Рамочные антенны

Тип статьи:
Рецензия

                                      Рамочные антенны

Как устроена рамка. Влияние формы. Влияние положения точки питания. Поляризация рамок. Влияние высоты подвеса. Сложные рамки.

В широком смысле под понятие рамочных попадает много антенн. Например, магнитные рамки, ромбические, треугольные. В этом разделе мы рассмотрим лишь рамки с периметром около 1/λ и с излучением поперёк плоскости рамки. Все модели находятся в папке … ANT\HFsimple\Loop– в программе MMANA /

                                      Как устроена рамка

Возьмём укороченный изгибом полуволновый диполь. Укороченный следящим образом – центральный участок ƛ/4 ставим без изменений, а края по λ/8 загнём под углом 90°.

Расположим два таких диполя один над другим и запитаем их синфазно.

Поскольку площади раскрыва обоих диполей почти не пересекаются, то такая антенна соберёт всю энергию электромагнитной волны (ЭМВ) с площади вдвое большей, чем её половина. Значит, мощность сигнала усиление в 3 дБ. Теперь соединим концы обоих диполей (от этого ничего не изменится, так как там одинаковые напряжения). Мы получим рамочную антенну с периметром 1ƛ. (файл… Loop20.maa.)

Теперь, когда мы проследили ‹‹историю возникновения›› рамочной антенны, легко понять, как она работает, и что от неё ждать.

По сути, рамка – это синфазная решётка из двух укороченных изгибом λ/2 диполей. Основное излучение антенны обеспечивают верхняя и нижняя стороны, токи в которых синфазные. Вертикальные же стороны, токи в половинках каждой из которых противофазные, практически нечего не излучают, и служат лишь для правильного возбуждения горизонтальных сторон.

Излучение горизонтальных проводов складывается в фазе только в направлении, перпендикулярном плоскости рамки, потому максимум излучения направлен поперёк плоскости рамки. По этой причине на практике используются только вертикальные , в крайнем случае, сильно наклонные рамки . у горизонтальной рамки максимум излучения будет направлен в зенит, а такая ДН на КВ никуда не годится . ещё один аргумент против горизонтальных волновых рамок: если на той же высоте вместо горизонтальной рамки поместить диполь , пусть даже если он будет укороченный , то его ДН в вертикальной плоскости будет заметно лучше.

Поскольку рамка имеет меньшую протяженность по горизонтали, то её ДН в горизонтальной плоскости шире, чем у диполя. И поэтому может показаться что Gaрамки должно быть ниже. Но наличие второго, синфазного возбуждения горизонтального провода приводит к появлению направленности в вертикальной плоскости. В результате проигрыш от меньших горизонтальных размеров с лихвой перекрывается, и рамка имеет выше, чем диполь.

Направленность в вертикальной плоскости приводит к тому, что над реальной землёй рамка имеет меньший вертикальный угол излучения при высоте диполя, соответствующей геометрическому центу рамки.

Так рамка состоит из пары диполей, кажется логичными ожидать, что её периметр равен сумме длин этих диполей, т.е. несколько короче λ- ведь резонансный диполь имеет коэффициент укорочения. На самом же деле периметр резонансной рамки получается несколько больше λ, т.е. рамка имеет коэффициент удлинения (Куд). Причин этому две:

В отличии от обычного диполя в рамке нет излучения с открытого торца провода в точке минимума тока, поскольку нет этого торца- провод цельный. А как мы помним что именно открытого конца диполя и служит причиной его небольшого укорочения, точно также, как и причиной его небольшого укорочения, точно также, как и причиной его небольшого укорочения, точно также, как и емкостная нагрузка в укороченных антеннах.

Исходным материалом рамки служит не простой диполь, а изогнутый. Общая длина изогнутых антенн всегда несколько больше, чем прямых.

Рамочная антенна при непосредственном питании коаксиальным кабелем даёт намного меньший синфазный по внешней стороне оплётки, чем диполь. Подавление синфазного тока осуществляется компенсацией. По оплётке искусственно запускается компенсационный ток. Равный синфазному по амплитуде, но противофазный ему. Этот ток компенсации берётся со второго вывода антенны (куда подключена центральная жила).

Нечто подобное происходит и в рамке. Ток от центральной жилы, пройдя через всю рамку, подаётся в противофазе на оплётку и компенсирует большую часть синфазного тока. Так как компенсации происходит на оплётку не сразу, а рамку, то нет необходимости попадать его, отступив вниз по оплётке замыкания точки питания и так не будет. То есть рамочная антенна сама по себе является родственником симметрирующиго устройства.

Поскольку рамка всё же больше антенна, а не устройство компенсации, то полного симметрирования не происходит. Однако децибел на 20 синфазный ток всё ослабляется без всяких дополнительных устройств. Это и является истинной причиной устойчивого мнения, что рамочные антенны меньше шумят на приём. Мнение — это в значительной мере верно. Ошибочна лишь его аргументация в радиолюбительской среде: дело, дескать в том, что рамочные антенны замкнуты по постоянному току и поэтому не собирают электрические разряды.

Но на самом же деле и диполь и рамка шумят одинаково. Но при равном подавлении синфазного тока в оплётки. А для этого у диполя надо приложить большие усилия, чем у рамки. Если же устройство подавления синфазного тока в антенне отсутствует (что, увы, нередко бывает у радиолюбителей) или оно имеет низкое подавление, то рамка за счёт вышеописанного эффекта будет заметно менее чувствительна к местным помехам, принятым олёткой.   

Яндекс.Метрика