Влияние на разтягането на мачтата върху характеристиките на антената
Влияние на разтягането на мачтата върху работата на антената
Много радиолюбители, които сериозно се занимават с изграждането на своята радиостанция, когато монтират антени на мачти, фиксирани с кабели, предприемат различни мерки, за да елиминират възможното им влияние върху диаграмите на антената. В този случай основният метод е т.нар. сегментиране, т.е. разбивайки ги на парчета през изолатори. Напоследък, с появата на особено здрави химически влакна, често се използват кабели от полиамид или кевлар. Все още няма консенсус сред радиолюбителите как точно влияят стриите от проводящ материал. Всеки знае, че влияят, но въпросът е КАК? - никой не може да даде ясен отговор. За да внесем пълна яснота по този въпрос, ще ви разкажем как този проблем се решава в професионална връзка.
За нагледна илюстрация на резултатите използвахме професионален софтуерен пакет за изчисляване на антенни системи GNEC.
С помощта на компютърни симулации проверихме доколко е вярно широко разпространеното мнение, че проводниците от проводящ материал силно изкривяват диаграмата (RP) на антените, разположени на тази мачта.
В началото малко за разновидностите на стриите.
Има три вида от тях:
1. Непрекъснати непроводими скоби, изработени от кевлароподобни материали. 2. Проводими стрии, разбити с помощта на изолатори на отделни сегменти. 3. Проводими непрекъснати участъци без изолатори и каквато и да е сегментация.
За да направим графичното изобразяване на RP по-удобно за възприятие и по-визуално, вместо обичайната полярна, избрахме линейна координатна система. Това позволява по-подробен анализ на страничните лобове с общо затихване на сигнала над 20 dB. Фигурите показват RP на антенни системи с разтягащи се проводници, отклоняващи се от посоката на максимално излъчване на антената под ъгъл от 0° до 60° с интервал от 15°. Конфигурацията на момчетата е такава, че разположението им спрямо антената се повтаря на всеки 60°. Следователно пет ъгъла ще бъдат достатъчни, за да опишат ефекта на момчетата върху работата на антената, когато се въртят около мачтата на 360° (ясно е, че въртенето на момчетата около мачтата при фиксирана позиция на антената съответства на въртенето на антената при фиксирана позиция на момчетата).
Ориз. 1а - DN в хоризонталната равнина на горната антена на стека (височина 32 m).
Ориз. 1b - RP във вертикалната равнина на горната стекова антена (височина 32 m).
На фиг. 1а и 16 показват модела за горната антена на стека при различни ъгли на въртене на антената спрямо скобите. Промените в RP в хоризонталната равнина са много малки. Във вертикалната равнина има някои промени в модела в областта на задния лоб. Като се има предвид, че в повечето случаи се наблюдават отклонения в посоките на затихване на сигнала над 30 dB (фиг. 16), този ефект може да бъдеда се считат за незначителни.
Основният лоб на DN във вертикалната равнина, който участва в провеждането на комуникации на дълги разстояния (разположен под ъгъл от 9 ° спрямо хоризонта), изобщо не е изкривен.
Графиките ясно демонстрират, че практическото въздействие на непрекъснатите проводими проводници върху антената е незначително. Въпреки че разликата между нулите при по-високи ъгли (фиг. 16) достига значителни стойности, тези промени възникват в посоките на излъчване, където затихването на сигнала е 25 dB или повече.
За състезание и DX работа тези промени не са значителни. На фиг. Фигури 2а и 26 показват модела на средната стекова антена (височина на окачване - 22 m). На фиг. 2а в областта на задните лобове има промяна в нивото на сигнала на dB, когато антената се върти. Промяната в нивото на сигнала в областта на нулите на шаблона, показана на фиг. 26 е 10-15 dB, но тези промени се случват в областта на модела, където нивото на затихване е повече от 25 dB.
Може би има хора, за които подобни отклонения ще изглеждат неприемливи. Въпреки това ви уверяваме, че в повечето случаи в състезание и при работа с DX няма да забележите никаква разлика.
Ориз. 2а - DN в хоризонталната равнина на средната антена на стека (височина 22 m).
Ориз. 26 DN във вертикалната равнина на средния стек (височина 22 m).
Ориз. За - DN в хоризонталната равнина на стек от три антени.
Ориз. 36 - DN във вертикалната равнина на стек от три антени.
Резултатите от изследването на ефекта на проводимите стрии върху RP на третата (долна) стекова антена се оказаха толкова сходни с резултатите за първия и втория случай, че няма смисъл да представяме тези диаграми тук. Много по-интересно е да се разгледа въздействиетонепрекъснати проводими стрии за три антени, комбинирани в стек и захранвани във фаза.
На фиг. Зад и 36 са показани диаграмите на излъчване за три антени, комбинирани в стек и захранвани във фаза. Както и в предишните случаи, промените в RP в хоризонталната равнина са изключително малки. Във вертикалната равнина се наблюдава изкривяване на диаграмата при големи ъгли на излъчване. Но забележете: промените в главния лоб на модела отново са минимални.
Ориз. 4 - стек DN във вертикална равнина за кутия със и без стрии
На фиг. 4 показва RP на триетажен стек без обтегачи, графично насложен върху RP, получен за случая с обтегачи (най-лошият случай), монтирани директно под антената, при отклонение от 0°. С изключение на втория лоб (ъгъл 30°), всички отклонения възникват в посоки, където затихването на сигнала е 20 dB или повече.
В допълнение, ние извършихме серия от допълнителни изчисления, които показаха, че проводниците, разположени директно под антената, имат много по-голям ефект върху антената, отколкото момчетата срещу нея (когато антената е фиксирана под точката на закрепване на момчетата към мачтата). Изчисленията показват, че за да работи нормално антената, разстоянието между траверса и точката на закрепване на момчетата трябва да бъде най-малко 0,9-1,5 м за обхват от 20 м. Трябва също да се отбележи, че намаляването на разстоянието между момчетата и траверса на антената е по-критично за антени с вълнов импеданс от 10-15 ома, отколкото за антени със съпротивление 20-35 ома.
Нискочестотни антени
В повечето случаи като антени за нискочестотните ленти се използват конструкции от проводящ проводник с различна дължина, единият край на който е фиксиран към мачтата, а другият на известно разстояние отземя. Интуитивно изглежда, че проводимите стрии ще влошат значително работата на такива антени. Това обаче не винаги е така, а понякога дори обратното. Следващият пример потвърждава това. Моделирахме наклонен полувълнов дипол за обхват 80 m, разположен под ъгъл 60° спрямо хоризонта (земята под антената има следните характеристики: e=10, o=13 S/m). Височината на мачтата е 32 м. Диполът е разположен в средата между два пика. На фиг. 5а показва RP в хоризонтална равнина за мачта с и без опори. Интересното е, че в този конкретен случай проводниците в посока на максимално излъчване дори увеличават усилването на дипола с повече от 2 dB! В допълнение, те също така увеличават стойността на съотношението F / B. На фиг. 56 показва диаграмите на излъчване на дипол във вертикалната равнина. Резултатът е подобен на случая, показан на фиг. 5а
Ориз. 5а - DN наклонен дипол в хоризонталната равнина
От проведеното изследване могат да се направят следните важни изводи:
първо: непрекъснатите проводими проводници наистина изкривяват диаграмата на излъчване на антените, които инсталирах на мачтата. Но: степента на тяхното влияние върху най-важните за DX QSO параметри и характеристики на диаграмата на насоченост на антената е толкова малка, че няма практическо значение. второ: антената, монтирана на I. върха на мачтата (фиг. 1а и 16), не е подложена на никакво влияние от опорните проводници, ако последните са фиксирани на мачтата на 3-6 m под траверсата на антената. трето: непрекъснатото проводящо разтягане може дори да се подобри в някои случаи. 56 - DN на наклонен дипол във вертикален DN за нискочестотни антени, разположени между тях. самолет
Като се има предвид, че цената на съвременните висококачествени изолатори (да не говорим за специализиранинепроводими проводници, изработени от кевлар и др.) е много висока, непрекъснатите проводящи кабели без вградени изолатори имат законно право да съществуват.
Днес непрекъснати проводящи проводници, несегментирани и неизолирани, поддържат множество мачти в цялата страна. Това са добре познатите мачти тип УНЖА (и подобни), оборудвани с лебедки със стоманени въжета. Всички KB антени за военни цели, инсталирани на такива мачти, редовно изпълняват задачите си повече от дузина години.
Изтеглете цялата статия в PDF формат (352kb).