Kurzwellenantenne mit Reichweite. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / HF-Antennen

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Der den Lesern angebotene Artikel liefert eine Beschreibung und Berechnung einer frequenzunabhängigen Antenne. Bisher wurde diese Antennenklasse in der Amateurpraxis so gut wie nie eingesetzt. Gleichzeitig ist der Einsatz solcher Antennen sehr verlockend, da damit beim Betrieb auf mehreren Bändern (z. B. 14; 21 und 28 MHz auf KB oder 144 und 430 MHz auf VHF) auf ein Antennensystem verzichtet werden kann.

Verglichen mit der üblichen "Wellenkanal"-Antenne hat das beschriebene System kleinere Abmessungen in der horizontalen Ebene. Vielleicht ist sein einziger Nachteil die Notwendigkeit, Elemente in Form von Rahmen mit einer Seite von 0,5 l herzustellen, was für den 14-MHz-Bereich eine Konstruktion von beeindruckender Größe ist. Aber so ist Antennentechnik. Das ewige Dilemma ist entweder groß oder wenig effizient. Diese Frage entscheidet jeder Laie anhand seiner spezifischen Voraussetzungen. Hinsichtlich der Effizienz scheint die frequenzunabhängige Antenne sowohl gegenüber dem „Wellenkanal“ als auch gegenüber diversen „Quadraten“ im Vorteil zu sein.

Die beschriebene Antenne wurde auf Initiative eines in unserem Land und im Ausland bekannten Kurzwellensenders, eines selbstlosen Radiosportbegeisterten, eines ehemaligen Mitglieds des Präsidiums des FRS der UdSSR, Igor Nikolaevich Zhuchenko (UA1CC), entwickelt.

Die Autoren und Herausgeber widmen den unten veröffentlichten Artikel dem Andenken an I. N. Zhuchenko.

Antennen, die Kurzwellenfrequenzen nutzen, sind in der Regel schmalbandig und haben einen relativ geringen Gewinn. Daher beträgt die Überlappung der Amateurbänder 14; 21 und 28 MHz werden normalerweise durch den Bau von drei Antennen erreicht, und die Fernkommunikation wird durch eine Erhöhung der Sendeleistung oder eine komplexere Gestaltung der Antennensysteme erreicht. Gleichzeitig lässt sich das Problem der Fernkommunikation ohne Erhöhung der Sendeleistung erfolgreich lösen, wenn man eine stark richtungsunabhängige Antenne mit hohem Gewinn verwendet.

Verschiedene Autoren haben eine Reihe von Designlösungen für die Schaffung von frequenzunabhängigen (logperiodischen) Antennen vorgeschlagen, die im Vergleich zu einem isotropen Strahler eine Verstärkung von 9-12 aufweisen. Nachfolgend wird eine logarithmisch-periodische Breitbandantenne beschrieben, deren Strahlungseffizienz durch die Verwendung von Resonanzelementen in Form von Rahmen mit zwei Schleifen erhöht wurde.

Die Antenne, deren Gesamtansicht in Abb. 1 besteht aus einer starr ausgeführten zweiadrigen Stromleitung und entlang dieser parallel zueinander angeordneten Strahlern. Die Abmessungen der strahlenden Elemente und der Abstand zwischen ihnen ändern sich exponentiell mit einem Proportionalitätsfaktor t. Die Elemente werden so angeregt, dass sich die von den Elementen des aktiven Bereichs abgegebene Energie in der Fernzone phasengleich addiert (unter dem aktiven Bereich sollte man eine Gruppe von Vibratoren verstehen, deren geometrische Abmessungen nahe an der Länge des Resonanzkörpers liegen Element 0,25 l).

Ris.1

Das strahlende Element hat die Form eines Quadrats, dessen Seite 0,5 l beträgt (Abb. 2). Viertelwellenbrücken bilden zwei symmetrische Stromkreise, die von einer Zweidrahtleitung an den Punkten a - a' gespeist werden. Die Richtungen der Hauptströme, die das Strahlungsmuster bilden, sind durch durchgezogene Pfeile angegeben. Die durch die durch die gestrichelten Pfeile angedeuteten Ströme erzeugten elektromagnetischen Felder heben sich gegenseitig auf. Somit ist das Resonanzelement ein In-Phase-Array mit drei Elementen.

Ris.2

In Abb. Abbildung 3 zeigt eine Zeichnung der Antenne in der horizontalen Ebene. Daraus folgt, dass es bei der Berechnung der Antenne um die Lösung eines rechtwinkligen Dreiecks geht. Nebenbei stellen wir fest, dass das Funktionsprinzip der Antenne nicht verletzt wird, sofern ihre Längsgröße angemessen verringert wird, was beim Bau von Kurzwellenantennen von entscheidender Bedeutung ist.

Ris.3

Die Abmessungen der gekürzten Antenne werden durch den Frequenzbereich bestimmt. Um also den Frequenzbereich 14 abzudecken; 21 und 28 MHz ist eine notwendige und hinreichende Bedingung das Vorhandensein von Resonanzelementen, die den Grenzfrequenzen entsprechen. Allerdings sind in diesem Fall die Richteigenschaften der Antenne bei 28 MHz etwas geringer als bei 14 MHz, da der aktive Bereich bei der oberen Frequenz auf ein Element beschränkt ist. Daher ist es wünschenswert, die Antenne so zu verkürzen, dass mindestens zwei Resonanzelemente bei der oberen Frequenz arbeiten.

Antennenberechnung

Basierend auf den Bedingungen zur Sicherstellung der Fallkommunikation mit Korrespondenten berechnen (oder legen) wir den erforderlichen Antennengewinn G fest:

wobei: E - Feldstärke (Empfindlichkeitsschwelle des Empfängers), mV/m;

P - Sendeleistung, W; r - Entfernung, km.

Ris.4

Aus dem Diagramm in Abb. 4 Winkelmaß bestimmen a.

Aus dem Diagramm in Abb. 5 finden wir das Längsmaß L (Lo, L1 oder L1 - je nach gewähltem Kürzungsgrad, wobei:

Lo - Gesamtlänge der Antenne, L1 - minimal möglich

Ris.5

Länge der verkürzten Antenne, L2 - Länge der verkürzten Antenne unter Berücksichtigung der Erhöhung der aktiven Zone bei hohen Frequenzen).

Aus dem Diagramm in Abb. 6 bestimmen wir den Wert des Proportionalitätskoeffizienten m. Hier entspricht Gopt der optimalen Verstärkung und Gopt-D und Gopt-2D entsprechen einer Verringerung der Verstärkung um 1 und 2 Einheiten.

Ris.6

Aus dem Diagramm in Abb. 7 bestimmen die Anzahl der strahlenden Elemente n.

Ris.7

Wir berechnen die Resonanzlänge der strahlenden Elemente:

l₁=0,25lmax

l₂=tl₁

. . . . .

ln=tl_n-1

Wir bestimmen den Ort (Abstand zum ersten Element) der strahlenden Elemente R entlang der Zweidrahtleitung:

R1=L

R2=tR1

. . . . .

R2=tR_n-1

Bei der Herstellung einer zweiadrigen Versorgungsleitung sollte die berechnete Größe L um 0,13 lmax erhöht werden, um eine gute Anpassung zu erhalten und Rückstrahlung zu eliminieren: 0,03 lmax - vor dem Resonanzelement, das der oberen Grenzfrequenz entspricht, und 0,1 lmax - nach dem Resonanzelement entsprechend der unteren Grenzfrequenz .

Zur Orientierung bei der Auswahl einer Antenne im Frequenzbereich von 14-28 MHz zeigt die Tabelle eine vergleichende Bewertung ihrer geometrischen und elektrischen Parameter.

Tabelle 1

Die Abmessungen entsprechend G=9,5 sind in Abb. dargestellt. 3. Größe L2 wird als L angenommen. Die Antennenstrahlungsmuster sind in Abb. dargestellt. 8.

Ris.8

Antennendesign

Die Antenne und die zweiadrige Stromleitung können aus Stahl- oder Duraluminiumrohren bestehen. Die Konstanz des Wellenwiderstandes einer Zweidrahtleitung wird durch Verwendung von Isolatoren aus hochfrequenten dielektrischen Materialien oder trockenem Holz, das gut mit Trockenöl imprägniert ist, sichergestellt. Der Wellenwiderstand der Leitung (unter Berücksichtigung des aufgebrachten Isolators) sollte ca. 100 Ohm betragen.

Die Erregung einer Zweidrahtleitung kann sowohl durch symmetrische als auch durch unsymmetrische Speiser erfolgen. Falls der Sender einen unsymmetrischen Ausgang hat,

Es ist sinnvoll, mit einem Koaxialkabel anzuregen, das in einem der Rohre der Leitung verlegt ist. In diesem Fall spielt der Anfangsabschnitt des Rohrs die Rolle eines Ausgleichstransformators. Das Schirmgeflecht des Kabels wird mit dem Ende eines Rohres der Leitung galvanisch verbunden und die innere Ader mit dem zweiten Rohr verlötet.

Autoren: E. Baranovsky, E. Tumarkin; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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