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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Antena com refletor ativo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / antenas de alta frequência Antenas direcionais de vários tipos são amplamente utilizadas para comunicações amadoras de ondas curtas de longo alcance. Relativamente há muito tempo, as antenas do tipo "canal de onda" entraram em prática, a mais simples das quais contém dois elementos - um vibrador de meia onda ativo e um refletor passivo. No entanto, antenas de dois elementos com um refletor passivo não fornecem diretividade de radiação satisfatória. Se nas frequências dos canais de televisão ainda é possível aturar o uso de antenas de vários elementos, então para as bandas KB (até 28 MHz) elas, juntamente com um dispositivo rotativo, são estruturas excessivamente volumosas. Nesse sentido, antenas de dois elementos com refletor ativo estão sendo cada vez mais usadas. O fato é que as antenas alimentadas por um refletor apresentam uma série de vantagens sobre as antenas com elementos passivos. Resumidamente, essas vantagens são as seguintes. O ganho de uma antena de dois elementos com ambos os elementos ativos é equivalente ao de uma antena de três elementos de tamanho normal com um diretor e refletor passivos. Com os mesmos valores do ganho, o sistema de dois elementos é mais leve, estruturalmente mais simples e possui menor momento de inércia e vento. Antenas com potência ativa permitem obter mais supressão de radiação de volta, o que em comunicações amadoras é mais importante do que obter os valores máximos de ganho possíveis para um determinado sistema. Ao mesmo tempo, deve-se notar que as antenas com alimentação ativa são mais difíceis de sintonizar e mais críticas para a mudança de parâmetros. O princípio de operação de uma antena de dois elementos alimentada por um refletor é criar dois campos antifásicos de amplitudes iguais na direção oposta ao máximo principal da radiação do sistema. O uso de um refletor ativo permite alcançar a igualdade de correntes em ambos os elementos da antena e a diferença de fase necessária para a atenuação máxima da radiação de volta. Cálculos realizados de acordo com as conhecidas fórmulas da teoria das antenas [1] mostram que o ganho de tal antena é 3,4 dB maior do que o de uma antena com refletor passivo, e a supressão máxima da radiação de retorno (levando em consideração as perdas na linha de conexão) é de 40-50 dB, enquanto em sistemas passivos não excede 25 dB. A largura do diagrama no plano horizontal ao nível de 0,707E é de 58°, e a largura do feixe no plano vertical com uma altura de suspensão de 2/30 e um ângulo de radiação de 32° é de XNUMX°. A antena de dois elementos descrita com um refletor ativo é uma modificação da antena HB9CV [2, 3], cujo esquema é mostrado na fig. 1. Com a distância ideal entre os elementos igual a l/8, os campos antifase podem ser obtidos alimentando os elementos da antena com um deslocamento de fase de 225°. Um deslocamento de fase de 225° na alimentação do refletor é igual à soma dos deslocamentos de fase que ocorrem devido ao sistema de alimentação antifase dos elementos (180°) e o atraso na linha de alimentação (45° ).
Deve-se notar que o circuito da antena [2] contém dados errôneos que não fornecem a mudança de fase necessária quando alimentado por um cabo coaxial. A desvantagem fundamental desta antena é a dificuldade de obter o deslocamento de fase necessário, devido ao esquema de alimentação selecionado. Qualquer linha de alimentação tem um fator de encurtamento associado ao seu projeto e materiais usados.Para linhas de alimentação usadas na tecnologia de antena, o fator de encurtamento é geralmente 1,05-1,66. Portanto, para o circuito da Fig. 1 quando alimentado nos pontos XX, ao invés do deslocamento de fase necessário (devido à linha) igual a 45°, obter-se-á um valor dependendo do tipo de linha utilizada. O esquema da antena, livre dessa desvantagem e permitindo obter praticamente qualquer deslocamento de fase entre dois elementos ativos, é mostrado na Fig. 2.
O ponto de conexão do alimentador de alimentação com um fator de encurtamento de linha conhecido pode ser facilmente determinado pelas fórmulas: dp+da=d+2Dlk, onde d é a distância entre os elementos; da é o comprimento da linha do ponto de comutação até a antena; dp - comprimento da linha do ponto de comutação ao refletor; Dlk - extensão mais construtiva da linha (10-20 cm) e
onde l é o comprimento de onda de trabalho; y é o deslocamento de fase necessário; e é o fator de encurtamento. Para alimentar a antena, é conveniente utilizar um cabo coaxial do tipo RK-75-7-11 (para o qual e = 1,52) e um tee coaxial do tipo VR-193-F, dividindo a potência igualmente entre os vibradores . Ao utilizar um T, para melhor adequação, é necessário utilizar um cabo coaxial com impedância característica de 150 ohms (tipo RK-150-4-11 ou similar) como linhas de conexão. Ao calcular os comprimentos dos elementos do sistema de antena (que são 0,5l para o refletor e 0,46l para a própria antena), é necessário levar em consideração o fator de encurtamento, que depende do diâmetro. Os valores calculados para uma antena com diâmetro de 22 mm e uma linha correspondente com diâmetro de 20 mm são dados na Tabela. 1. As dimensões dos elementos correspondentes também são indicadas aqui. Tabela 1
As dimensões dos espaços em branco para a antena de banda de 14 MHz são dadas na Tabela. 2. Tabela 2
O desenho da antena é mostrado na fig. 3. Cada elemento é constituído por três secções, constituídas por tubos de duralumínio de diâmetros conjugados, deslizando um no outro.
Como o diâmetro externo de um tubo é igual ao diâmetro interno do segundo, o sistema de tolerância não permite que um tubo seja introduzido em outro a uma profundidade considerável. Portanto, é feito um corte ao longo de um tubo de diâmetro menor para um comprimento de 400 a 500 mm, após o que é garantida sua articulação confiável. Atenção especial deve ser dada para garantir um contato elétrico confiável na junção. A falha de contato causa uma deterioração notável nos parâmetros elétricos da antena. Para facilitar o ajuste, pontas flexíveis feitas de liga AMTs-M são colocadas nas extremidades dos elementos (Fig. 4).
Os elementos são fixados em um tubo de duralumínio com diâmetro de 40-45 mm e espessura de parede de 2 mm. Para dar rigidez a todo o sistema de antenas, ele deve ser amarrado com uma linha de nylon de 1 mm de diâmetro (Fig. 5).
Outros recursos de design são visíveis na foto. O sistema de antena pesa apenas 6,5 kg, tornando fácil para uma pessoa montar a antena.
Para girar a antena foi utilizado um motor elétrico tipo PR-1 com sensor de direção potenciométrico montado dentro da carcaça. O sistema de antena é sintonizado com base na necessidade de obter a melhor correspondência da antena com o cabo de alimentação e supressão máxima da radiação de retorno. Ao configurar, é aconselhável usar um sinal de uma fonte local localizada aproximadamente no plano dos elementos a uma distância de pelo menos 150-200 m. A sequência de configuração é a seguinte. Determine o comprimento elétrico das linhas de mudança de fase. A medição e o ajuste deste parâmetro devem ser realizados com uma precisão de pelo menos 2-3 graus elétricos. Alterando o comprimento dos elementos correspondentes ya e yp, é alcançado um valor de ROE aceitável de todo o sistema (não superior a 1,5 na frequência média da faixa). Ajustando os comprimentos la e lp, a supressão máxima da radiação de retorno é alcançada. Nesta fase, é suficiente obter uma supressão de 20-25 dB. As medições devem ser feitas em vários pontos da faixa, após o que y é reajustadoa e yp, alcançando um valor de ROE próximo da unidade. Essas operações são realizadas sequencialmente várias vezes até que os melhores parâmetros da antena sejam obtidos. É desejável fazer todas as medições na posição de trabalho da antena para evitar a influência da terra, que, em alturas baixas da antena, pode distorcer muito os resultados. Deve-se notar que as antenas com elementos ativos têm uma dependência conhecida do nível de supressão de radiação de volta no ângulo de elevação, que é determinado pela diferença nas relações de fase para ondas que chegam em diferentes ângulos em relação ao horizonte. Para comunicações de longa distância, quando esses ângulos são insignificantes, a supressão chega a 40-50 dB. Literatura: 1. S.I. Nadenenko. "Antenas". Svyaztekhizdat, Moscou, 1959.
Autor: A. Snesarev (UW3BJ); Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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