在 18...30 dB 范围内。 Arthur (4X4DZ) 进行了一项有趣的实验。 在 20 分钟内,双方在所有五个频段上相互“滚动”天线(Arthur 的 - TN-11),双方的结果大致相同 - F/B 平均水平为 20 dB(4 .. .XNUMX分)。 SWR值和BW频段与计算值接近,尚未对天线增益进行认真的测量。

VMA-5 设计与设计模型有一些区别:

  • 线元件由横截面为 2,5 mm2 的 PVZ 绝缘柔性绞线制成。 作者使用的 MMANA 程序版本“不知道如何”对孤立的导体进行计数,因此计算是针对“裸”线进行的,并且考虑了缩短因子 Ku 来考虑实际长度。 实验表明,Ku 取决于绝缘厚度和频率,对于 PVZ-2,5,KB 范围内约为 0,97(需要澄清);
  • 初始部分 A12 和 A17(直到上绝缘体)采用平滑弯曲制成,但在模型中它们必须显示为直线段。 这同样适用于 A15 的初始(电线)部分。 在模型中也很难显示绝缘体中电线的端接。 因此,我们必须从计算出的元件总臂长与实际导线总长度(考虑到Ku)相等出发。 这也适用于董事 D12 和 D17。

还需要注意的是,程序中的无功负载被指定为点负载,而实际的L和C有自己的长度,这可能会影响计算的准确性。

在VMA-5的基础上,开发了七频段天线模型,其中还包括两个元件,每个元件的长度分别为30米和40米。 也许,随着时间的推移,这种模型将在硬件中实现。

该模型的一部分 - 40 米范围内的有源元件 (A40) 已应用(作为附加)到现有天线(见图 5 - 照片)。 A40是在A20的基础上,在其两端增加了一个电感为20μH的线圈以及1,41m长的端部(LOM技术)。 电容负载的长度必须稍微增加。

总之,可以注意到,电磁继电器开始出现在品牌天线(MAGNUM 280 FORCE-12、TITAN EX 等)和业余开发中 [8]。

作者感谢 Boris Kataev (UR1MQ) 在安装 VMA-5 过程中提供的大力帮助,感谢 Alexander Pogudin (UT1MQ) 参与测量。

文学

  1. I·冈恰连科。 天线的计算机建模。 - M.:RadioSoft - 《无线电》杂志,2002 年。
  2. V.奥夫相尼科夫。 具有电抗负载的振动器天线。 - M.:无线电和通信,1985 年。
  3. E.古特金。 多频段定向KB天线。 - 电台,1985 年,第 1,2, 3 期。
  4. E·古特金. 七频段定向 KB 天线 VMA-7。 - 广播,2003 年,第 2 期,第 70 页72-XNUMX。
  5. FORCE 目录 12. 2001 产品线。
  6. G、面包。 (K9AY)。 耦合谐振器原理。 ARRL 天线纲要,卷。 4
  7. realhamradio.com。
  8. 米勒 N. (NW3Z)。 V-YAGI:40m 轻型天线 - 业余无线电。 KB 和 VHF,1999 年,第 1 期。

作者:欧内斯特·古特金 (UT1MA),卢甘斯克,乌克兰

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