Sammenlignet med en koaksialantenne har en skivekjegleantenne, som også har et sirkulært strålingsmønster og samme strømforsyningsmetode, en betydelig større båndbredde. Sammenlignet med en konvensjonell dipol er forsterkningen til denne antennen -3dB. Denne reduksjonen i forsterkning burde ikke være overraskende siden platekonusantennen har et korrekt strålingsmønster over en veldig stor båndbredde. Utformingen av platekonusantennen vist i fig. 11-40, med forbehold om spesifiserte dimensjoner og direkte strømforsyning via en koaksialkabel med en karakteristisk impedans på 60 Ohm, har et passbånd fra 85 til 500 MHz.

Figur 1

Kjeglen er laget i form av et horn fra et ark av kobber eller et annet materiale som er lett å lodde. Strømkabelen føres inne i kjeglen og dens ytre flette loddes til kjeglen, og en rengjort del av den indre kjernen på 100 mm er loddet til en metallskive. Skiven holdes i horisontal posisjon ved hjelp av isolerende støtter.

For å etablere langdistanse radiokommunikasjon i området 144-146 MHz og spesielt ved 420-425 MHz, er det nødvendig å konsentrere strålingen av elektromagnetisk energi i form av en smal stråle og rette den så nær horisonten som mulig . Samtidig er det også nødvendig å kunne etablere radiokommunikasjon med korrespondenter plassert i forskjellige retninger fra radiostasjonen med fast antenne. For dette tilfellet må antennen ha et strålingsmønster i vertikalplanet i form av en langstrakt åttefigur, og i horisontalplanet - i form av en sirkel. Et lignende diagram kan oppnås ved å designe en bikonisk antenne (fig. 2), som består av to metallkjegler, hvorav den ene er koblet til den midtre kjernen av kabelen, og til den andre dens flette. Ulempen med en slik antenne er behovet for symmetrisk eksitasjon.

Fig.2

En bredbånds bikonisk platekjegleantenne (fig. 3), der skiven spiller rollen som den øvre kjeglen, krever ikke symmetrisk eksitasjon. Tabell 1 viser dimensjonene til platekonusantenner designet for drift i amatørbåndene.

Tabell 1
	Mål, mm
Driftsområde
Frekvens MHz

Med de valgte antennedimensjonene er det tilrådelig å utføre arbeid i området med de laveste driftsfrekvensene, siden når driftsfrekvensen øker, øker vinkelen mellom retningen for maksimal stråling og horisonten. Antennen drives av en kabel med en karakteristisk impedans på ca 60-70 ohm uten matchende enheter. Disken er isolert fra kjeglen, som kan jordes. For å operere i området 38-40 MHz, er kjeglen og disken laget av pinner med en diameter på 3 - 5 mm (fig. 4). Maksimal avstand mellom pinner bør ikke overstige 0,05L.

Jeg bestemte meg for å studere mer dyptgående spørsmålet om hvordan en diskonantenne fungerer for å forstå om det virkelig er valget jeg trenger. Og du vet, dette er en veldig interessant antenne som kan utvikles for å oppnå godt potensial. Kanskje jeg vil følge veien til de som designer antenner av komplekse type. Men jeg vil installere en så kompleks antenne på hytten; i byen vil en antenne med færre krav passe meg.

Så, hva er egenskapene til antennen som interesserer meg:

• Sirkulært strålingsmønster,
• bredbånd,
• vindmotstand,
• lavt materialforbruk.

Tidligere skrev jeg at jeg hadde et valg mellom en log-periodisk og en disk-cone antenne. Jeg tenkte på avgjørelsen min og kom til den konklusjonen at for mine spesifikke oppgaver med å overvåke radiosendinger, er en diskonantenne mer egnet. Og på grunn av den spesifikke plasseringen av dacha-plottet, vil det på dachaen være mer praktisk for meg å overvåke NOAA-satellitter og langdistansepasseringer i CB og ti-meters rekkevidde.

Så, hva er en diskonantenne? Som navnet antyder, består en platekjegleantenne av en skive (utstrålende element) og en kjegle (motvekt til det utstrålende elementet). Jeg starter analysen av denne antennen med denne klassiske versjonen.

Denne intrikate formen på antennen fører til misforståelsen om at en diskonantenne har horisontal polarisering. Faktisk er polarisasjonen til denne antennen vertikal. Antennen er et uendelig antall V-formede antenner som skråner mot horisonten (det aktive elementet er oppe og motvekten er nede). Hvis en del av disken var den ene armen av antennen og den andre den andre, ville polarisasjonen vært horisontal. I vårt tilfelle er den ene skulderen vippet horisontalt, og den andre i en vinkel fra horisonten til bakken. Resultatet er et smultringformet strålingsmønster.

Disk og kjegle er bra, men denne designen produserer vill vind. Derfor, i kommersiell utvikling, erstattes disken og kjeglen med en trådstruktur. Denne tilnærmingen gjør det mulig å redusere vindbelastningen, redusere kostnadene for produksjonsprosessen, redusere materialforbruket ved antenneproduksjon og forenkle monteringen. Og dette er akkurat veien jeg vil følge når jeg lager antennen min.

Ved å manipulere materialene og strukturene til disken og kjeglen, skapes masser av forskjellige skivekjegleantenner. En av de vanligste diskoneantennene er jernbaneantennen. Som et eksempel, tenk på antennen fra VIAM-RADIO. Denne antennen er designet for å fungere med lokomotivradiostasjoner i området 151-156 MHz og 307-344 MHz. På grunn av høye hastigheter og krav til styrkeegenskaper, ble antennen laget i form av en sveiset struktur med tilleggselementer som forsterker strukturen.

Lokomotivantenne AL/23 skivekonus

Det finnes alternative tilnærminger for å øke båndbredden. I området fra hundrevis til tusenvis av megahertz forblir dimensjonene til platekonusantenner akseptable, men etter hvert som frekvensen synker, blir dimensjonene upraktiske både for installasjon og for designberegninger. Men det er et alternativt alternativ for å øke båndbredden til omtrent 25 MHz. For å gjøre dette kobles en ekstra pinne til disken (eller lederne som erstatter den), og øker dermed båndbredden. Men hvis du bare kobler til pinnen, vil dens innflytelse forverre parametrene, og den skal bare fungere på "sitt eget område". For å gjøre dette kuttes tappen fra disken ved hjelp av induktans.

Men dette alternativet gjør umiddelbart antennen til en stor, og i tillegg kan ikke overføring utføres i tilleggsområdet. En ekstra rekkevidde legges til kun for mottak. Egentlig er en slik antenne ideell for skannere.

Så snart jeg har beregnet dimensjonene jeg trenger, vil jeg publisere dem. Da skal jeg begynne å samle inn materialer for å bygge denne antennen.

Så to ledere med en diameter på 2 mm i en avstand på 25 mm med et luftgap har en motstand på 386Ω

La oss ta som eksempel en kort linje på 0,3λ (ser vi fremover, la oss si at dette vil være halvparten av den optimale separasjonsavstanden mellom etasjene, dvs. dette vil være lengden på linjen fra en av etasjene til tilleggs-tee til materen ) og la oss se hvordan den transformerer vibratorens egen strålingsmotstand i rekkeviddefrekvensen

En linje er 25/2 mm (386Ω), den andre er 25/1 mm (469Ω) og den tredje er dobbelt så lang som 25/2 mm (386Ω) for sammenligning:

Den blå fargen (Direkte) indikerer den iboende impedansen til BowTie-kjeglevibratoren når materen er direkte tilkoblet.

Som vi kan se, har oppsamlingslinjen en veldig sterk innflytelse på den resulterende impedansen. Dessuten avhenger transformasjonskoeffisienten i mindre grad av motstanden til transformatoren, og mer av lengden (i forhold til bølgelengden). Fordi For forskjellige frekvenser representerer den samme delen av transformatoren svært forskjellige lengder.

For å beregne denne motstanden er det en formel

Når ZA=Z0, så er Zin=Z0. En linje tilpasset kilden endrer ikke den resulterende impedansen.
I andre tilfeller multipliseres Z0 med en koeffisient som avhenger av f*L (dvs. bølgelengde) og avhenger av ZA og ZO

Lengden på samlelinjene i en i-fase array kan teoretisk være hvilken som helst (så lenge den er lik, slik at signalene kommer i fase og summeres), men av teknologiske årsaker er det rasjonelt å utføre dem i kortest mulig vei, koble gulvene i en rett linje. Med denne tilnærmingen vil linjelengden bli satt basert på den optimale avstanden mellom etasjene, og tilpasningen må bare forbedres ved å variere linjemotstanden: endre diameteren på lederne eller avstanden mellom dem.

Ved bygging av 3 eller flere etasjer er det teknologisk svært upraktisk å lage uavhengige linjer fra hver neste etasje til huggorm. Heldigvis kan du legge til signalet fra naboetasjer direkte til naboens terminaler. Fordi Gulvene er plassert omtrent i en lengde på 1/2λ mellom seg selv, så når de passerer langs en samlelinje med en lengde på 1/2λ, endres fasen til signalet til det motsatte med 180 grader. For at slike signaler skal summere seg og ikke kansellere hverandre, må lederne kobles i motfase. Alle etasjer er koblet til hverandre kun i motfase, med overlappende linjer. Unntaket er nettkraftpunktet (mater, balun), fordi den er plassert i lik avstand fra etasjene (ikke nødvendigvis den korteste veien), da vil signalet på den være i fase når den er tilkoblet, ikke overlappet, men direkte.

Formen på strålingsmønsteret (DP) til en fellesmodus-antennegruppe bestemmes av mønsteret til antennene som utgjør arrayet og konfigurasjonen av selve arrayet (antall rader, antall etasjer og avstander mellom dem).

Med to rundstrålende antenner plassert side om side ved 1/2λ (mellom antennenes akser), har mønsteret i horisontalplanet formen av et åtte-tall, og det er ingen mottak fra sideretninger vinkelrett på hovedplanet. Hvis du øker avstanden mellom antennene, reduseres bredden på hovedloben til strålingsmønsteret, men sidelobene vises med maksima i retninger vinkelrett på hovedsløyfen.

I en avstand på 0,6λ er nivået på sidelobene 0,31 av nivået til hovedloben, og bredden på mønsteret ved halv effekt reduseres med 1,2 ganger i forhold til matrisen med en avstand mellom antennene lik 2/ 2.

I en avstand på 0,75λ øker nivået på sidelobene til 0,71 av nivået til hovedloben, og mønsterets bredde reduseres med 1,5 ganger. I en avstand på 1λ når nivået på sidelobene nivået til hovedloben, men bredden på strålingsmønsteret reduseres med en faktor 2 sammenlignet med avstanden mellom antennene på en halv bølgelengde.

Fra dette eksemplet er det klart at det er mer hensiktsmessig å velge avstander mellom antenner lik bølgelengden. Dette gir den største innsnevringen av hovedloben til strålingsmønsteret. Det er ingen grunn til å bekymre seg for tilstedeværelsen av sidelober, siden når retningsantenner brukes som en del av en matrise, mottar de ikke signaler fra retninger vinkelrett på den viktigste.

Dette er generelle anbefalinger for alle typer antenner. Slik monteres antenner vanligvis når de brettes gjennom en koaksialkabel. Seksjoner av fleksibel kabel med vilkårlig (så lenge som samme) lengde legges på en vilkårlig måte. Endring av avstanden mellom antennene forstyrrer ikke matchingen og summeringen, så du kan velge hvilken som helst avstand fra 0,5 til 1λ.

La oss vurdere et spesifikt mønster av et rutenett med 2 BowTie vibratorer med en reflektor, avhengig av avstanden mellom etasjene.

2-Bay strålingsmønster for 0,4 - 1λ vertikal stabel

For en 2-etasjers rekke kjegleantenner kan du velge hvilken som helst avstand fra 0,4 til 1λ. Men når avstanden øker utover 0,6λ, øker også størrelsen på skjermen og lengden på bærebjelken, dvs. materialforbruk, vekt øker og styrken forringes, uten å øke parameterne.

I tillegg, som vi allerede har sett, påvirker det å øke lengden på en uovertruffen samlelinje betydelig transformasjonsforholdet. Av praktiske grunner er 2-etasjers rutenett derfor utformet med en minimumsavstand på 0,5-0,6λ.

For 3 eller flere etasjer er det irrasjonelt å samle inn signaler ved hjelp av individuelle linjer (de skal være i gapet mellom vibratoren og reflektoren, vekk fra metallgjenstander) fra hver etasje til tee, men det er strukturelt mye enklere å summere tilstøtende gulv direkte til vibratoren. Hvis avstanden ikke er et multiplum av 0,5λ, vil ikke signalforsinkelsen i linjen være et multiplum av 180 grader, og signalene vil ikke legge seg i fase. Derfor, for en direkte forbindelse langs den korteste veien, er bare en avstand på 0,5 eller 1λ egnet. Ved 0,5λ skal linjene overlappe (for å rotere fasen med 180 grader), ved 1λ direkte (uten faserotasjon). Av praktiske årsaker beskrevet for et 2-etasjers rutenett, brukes ikke en avstand på 1λ.

Del VI / Matching ved hjelp av en impedanstransformator

For å konvertere antennemotstand til matemotstand, brukes tre typer strukturer:
1) Bredbåndstransformatorer med fast konverteringsfaktor. De utføres vanligvis på ferrittkjerner eller trykkes på mikrostrip (patch) linjer. Transformasjonsforholdet bestemmes av konfigurasjonen av viklingene og forholdet mellom antall omdreininger i dem.
2) Et bredt utvalg av shuntkretser med L- og C-elementer.
3) Transformatorer som bruker deler av bølgelinjer

Ulempen med bredbåndstransformatorer er kostnadene ved deres produksjon og vanskeligheten med å oppnå ikke-flere (vilkårlige) transformasjonsforhold. Lave kostnader kan kun oppnås gjennom masseproduksjon, noe som betyr for et begrenset utvalg. Bare 4:1 baluner kan kalles de facto tilgjengelig. Behovet for å produsere en balun i et annet forhold (6:1, 8:1) setter en stopper for både masseproduksjon og hjemmelagde produkter.

Ulempene med shuntkretser er kompleksiteten i produksjonen (som med ikke-standard baluns), smal båndbredde og behovet for å justere prøven i henhold til instrumentene.

Seksjoner av bølgelinjer kompliserer ikke utformingen av vibratoren i stor grad (de kan være dens strukturelle fortsettelse), de forenkler den teknologiske installasjonen av boksen med en balun (eller et kombinert Balun + LNA-brett) ved å flytte boksen utover vibratorspalten . De kan designes og produseres for å konvertere nesten hvilken som helst motstand til hvilken som helst ved å velge lengden på segmentet og dens egen motstand.

La oss vurdere mer detaljert den grunnleggende formelen for å konvertere motstander gitt i forrige avsnitt

En rekke observasjoner følger av denne formelen:

• Når linjelengden er 0 eller et multiplum av 1/2λ, er den resulterende motstanden lik kildemotstanden, linjen endrer ikke impedansen fordi tangenten til vinkler som er multipler av 180 er null
• Med en linjelengde med en forskyvning på 1/4λ fra multipler av 1/2λ, endres den resulterende motstanden maksimalt, fordi tangenten til vinklene 90 og 270 har en tendens til uendelig
• En linje med en motstand lik kildemotstanden (matchet) endrer ikke den resulterende impedansen for noen linjelengde
• En linje med fast geometrisk lengde vil oppføre seg annerledes over et bredt frekvensbånd når bølgelengden endres. Hvis linjelengden i lambdas med en endring i frekvens nærmer seg 0 eller er et multiplum av 1/2λ, avtar linjebidraget, hvis lengden nærmer seg 1/4λ, øker linjebidraget kraftig. Denne egenskapen kan potensielt brukes til å utjevne vibratorens egen impedans

La oss lage Excel for å jobbe med denne formelen: goo.gl/w8z9U2 (Google Docs)

La oss si at vår BowTie-vibrator har en motstand på Z = 750 +j0 ved frekvensen til den første resonansen.
For å konvertere 750 Ohm til 300 (for tilkobling til en 4:1 balun), kan du bruke en symmetrisk bølgeleder med en lengde på kun 0,1λ (5 cm for en frekvens på 600 MHz) med en motstand på 231 Ohm.
Bruke kalkulatoren ovenfor coax_calc du kan velge en kombinasjon av ledningsdiameter og avstand mellom dem for å oppnå 231 ohm.

Del VII / Kasusstudier

Anvendelsesområdet for kjegleantenner er svært begrenset. Ved frekvenser under 300 MHz er slike antenner uakseptabelt store i størrelse sammenlignet med en halvbølgedipol, som har en sving på 0,5λ mot 1λ.

Ved frekvenser over 800 MHz er det nesten ingen radioteknologi hvor sterkt retningsbestemte antenner er nødvendig. CDMA, GSM, GPS, LTE, WiFi krever enten rundstrålende antenner hos abonnenten, eller sektorantenner med en klart forutsigbar sektorform på operatørsiden.
Det er liten etterspørsel etter sterkt retningsbestemte antenner blant mobilabonnenter på fasttelefon. Ved hjelp av BowTie radiatorer er det teoretisk mulig å produsere LTE-700, CDMA2000/LTE 800 Mhz, GSM/UMTS/LTE-900 og CDMA2000/LTE 450 Mhz antenner. Industrien produserte ikke slike antenner, men Del VIII vi skal prøve å konstruere en slik antenne, samtidig som vi sjekker hvor effektiv og konkurransedyktig et slikt design er.

Ved frekvenser over 2 GHz kan kjegleantenner kun produseres med en trykt metode (mikrostrip); det er ingen fordeler i parametere eller enkel design og produksjon sammenlignet med patch-antenner ved slike frekvenser.

I området mellom 300 og 800 MHz fungerer kun TV-kringkasting: PAL/SECAM/NTSC (analog) eller DVB-T/T2/T2 HD (digital).

Det var markedet for abonnentantenner for TV-kringkasting som brakte kjegleantenner enestående popularitet.

På 1960-tallet fikk slike antenner en stor andel av markedet i geografisk store land: Canada og USA. Store områder, for det meste flate, førte til lavere tetthet av konstruksjon av TV-tårn sammenlignet med Europa. For store dekningsradier var det nødvendig med antenner med økt forsterkning på 10...16 dB. Å oppnå slik forsterkning fra enkeltbølgekanalantenner er svært problematisk, og bruk av in-fase arrays med 2-4 bølgekanalantenner er vanskelig og kostbart, sammenlignet med enkelheten til en fler-etasjes kjegleantenne med reflektor.

Den bredeste distribusjonen av slike antenner i Øst-Europa ble tilrettelagt av fremveksten av et stort antall laveffekt-TV-kanaler i UHF-området (1-5 kW sammenlignet med 20-25 kW for tre sentrale TV-kanaler), for mottak av disse antenner med en forsterkning på 10+ dB er nødvendig, samt bredbånd med fangst (om enn med lav forsterkning) av deler av MV-området, noe som eliminerte behovet for å vedlikeholde en ekstra MV-antenne, ekstra kabler, forsterkere, kombinatorer, etc.

Vi presenterer for leseren 7 antennedesign, nøye optimalisert (ved hjelp av Python-skript som bruker NEC-motor for modellering) for å maksimere gjennomsnittlig forsterkning i området 470-700 MHz (21-50 UHF-kanaler) og minimere gjennomsnittlig SWR (SWR). Fra og med 2017 er slike antenner kun aktuelle for DVB-T/T2-mottak.

Uten reflektor:

1) 2-Bay: 50x55 cm, bart 8x279 mm

Med reflektor/skjerm:

6) 4-bay: 102x86 cm
7) 6-Bay: 152x84 cm

Gain, S.W.R.

Antenneforsterkningen i gjennomsnitt i 470-700 MHz-båndet varierer fra 7 til 42 ganger eller fra 8,5 til 16,3 dBi.
Den tredje kolonnen viser frontprojeksjonsarealet i m2, og den siste kolonnen viser den spesifikke gevinsten, i ganger per 1 m2 frontalareal.

Til sammenligning har bølgekanalantennen (Uda-Yagi), spesielt optimalisert for samme rekkevidde, en gjennomsnittlig forsterkning på 10 dBi (fra 8,1 til 12,1) i 1R-5D-konfigurasjonen (1 reflektor, 5 direktører, sløyfevibrator, 624x293x45 mm) og 12,7 dBi i 2R-15D-konfigurasjon (2 reflektorer, 15 direktører, sløyfevibrator, L=1621 mm)

Konklusjoner: Når du designer antenner med en gjennomsnittlig forsterkning på opptil 10 dBi, er tradisjonelle bølgekanaldipolantenner enklere, mer kompakte, lettere, lettere å produsere (både hjemmelagde og industrielle) og mer holdbare. Hvis forsterkning >10 dBi kreves, vil det å legge til direktører til Uda-Yagi gi svært lite retningsvirkning (1R5D = 10 dBi, 2R10D = 11,5 dBi, 2R15D = 12,7 dBi), mens selv en 2-etasjers kjegleantenne med reflektor gir en gjennomsnittlig gevinst på 13,1 dBi.

Når en gjennomsnittlig forsterkning på 15-16 dBi kreves, er det ikke noe alternativ til 4- og 6-etasjers kjegleantenner. I segmentet av antenner med en forsterkning på 10-13 dB, er en 2-etasjers kjegleantenne mer kompakt og enklere enn langbølgekanaler med 10 eller flere direktører).

Her er en generell oversikt og et mønster av de syv antennene, i rekkefølgen nummerert ovenfor:

3D-visning, mønster @ 600 MHz

1) 2-Bay: 50x55 cm, bart 8x279 mm

2) 3-Bay: 60x50 cm, bart 12x241 mm

3) 3-Bay (1 liten): 80x65 cm, bart 4x276, 4x302 og 4x190 mm

4) 1-Bay: 25x72 cm (50+2x12,5 cm sider), bart 4x222 mm (fra eksemplet i artikkelen)

5) 2-Bay: 86x57 cm, bart 4x254 mm

6) 4-bay: 102x86 cm

7) 6-Bay: 152x84 cm

Alle 7 modellene i *.NEC-format kan lastes ned og detaljerte dimensjoner kan sees (inkludert å lage as-built-tegninger) ved å bruke det gratis 4NEC2-programmet.

Ansvarsfraskrivelse: De 6 UHF-TV-antennene ble utviklet av DigitalHome Canada-forummedlemmer med brukerveiledning holl_ands Og mclapp.

Del VIII / Analyse av en industriell antennedesign

4-etasjers antenner av ASP-8-typen har fått stor popularitet i CIS.
Disse antennene har mange modifikasjoner som skiller seg litt fra hverandre (i små detaljer).
Eldre antenner hadde lengre værhår i toppetasjen (og ble merket som 47-860 MHz-antenner).
De nye antennene (som selges i 2017) har en litt kortere toppetasje enn de gamle, trolig for bedre ytelse i UHF, der DVB-T/DVB-T2 i dag opererer.

For analyse ble dimensjoner tatt fra en slik prøve som koster $3,6 (prisen er den samme som en 3-elements innendørs Yagi Volna-1)

Antennen har følgende elementer:
1) Refleksskjerm 75x50 cm, 36 cm bredde på midtdelen, sidekanter 2x8 cm bøyd 4,5 cm forover.
Skjermen består av 2x6 horisontale ledere med en diameter på 2,1 mm, hver av de to gruppene har en høyde på 33 cm, og mellom dem (i den sentrale delen av antennen) et gap på 9 cm.
Skjermforskyvning fra vibratorer - 85 mm

2) Avstanden mellom værhårene til vibratorene i alle 4 etasjene er 34 mm (i midten av bølgelederlinjene)

3) Øvre vibrator 4x254 mm bart med en diameter på 5 mm, med en åpningsvinkel på 45 grader

4) Tre nedre etasjer - vibratorer 4x140 mm værhår med en diameter på 4 mm, med en åpningsvinkel på 50 grader

5) Samle to-trådsledning laget av stålledere med en diameter på 2,1 mm, avstanden mellom lederne er 34 mm ved inngangspunktene til vibratorfestet. Når man går inn i strømboksen 30 mm fra bunnen og opp til 72 mm fra toppen.

6) Avstand mellom etasjene (1. - topp): 1-2 = 183 mm, 2-3 = 192 mm, 3-4 = 178 mm

7) Lengde på forbindelsesledninger: 200mm mellom 1-2 og 3-4. 84+132 = 223 mm mellom etasje 2-3. Strømboksens terminaler er plassert 84 mm fra toppen og 132 mm fra bunnen.

8) I hver etasje er det en travers med 5 korte regissører.

9) Støtteryggen til antennen er en hulprofil av aluminium 12x6 mm i en avstand på 28 mm bak bølgelederne

La oss si med en gang at traverser med 5 direktører ikke har noen effekt i det hele tatt på antennen ved frekvenser opp til 900 MHz. Ved frekvenser over 800 MHz legger de bare +0,1 dB til direktiviteten.
Deres funksjon er rent dekorativ - å ødelegge antennen med ekstra mekaniske belastninger og tiltrekke fugler for å ødelegge antennen.

La oss presentere hovedkomponentene til antennegeometrien i bølgelengder, i forskjellige deler av det deklarerte driftsområdet

Dimensjonene til alle elementene i denne antennen er ekstremt merkelige: lengden på værhårene, avstanden mellom etasjene, bredden på reflektoren, den bevisste forskyvningen (defaseringen) av strømforsyningspunktet.

La oss vurdere egenskapene til individuelle vibratorer (som tar hensyn til skjermens påvirkning).
Bay-1: Den øverste lange vibratoren har en resonansfrekvens på 490 MHz og en motstand på 850Ω. Den andre resonansen er på 780 MHz og motstanden er 31Ω. Ved frekvenser under 300-320 MHz er strålingsmotstanden R ubetydelig; 320 MHz kan betraktes som den lavere driftsfrekvensen. Forsterkningen av denne ene etasjen når 10 dBi, men strålingsmønsteret er litt (1 dB) forskjøvet ned med 30 grader, som en hengende mage

Bay-2: Den andre vibratoren fra toppen har en resonansfrekvens på 780 MHz og en motstand på 515Ω. Den andre resonansen ligger over 1000 MHz. Ved frekvenser under 460 MHz er strålingsmotstanden R ubetydelig; 460 MHz kan betraktes som den lavere driftsfrekvensen. Forsterkningen av denne ene etasjen når 11 dBi, men strålingsmønsteret er STERKT forskjøvet nedover med 35 grader. Forsterkning fremover er bare 6 dBi, og ned med 35 grader - opptil 11,1 dBi

Bay-3: Den tredje vibratoren fra toppen har en resonansfrekvens på 790 MHz og en motstand på 620Ω. Den andre resonansen ligger over 1000 MHz. Ved frekvenser under 440 MHz er strålingsmotstanden R ubetydelig; 440 MHz kan betraktes som den lavere driftsfrekvensen. Forsterkningen av denne ene etasjen når 10,6 dBi, formen på mønsteret er ikke forvrengt, men ser fremover

Bay-4: Den nedre vibratoren har en resonansfrekvens på 810 MHz og en motstand på 570Ω. Den andre resonansen ligger over 1000 MHz. Ved frekvenser under 440 MHz er strålingsmotstanden R ubetydelig; 440 MHz kan betraktes som den lavere driftsfrekvensen. Forsterkningen av denne ene etasjen når 9,6 dBi, formen på mønsteret er forvrengt oppover med 20 grader (2-3 dB sterkere enn fremover). Den andre retningsboblen er rettet nedover i 30 grader.

Produsenten tok et veldig merkelig valg av lengden på 3 værhår i 3 etasjer - med en resonans nær 800 MHz, og ikke i midten av UHF-området (i området 600...700 MHz).
Også et veldig merkelig valg av avstand mellom gulv og lengder på samlelinjer. Lengden på bølgelederne som overlapper er sentrert til 750 MHz. Ved en frekvens på 470 MHz er faseforsinkelsen i en slik linje 112 i stedet for 180 grader.

ASP-8, 3D, Gain, SWR, Pattern

Som du kan se, er antenneparametrene svært ustabile i et bredt spekter av det deklarerte frekvensområdet. I noen områder, SWR-matching<2 (приемлимо), в некоторых КСВ=2...3.2 (приемлимо при нагрузке на МШУ, иначе в кабеле снижения резко растет затухание), а на 21-м канале (470 МГц) КСВ=3.6
Strålingsmønsteret er også ustabilt og har lokale anomalier. Denne prøven har en anomali ved 565 MHz (+30/-40 MHz) - mønsteret faller fra hverandre opp og ned, stråling fremover er bare 5 dBi

I tillegg til denne freeco-antennen vil vi analysere ChannelMaster 4251 2-etasjers antenne, populær i Nord-Amerika.
Dimensjonene er betydelig mindre: 38x35 cm (mot 75x50 cm)

CM4251, Gain, SWR, 3D

Forsterkningen øker jevnt fra 8 til 10 dBi, mønsteret er perfekt flatt, og SWR er moderat. Det er ingen resonansavvik mellom 400 og 900 MHz.
CM4251 med en frontal projeksjon 2,8 ganger mindre enn ASP-8, fungerer omtrent det samme, men uten unormale deler av frekvensresponsen og uten SWR-overspenninger.

Begge antennene er betydelig dårligere enn 2-etasjers antennen fra artikkelen, optimalisert ved hjelp av CAD.
De optimale dimensjonene for 2 etasjer er 86x57 cm (86 - bredde), denne skjermen er litt større enn en "polsk tørketrommel", men snudd til den ene siden.
Forsøk på å innpasse 4 etasjer i et slikt område er svært mislykket og er kun av markedsføringskarakter.
Den amerikanske versjonen, selv om den ikke har enestående forsterkning, er liten i størrelse.

Del XIX / Beregning av en sterkt retningsbestemt sender/mottakerantenne

En konisk radiator med reflektor tillater teoretisk produserende antenner med en forsterkning på ca. 10 dBi for 1 etasje, 12-13 dBi for 2 etasjer, 14-16 dBi for 4 etasjer, 16-18 dBi for 6 etasjer.
Når du arbeider med horisontal polarisering, vil fellesmodusgitteret ha en vertikal layout. Med 2 etasjer vil strålingsmønsteret være det samme både vertikalt og horisontalt: demping 3 dB i vinkler ±25 i alle retninger fra fjernlyset.
Ved 4 og 6 etasjer endres ikke asimutselektiviteten, men den vertikale strålen blir veldig smal, så ved 16 dBi er dempningen 3 dB allerede ved ±8 grader vertikal.

Karakteristiske trekk ved sender/mottakerantenner fra rene mottaksantenner (TV) er:
- matermotstand 50Ω
- økte krav til lav SWR

Rent mottakende antenner er mer tolerante for mismatch (høy SWR) fordi tap i kabelen (inkludert ekstra tap fra høy SWR) kan utjevnes ved å installere en LNA direkte inn i antennen ved vibratorterminalene.

Signaleffekttap ved inngangen til LNA estimeres vanligvis ved den ekvivalente økningen i støyfaktoren (SNR-forringelse) fra misforholdet.
Fra formelen

vi får formelen
Nf (effektiv) = Nf (nominell) + 10*log((2+SWR+1/SWR)/4)

SWR=2 og SWR=3 tilsvarer en forringelse av LNA-støyfaktoren med henholdsvis 0,5 og 1,25 dB.

SWR anses som akseptabelt for SWR-sendere<2, а хорошим КСВ<1.5

Ved å bruke teoretisk kunnskap fra tidligere kapitler, la oss prøve å beregne en 2-etasjers common-mode array med en god SWR for en 50Ω last.

Som et eksempel, la oss velge området 821-894 MHz (858 ±37 MHz), der CDMA2000/EV-DO-standarden fungerer.

Vi vil designe antennen for å operere ved frekvenser nær resonans, fordi med en stor imaginær del av den komplekse motstanden vil SWR være langt fra 1 selv om materen matches med den komplekse motstanden.

Den virkelige strålingsmotstanden ® til en kjeglevibrator, som vi allerede vet, er i størrelsesorden 400-1000Ω og avhenger av tre hovedfaktorer:
- diameter på vibratorlederen (sterkt omvendt forhold, jo tykkere leder, jo lavere R)
- avstand til reflektoren (sterk direkte avhengighet, jo lenger fra skjermen jo høyere R)
- tilstedeværelsen av andre gittervibratorer i nærheten (svak avhengighet)

Denne størrelsesordenen til R er veldig langt fra 50Ω, så bruken av en motstandstransformator er uunngåelig.
Selv om R=50Ω, er det fortsatt nødvendig å bruke Bal-Un 1:1, fordi BowTie-vibratoren er symmetrisk, og den koaksiale strømkabelen er asymmetrisk.
Den enkleste måten er å bruke en kombinert BalUn transformator.
Når du bruker en 4:1 transformator, er det nødvendig å beregne antennen med en utgang på 200Ω, når du bruker en 6:1 transformator - for 300Ω.

Når du legger til et signal fra 2 etasjer til en tee, er utgangsmotstanden til arrayet 2 ganger mindre enn motstanden til gulvene. De. det er nødvendig å beregne en enkelt vibrator for 400Ω eller 600Ω.
Samleledningene skal ha samme motstand som en enkelt vibrator, d.v.s. 400Ω eller 600Ω, ellers vil de fungere som transformatorer med uforutsigbar effekt.

Bruker programmet coax_calc la oss prøve å simulere en symmetrisk bølgeleder ved 400Ω og 600Ω
For å få 600Ω, selv med en tynn leder d=1 mm, trengs en avstand på 74-75 mm. Dette er både en ganske stor avstand (i forhold til totalbredden på vibratoren, ca. 25-30 cm), og en ganske tynn (ikke-stiv) leder. For en så stor separasjon øker også beskyttelsessonen, hvor det ikke skal være metallgjenstander.

For å oppnå 400Ω er linjedimensjonene ganske praktiske: 35 mm avstand, med ledning d=2,5 mm (5 mm2 ledning, vanlig i elektro)

400Ω-alternativet er også mer praktisk, fordi 4:1 baluns er allment tilgjengelig til en billig pris, mens en 6:1 balun må spesiallages.

La oss starte beregningen med en skjerm 1λ bred ved senterfrekvensen (349 mm for 858 MHz)

For å redusere motstanden R til 400Ω, må du ta tykkest mulig leder for vibratoren, eller fjerne vibratoren fra skjermen. For teknologisk bekvemmelighet vil vi velge en diameter på bartelederen på 6 mm (dette er diameteren på den øvre barten i den "polske tørketrommelen"). Med en bartlengde på ca 13-15 cm vil de ha tilstrekkelig stivhet. Tykkere rør i størrelsesorden 10 mm vil være dyrere og mindre praktiske å bøye og feste.

Vi lager en geometrisk modell av antennen, som inkluderer:
- skjerm 1x1λ (av 21 horisontale ledere, 2 mm i diameter, som i galvanisert konstruksjonsnett, med en stigning på 0,05λ)
- avstanden mellom vibratorhårhårene er 35 mm
- en whiskervibrator med en diameter på 6 mm, og dens speilkopi i en avstand på 0,6λ (±0,3λ fra midten av skjermen)
- bartvinkel 33 grader

I flere iterasjoner velger vi offset fra skjermen for å oppnå R=400Ω ved sentralfrekvensen (858 MHz), og etter hver iterasjon velger vi lengden på værhårene for å oppnå X=0Ω (gjør den imaginære delen av motstanden til 0, dvs. stille inn antennen til resonans)

Etter 2-3 iterasjoner får vi en whiskerlengde på 0,4442λ (138,5 mm), en forskyvning til reflektoren på 0,2455λ (86 mm)

Vi sjekker impedansen (R, Z), SWR i et bredt frekvensområde (uten bølgeledere foreløpig, med virtuell strømforsyning til vibratorene med to 400Ω-kilder).

3D, mønster, SWR

Legg til merkelapper

Hensikt:

DA3000 Discone Antenna inneholder 16 avtakbare piskeelementer av varierende lengde som er festet til en vertikal stang. Åtte horisontale stiftelementer danner en skive og åtte skråstilte danner en kjegle. Antennen opererer i området fra 25 til 2000 MHz med et sirkulært strålingsmønster i horisontalplanet og leveres med tilkoblingskabel og kontakter. For å utvide frekvensområdet er Diamonds D130- og D220-antenner designet som en kombinasjon av kvartbølgepisk- og diskonantenner. Kvartbølgeantennen, som opererer i den nedre delen av området, inneholder en øvre vertikal stang, en forlengelsesinduktor og en motvekt bestående av 6 skråstilte stenger.

Når frekvensen øker, slås den vertikale pinnen av av induktans og en diskonantenne, bestående av seks horisontale (disk) og seks skråstilte (kjegle) pinner, begynner å fungere. Antennene D190 og D220 opererer i området henholdsvis 25 - 1300 MHz, 100 - 1500 MHz og 100 - 1600 MHz. Spesielt frekvensområdet til D220-antennen er helt i samsvar med egenskapene til de bredbånds programmerbare RS/N- og RS/N232-oscillatorene.

Strukturelt er D130-, D220- og DA3000-antennene laget i form av en mast, som stiftelementene er skrudd fast. Som et resultat reduseres dimensjonene til antennen under transport betydelig. Koaksiale 50-Ohm-kabler type RG58A/U eller RG188A/U med en lengde på 3,5 til 10 meter kobles til antenne og mottaker via høyfrekvente MJ-MP-kontakter. Diamond leverer også en rekke antennemonteringselementer: magnetiske baser, braketter, master og annet tilbehør. Discone-antenner er tilgjengelig på spesialbestilling.

De viktigste tekniske egenskapene:

Driftsfrekvensområde, (MHz) 25-2000
Kabelkarakteristisk impedans, (Ohm) 50
Høyde, (cm) 150
Diameter, (cm) 170

Beskrivelse gjeldende per: 23.11.2006.

For å klargjøre de tekniske egenskapene til "16-elements bredbåndsdiskonantennen i området 25...2000 MHz "DA-3000"", samt for å få informasjon om tilgjengelighet og leveringsbetingelser, kan du fylle ut forespørselsskjemaet nedenfor .

Merk følgende! Utstyr leveres kun til juridiske personer og kun ved bankoverføring.