HF 天线方形（工作原理）。方案、说明

高频天线方形（工作原理）。无线电电子电气工程百科全书

免费技术库

决定苏联短波活动显着增加并在国际比赛中取得成功的原因之一是定向天线的广泛使用。在我国最流行的是具有两个、三个或更多波束形成元件的“方块”。本文将讨论这些天线。作者追求的主要目标是总结苏联和国外短波运营商的经验，为短波运营商在天线的选择和调谐方面提供建议。

“方阵”与“波道”的比较

“方形”的广泛使用导致需要将其特性与无线电业余爱好者流行的另一种天线“波通道”的参数进行比较。

表中给出了一些天线“方形”和“波道”特性的测量结果，借用自《QST》杂志，1968年第5期。由此而来。如果我们比较比“方块”多一个元素的“波通道”，则两个天线的参数大致相同。在元件数量相同的情况下，“方形”的增益将多出约 2 dB。根据我们的数据，如果元件之间的距离选择最佳，这个数字可以增加到至少 2,5 dB。
天线参数 方波道
项目数 2 4 6 3 5 7
相对于各向同性辐射器的增益，dB 8.2 11,5 13,4 8.8 12 13,3
根据半功率水平的方向性图案的宽度，度。 60 50 39 61 47 40

为了理解这种显着差异的物理原因，让我们考虑框架（“方形”元件）和半波偶极子（“波通道”元件）中电流的方向（图 1）。

HF 天线方形（工作原理）

从图。如图1所示，只有在框架的水平部分中流动的电流参与“方形”图的形成，因为在垂直部分中流动的电流的场是相互补偿的。因此，框架相当于两个同相缩短的振动器的系统，其高度间隔距离L/4。众所周知，与单个偶极子的辐射方向图相比，这种系统的垂直平面中的辐射方向图具有更小的角度，因此其放大率更高。增益的定量增益取决于参数和两个元件的上升高度，可以是 2,2 至 3,1 dB。该增益可以通过以下公式确定，该公式对于 KB 范围具有足够的精度：

A=40000/FgFv 其中 A 是增益因子，Fg 和 Fv 分别是水平和垂直平面中辐射图的宽度。

将偶极子的平均值Fg=180°和Fv=135°代入公式中，将框架的Fg=170°和Fv=80°代入公式中，我们得到偶极子的增益为1,64倍或2,15 dB（就功率而言），增益帧 - 2,94 倍或 4,68 dB。因此，平均增益为 2,53 dB。这个数字是真实的，并在实践中得到证实。

当框架以向下的角度放置时，可以获得类似的增益，这在许多设计中都有使用。此选项与上述选项的不同之处仅在于辐射方向图由在帧的所有四个侧面流动的电流的水平分量形成，并且来自垂直分量的场得到补偿。

可以注意到“正方形”的另一个特征。由于长度为L的框架形成一个对称的闭环，因此降低天线特性的地面和周围物体的影响较小。

最优设计的选择最优我们指的是这样的天线设计数据，它在足够高的增益下提供最大的前向/后向辐射比。似乎有必要引入这个定义，因为存在两种调谐定向天线的方法——最大增益和最大前向/后向辐射比。这些最大值并不重合，并且如实践所示，当根据第一种方法进行调谐时，前向/后向辐射的损失比第二种情况下的放大损失更大。

在设计天线的过程中，业余无线电爱好者必须确定元件的数量、它们之间的距离以及它们的尺寸。为了解决第一个问题，让我们看图。 2.

HF 天线方形（工作原理）

它显示了天线增益 A 和前向/后向辐射比 B 与元件数量 n 的函数关系。这些图表基于对 14 MHz 频段具有最佳特性的“方形”天线的测量结果（与计算数据一致）。正如您所看到的，随着元素数量的增加，两个参数的增长都会减慢，这对于 n>3 时尤其明显。考虑到与多元件天线的制造和调谐相关的困难，作者认为，在大多数情况下，建议将元件数量限制为三个。一些国外无线电爱好者认为，由于元件的对称（相对于通过质心的垂直轴）排列，四元件天线在结构上更方便。我们将最终决定权留给读者。

为了选择元件之间的最佳距离，我们考虑放大倍数 A 对距离 S 的依赖性，以波长 L 的分数表示（图 3）。该图以黑色显示了放大对二元“正方形”的选择器和反射器之间的距离的依赖性。在对应于最大增益（S = 0,175-0,225L）的阴影区域中，它实际上不会改变，因此，在这种情况下，在指定限制内选择距离并不重要。

对于具有两个以上元件的天线，由于引入了额外的自变量（三元件天线为两个，四元件天线为三个等），任务变得更加复杂。因此，建议设置其中一种距离（例如振动器和反射器之间的距离）并选择其他距离作为最佳距离。因此，如果我们将三元件天线的振子-反射器距离设为0,2L，则可以使用图3所示的曲线确定最佳振子-反射器距离。 0,175. 显然，这个“正方形”在振动器和导向器之间的距离等于 0,14L 时具有最大增益，在这种情况下，当距离从 0,21 变化到 XNUMXL 时，增益实际上保持不变，但正如预期的那样，由于天线带宽的减小，增益对 S 的依赖性变得更加陡峭。

（点击放大）

为了说明上述内容，我们可以引用同一份“QST”杂志中针对 14 MHz 的“方块”进行稍微变换的图表。基于对大量天线的研究，确定了增益对固定元件的横梁长度 L 的依赖性（图 4）。图表上的阴影区域是改变具有给定元件数量的天线的遍历长度的实际可能限制。从图中可以看出，横截面缩短的天线的增益（两元件和三元件 - 约 2 dB）低于元件间距约为 0,2 L 的天线。

振动器架的长度 lv 可由下式计算：

其中 Ky 是伸长系数，取决于元件的数量和框架长度与线材直径的比值； Lp 是天线设计的波长。

为确定两元件“方形”振动器的长度，伸长系数取等于 1,01，三个或更多元件等于 1,015-1,02。

两元件“正方形”的反射器的长度选择为比振动器的长度长5-6%。对于三元件“正方形”，反射器的长度应比振动器的长度长 3-4%，导向器的长度应短 2,5-3%；对于四元件“正方形”，反射器的长度应多 2,5-3%，导向器的长度应少 2%。

在实践中，反射器和导向器比计算确定的要短一些，以便可以使用短路回路对其进行调整。

多量程系统

前面所说的一切都指的是单范围“方块”。在实践中，通常需要建立多频段系统。然而，应该注意的是，调谐到不同频率的元件垂直平面上的任何组合，尤其是二的倍数（即，14 和 28、7 和 14 MHz 等），都会导致主要特性恶化天线的。我们举两个例子。 14、21 和 28 MHz 的两元件“方形”，框架位于不同平面（所谓的“刺猬”设计），增益高达 9 dB，前向/后向发射比高达 24 dB；类似“方形”的相同特性在导线上分别不超过 8 和 22 dB。用于两个频段（14 和 21 MHz）的三元件“方形”，带有间隔反射器，可提供高达 13 dB 的放大和前向/后向发射比率 - 高达 30 dB；对于三元件三频带“方形”（添加 28 MHz 范围并且框架位于另一个框架内），这些特性分别恶化至 11,5 和 27 dB。

为了减少位于同一平面并在多个频率下工作的元件的影响，您可以通过以适当的方式连接馈线，应用它们的极化去耦（一个范围的水平极化和另一个范围的垂直极化）。

通过计算确定的三元件“正方形”中14-28MHz范围的元件的去耦达到20dB。

为了从多范围系统获得最佳性能，需要保持每个范围的最佳元件间距。然而，在这里，由于设计困难，无线电爱好者常常被迫做出妥协。对于 14、21 和 28 MHz 的三元件“方形”的这种折衷的一个例子可以是在前两个频段上实现接近最佳的性能，而在第三个频段上实现较差的性能。我们认为，由于通道的特殊性和这些频段的不同工作量，这样的决定是相当合理的。根据天线的具体要求，无线电爱好者可以选择其他选项。

文学

电台#6 1976

出版：cxem.net

查看其他文章 部分高频天线.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

交通噪音会延迟雏鸡的生长 06.05.2024

现代城市中我们周围的声音变得越来越刺耳。然而，很少有人思考这种噪音如何影响动物世界，尤其是像尚未从蛋中孵出的小鸡这样娇嫩的动物。最近的研究揭示了这个问题，表明它们的发展和生存会产生严重后果。科学家发现，斑马小菜斑幼鸟暴露在交通噪音中会严重影响其发育。实验表明，噪音污染会显着延迟它们的孵化，而那些孵化出来的雏鸟则面临着许多健康问题。研究人员还发现，噪音污染的负面影响也延伸到了成年鸟类身上。繁殖机会减少和繁殖力下降表明交通噪音对野生动物产生长期影响。研究结果凸显了需要 ... >>

无线音箱三星音乐框 HW-LS60D 06.05.2024

在现代音频技术领域，制造商不仅追求无可挑剔的音质，而且追求功能与美观的结合。这一方向的最新创新举措之一是在 60 年三星世界活动上推出的新型三星音乐框架 HW-LS2024D 无线扬声器系统。三星 HW-LS60D 不仅仅是一个扬声器系统，它还是框架式声音的艺术。 6 扬声器系统与杜比全景声支持和时尚相框设计的结合使该产品成为任何室内装饰的完美补充。新款三星音乐框架采用先进技术，包括可在任何音量级别提供清晰对话的自适应音频，以及可实现丰富音频再现的自动房间优化。这款扬声器支持 Spotify、Tidal Hi-Fi 和蓝牙 5.2 连接，以及智能助手集成，可满足您的需求。 ... >>

控制和操纵光信号的新方法 05.05.2024

现代科学技术发展迅速，每天都有新的方法和技术出现，为我们在各个领域开辟了新的前景。其中一项创新是德国科学家开发了一种控制光信号的新方法，这可能会导致光子学领域取得重大进展。最近的研究使德国科学家能够在熔融石英波导内创建可调谐波片。这种方法基于液晶层的使用，可以有效地改变通过波导的光的偏振。这一技术突破为开发能够处理大量数据的紧凑高效光子器件开辟了新的前景。新方法提供的偏振电光控制可以为新型集成光子器件提供基础。这为以下人员提供了绝佳的机会： ... >>

来自档案馆的随机新闻

人工光合作用 02.07.2022

科学家们正在开发人工光合作用，以使地球上的粮食生产更加节能，也许有一天在火星上也是如此。

加利福尼亚大学河滨分校（美国）的研究人员使用两步电催化过程将二氧化碳、电和水转化为醋酸盐，醋酸盐是醋的主要成分。生产食物的生物在黑暗中消耗醋酸盐来生长。

“通过我们的方法，我们试图定义一种生产食物的新方法，可以克服生物光合作用的限制，”作者、加州大学河滨分校化学与环境工程助理教授罗伯特·金克森说。

为了将系统的所有组件结合在一起，科学家们优化了电解槽的功率以支持食物生物的生长。电解器是利用电力将二氧化碳等原材料转化为有用分子和产品的设备。生产的醋酸盐量增加，盐的用量减少，导致迄今为止在电解池中生产的醋酸盐含量最高。

实验表明，在富含醋酸盐的电解槽出口处的黑暗中，可以生长多种食用生物。在这些食物生物中，有绿藻、酵母和真菌菌丝体，它们会产生真菌。使用这种技术生产藻类的能源效率大约是使用生物光合作用生长藻类的四倍。事实证明，使用从玉米中提取的糖，酵母生产的能源效率是其传统栽培方法的 18 倍。

其他有趣的新闻：

▪ F-15 将配备激光枪

▪ 在舷外水的小船喷气机引擎

▪ 热浪变得更加频繁和延长

▪ 来自 IR 的高压超亮 LED 驱动器

▪ 自己的和共同的

科技、新电子资讯

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 站点部分计算机设备。文章精选

▪ 科罗廖夫·谢尔盖·帕夫洛维奇文章。名言警句

▪ 文章马戏团是如何开始的？详细解答

▪ 文章黄杨木。传说、栽培、使用方法