Koaxiale Vertikalantennen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / HF-Antennen

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Dies ist der Name von Groundplane-Antennen mit einer eingebauten kurzgeschlossenen Viertelwellenschleife aus Koaxialkabel (Abb. 1). Der Hauptvorteil dieses Antennentyps ist das erweiterte Frequenzband.

Abb.1. Schema einer koaxialen Vertikalantenne (Rv ist die Summe der Verlustwiderstände)

Es wird durch ein vertikal angeordnetes Koaxialkabel mit beliebigem Wellenwiderstand gebildet. Das untere Ende des zentralen Kerns des Kabels ist mit dem Erdungsnetz verbunden und sein oberes Ende ist mit der Kabelabschirmung verlötet. Die Länge l des Kabels ist gleich l / 4xVk, wobei Vk der Wert des Verkürzungsfaktors aus der Spezifikation ist (normalerweise 0,66). Wir sprechen also von einer koaxialen geschlossenen Viertelwellenleitung, die als Parallelschwingkreis wirkt. Funkwellen werden nur von der Kabelabschirmung emittiert, aber aufgrund des kleinen l/d-Verhältnisses liegt ihr Geschwindigkeitsfaktor nahe bei 0,95 und ist daher zu kurz für eine Viertelwellenresonanz. Um eine Viertelwellen-Groundplane zu bilden, muss l1 mit einem Segment l2 bis zur Resonanzlänge l/4 erhöht werden.

Beispiel

Es wird ein Koaxialkabel mit Vk=0,66 verwendet. Geometrisches Viertel der Wellenlänge l1=0,25l×0,66=0,165l. Wenn für den Kabelschirm unter Berücksichtigung seines l/d-Verhältnisses der Verkürzungsfaktor V = 0,95 angenommen wird, beträgt die normale Länge l1 + l2 = 0,25lx0,95 = 0,2376l und die Länge des Segments l2 = 0,2376l-0,165l = 0,0725l. Bei Resonanz funktioniert die eingebaute Viertelwellen-Stichleitung aufgrund einer sehr hohen Eingangsimpedanz (Parallelschwingkreis) nicht. Wenn Sie die Frequenz des Senders erhöhen, wird das Segment l1 + l2 zu lang, d. h. es entsteht ein induktiver Blindanteil darauf. Gleichzeitig wird auch die kurzgeschlossene Viertelwellen-Koaxialleitung (Stich) übermäßig lang. Eine Linie, die eine Viertelwellenlänge überschreitet, wirkt kapazitiv, wodurch sich der induktive Anteil des Emittersegments und die kapazitive Reaktivität der Viertelwellenfahne gegenseitig kompensieren und der Strahlungswiderstand Rs steigt.

Bei einer Abnahme der Frequenz des Senders passiert das Gegenteil: Der Strahlerabschnitt wird kapazitiv und die Schleife wird induktiv, was auch zu einer gegenseitigen Kompensation reaktiver Komponenten führt. Durch diese Fähigkeit einer Viertelwellenleitung wird das Frequenzband der Antenne erweitert. Von oben wird es durch unerwünschte Änderungen im Strahlungsmuster und von unten durch einen starken Abfall des Strahlungswiderstands begrenzt. Aufgrund dieser Bandbreite muss die Länge der Antennenelemente nicht genau eingehalten werden. Wie bei anderen Vertikalantennen ist ein gutes Erdungsnetz Voraussetzung für einen hohen Wirkungsgrad.

DL2FA hat Koaxialantennen ausführlich beschrieben [1]. Eine Skizze der einfachsten von ihnen ist in Abb. 2a gezeigt.

Reis. 2. Arten von vertikalen Koaxialantennen:
a - verkürzte Groundplane; b - Groundplane in voller Größe;
c - eine stark verkürzte Groundplane mit einer Verlängerungsspule L und einer Endkapazität C_D

Wenn der Verkürzungskoeffizient des Koaxialkabels Vk=0,66 beträgt, beträgt seine geometrische Länge 0,25 l x 0,66 = 0,165 l; es ist die Länge des Emitters, da keine Methoden zur Verlängerung dieses Elements verwendet wurden. Daher gibt es eine verkürzte Groundplane mit einer Länge von ~60° (1 l=360°). Der Strahlungswiderstand Rs dieser Antennenversion beträgt ca. 13 Ohm. Um einen hohen Wirkungsgrad der Antenne zu erreichen, sollte der Verlustwiderstand umso geringer sein, je geringer der Strahlungswiderstand ist. Etwas günstigere Verhältnisse schafft die Verwendung eines Koaxialkabels mit Halbluft-Dielektrikum und Vk = 0,82. Dann ist die Kabellänge l1=0,25lx0,82=0,205l (ca. 74°), der Wert des Strahlungswiderstands (20 Ohm). Aufgrund der bereits beschriebenen Wirkungsweise der koaxialen Viertelwellen-Stichleitung bleibt die Eingangsimpedanz in einem weiten Frequenzbereich aktiv und ihr Wert ändert sich mit dem Strahlungswiderstand. Mit Hilfe eines Omega-Matching-Links (C_А-VON_К) ist auf den Wellenwiderstand eines beliebigen Kabels abgestimmt.
Abb. 2b entspricht im Wesentlichen Abb. 1 und unterscheidet sich lediglich in der Darstellung der Antennenparameter und der omegaförmigen Anpassung. Bild 2c zeigt eine stark verkürzte Groundplane mit Verlängerungsspule und Endkapazität.

Koaxialantennen werden im Multiband-Modus betrieben. In diesem Fall sollten Sie sich der Änderungen des vertikalen Strahlungsmusters beim Übergang von einem Bereich zum anderen und des Strahlungswiderstands sowie der Notwendigkeit bewusst sein, die Omega-förmige Verbindung beim Umschalten des Bereichs anzupassen. Beim Betrieb in einem einzigen Bereich ist dies nicht erforderlich.

Die beträchtliche Bandbreite des Frequenzbereichs eröffnet viele Möglichkeiten zur lokalen Anpassung. Koaxialkabel benötigen künstliche oder natürliche Unterstützung. Die ideale Lösung wäre ein Glasfaserrohr mit einem Koaxialkabel im Inneren. Manchmal ist es möglich, ein Kabel zwischen zwei hochgelegenen Bezugspunkten (z. B. in Bäumen) zu verlegen.

Literatur

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

Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru

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