Antenas verticais coaxiais. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Este é o nome das antenas do tipo Groundplane com um loop de quarto de onda em curto-circuito embutido de cabo coaxial (Fig. 1). A principal vantagem deste tipo de antena é a faixa de frequência estendida.

Figura 1. Esquema de uma antena vertical coaxial (Rv é a soma das resistências de perda)

É formado por um cabo coaxial localizado verticalmente com uma impedância de onda arbitrária. A extremidade inferior do núcleo central do cabo é conectada à rede de aterramento e sua extremidade superior é soldada à blindagem do cabo. O comprimento l do cabo é igual a l/4xVk, onde Vk é o valor do fator de encurtamento da especificação (geralmente 0,66). Assim, estamos falando de uma linha coaxial fechada de quarto de onda atuando como um circuito ressonante paralelo. As ondas de rádio são emitidas apenas pela blindagem do cabo, mas devido à pequena relação l/d, seu fator de velocidade é próximo de 0,95 e, portanto, é muito curto para ressonância de quarto de onda. Para formar um plano terrestre de quarto de onda, é necessário aumentar l1 com um segmento l2 até o comprimento de ressonância l/4.

Exemplo

É utilizado um cabo coaxial com Vk=0,66. Quarto geométrico do comprimento de onda l1=0,25l×0,66=0,165l. Se para a blindagem do cabo, levando em consideração sua relação l / d, for considerado o fator de encurtamento V = 0,95, o comprimento normal será l1 + l2 = 0,25lx0,95 = 0,2376l e o comprimento do segmento l2 = 0,2376l-0,165l = 0,0725l. Na ressonância, o stub de quarto de onda embutido não funciona devido a uma impedância de entrada muito alta (circuito ressonante paralelo). Se você aumentar a frequência do transmissor, o segmento l1 + l2 ficará muito longo - em outras palavras, um componente reativo indutivo aparecerá nele. Ao mesmo tempo, a linha coaxial de quarto de onda em curto-circuito (stub) também se tornará excessivamente longa. Uma linha que excede um quarto de comprimento de onda tem um efeito capacitivo e, como resultado, o componente indutivo do segmento do radiador e a reatividade capacitiva da pluma de um quarto de onda são mutuamente compensados ​​e a resistência à radiação Rs aumenta.

Com a diminuição da frequência do transmissor, ocorre o contrário: a seção do radiador torna-se capacitiva e o loop torna-se indutivo, o que também leva à compensação mútua dos componentes reativos. Devido a esta capacidade de uma linha de quarto de onda, a banda de frequência da antena é expandida. De cima, é limitado por mudanças indesejáveis ​​no padrão de radiação e, de baixo, por uma queda acentuada na resistência à radiação. Devido a essa banda larga, o comprimento dos elementos da antena não precisa ser mantido com precisão. Tal como acontece com outras antenas verticais, uma boa rede de aterramento é um pré-requisito para alta eficiência.

DL2FA descreveu antenas coaxiais em detalhes [1]. Um esboço do mais simples deles é mostrado na Fig. 2a.

Arroz. 2. Tipos de antenas coaxiais verticais:
a - Plano de Terra encurtado; b - Groundplane em tamanho real;
c - um Groundplane bastante reduzido com uma bobina de extensão L e uma capacitância final C_D

Se o coeficiente de encurtamento do cabo coaxial for Vk=0,66, então seu comprimento geométrico será 0,25lх0,66=0,165l; é o comprimento do emissor, uma vez que não foram utilizados métodos de alongamento deste elemento. Portanto, existe um Groundplane encurtado com um comprimento de ~60° (1 l=360°). A resistência à radiação Rs desta versão da antena é de aproximadamente 13 ohms. Para obter uma alta eficiência da antena, a resistência à perda deve ser tanto menor quanto menor a resistência à radiação. Condições um pouco mais favoráveis ​​​​são criadas pelo uso de um cabo coaxial com um dielétrico semi-ar e Vk = 0,82. Em seguida, o comprimento do cabo l1=0,25lx0,82=0,205l (cerca de 74°), o valor da resistência à radiação (20 Ohm). Devido à ação já descrita do stub de quarto de onda coaxial, a impedância de entrada permanece ativa em uma ampla faixa de frequência e seu valor muda junto com a resistência à radiação. Com a ajuda de um link de correspondência de ômega (C_А-A PARTIR DE_К) é coordenado com a impedância característica de qualquer cabo.
A Fig. 2b corresponde basicamente à Fig. 1, diferindo apenas na exibição dos parâmetros da antena e na correspondência em forma de ômega. A Figura 2c mostra um Groundplane bastante reduzido com uma bobina de extensão e capacitância final.

As antenas coaxiais são operadas no modo multibanda. Nesse caso, deve-se ficar atento às mudanças no padrão de radiação vertical com a passagem de uma faixa para outra e resistência à radiação, bem como a necessidade de ajustar o link em forma de ômega ao trocar de faixa. Isso não é necessário ao operar em uma única faixa.

A largura de banda considerável da faixa de frequência abre muitas oportunidades para ajuste local. O cabo coaxial precisa de suporte artificial ou natural. A solução ideal seria um tubo de fibra de vidro com um cabo coaxial no interior. Às vezes é possível passar um cabo entre dois pontos de referência altos (por exemplo, em árvores).

Literatura

1. Wurtz H. DX-Antennen mit spiegelnden Flachen - Koakxiale Antennen. cq-DL 7/1981, S.330-332

Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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