Теоретические сведения о дискоконусной антенне - Дискоконусная антенна
Эта антенна, сведения о которой опубликованы в [1], представляет собой вертикально поляризованный излучатель с горизонтальной круговой диаграммой направленности, во многом аналогичной диаграмме вертикального вибратора.
Главное преимущество дискоконусной антенны заключается в большой ширине полосы частот, в пределах которой ее можно питать по коаксиальному кабелю при соответствующих симметрии и импедансе.
Она сравнительно проста по своему устройству и нечувствительна к отклонениям от номинальных размеров. Поэтому такие антенны широко используются в коммерческом вещании, главным образом в диапазонах дециметровых и метровых волн.
Дискоконусная антенна состоит из металлического конуса с диском на вершине. Ее относят к антеннам с верхним питание, которые снабжены концевой емкостью в виде диска и конусообразным внешним проводником.
В своем исходном виде дискоконусные антенны применяются только в дециметровом диапазоне.
В диапазонах коротких волн используются преимущественно "скелетные" формы, когда металлические поверхности заменяются фигурами из металлических прутков, полос, трубок или проводов (рис. 1).
Тем самым обеспечивается существенное снижение веса и ветрового сопротивления антенны, а также затрат на ее изготовление без заметного ущерба для электрических свойств.
В антеннах промышленного производства на диск и конус идет как минимум по шесть, чаще по восемь, а в особых случаях и по двенадцать стержней.
Существуют варианты из тонкого провода или проволочной сетки, а также смешанные формы из сплошного диска и пруткового конуса.
Рис.1. Дискоконусная антенна и ее разновидности: а - однородная; б - скелетная; в - смешанная.
Принципиальная схема антенны представлена на рис.2. Коаксиальный кабель питания проложен внутри конуса к его вершине. Там экран припаивается к конусу, так что последний служит продолжением экрана. Внутренняя жила кабеля припаивается к центру диска, изолированного от конуса.
Рис.2 Принципиальная схема дискоконусной антенны
Дискоконусная антенна представляет собой вертикальный вибратор, который охватывает широкую полосу частот благодаря своей особой форме. Как и любой вертикальный вибратор, она, являясь круговым горизонтальным излучателем, характеризуется круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и всем знакомой диаграммой полуволнового вибратора в виде восьмерки в вертикальной плоскости. Последняя, впрочем, может быть в той или иной степени искажена в зависимости от рабочей частоты. Выше нижней частоты границы, на которую рассчитана антенна, КСВ в 50-омном коаксиальном кабеле не превышает 2 во всей частотной области с отношением пределов 1:10. Отсюда ясно, почему эту антенну широко ко используют для коммерческого вещания, где требуется часто менять рабочие частоты или охватывать значительную частотную область. Важнейшей из характеристик дискоконусной антенны оказалась нижняя предельная частота. Ее можно определить как наименьшую рабочую частоту, на которой величина КСВ в 50-омном коаксиальном кабеле не превышает 3. На частотах ниже КСВ быстро растет, а выше - постепенно убывает до своего среднего значения <1,5. Дискоконусная антенна электрически ведет себя как фильтр верхних частот с относительно крутым спадом частотной характеристики (рис. 3).
Рис.3 Типичная зависимость КСВ дискоконусной антенны с питанием по 50-лмному коаксиальному кабелю от рабочей частоты.
Результаты определений минимальной рабочей частоты зависят от длины конуса, диаметра диска и угла при вершине конуса. Как показали опыты Нейла, оптимальный диаметр диска составляет независимо от угла. Длина определяется. По мнению Кандояна (Kandoian), эта длина, приведенная к минимальной частоте, составляет приблизительно, но Нейл определил, что.
Их соотношение проясняют кривые частотной зависимости согласования, которые Нейл получил опытным путем. Они приведены на рис.4. в несколько измененном виде. По оси абсцисс отложена относительная частота причем как опорная длина соответствует. Каждому значению коэффициента отвечает длина, выраженная в, и для оценки этой длины достаточно умножить на 0,25. Бессмысленно надеяться на приемлемую величину КСВ для в 50-омном коаксиальном кабеле, если составляет. В этом случае при величина КСВ приближается к 3,5. Она быстро растет с уменьшением угла раскрыва конуса.
Рис.4 Согласование дискоконусной антенны и 50-омного коаксиального кабеля при различных углах раскрыва в зависимости от рабочей частоты
По кривым видно, что при любых указанных там углах раскрыва величина КСВ2, если выбрать, что соответствует длине, приведенной к максимальной рабочей длине волны. Одновременно служит множителем для, делая соотношение частоты и согласования более отчетливым. Кривые показывают, что сходство с фильтром верхних частот хорошо проявляются при больших углах раскрыва. При на кривой согласования появляется все больше промежуточных максимумов, нежелательных для многих применений. Скелетной конструкции антенны свойственны несколько иные значения, но ход соотношения между согласованием и частотой подчиняются той же тенденции.
Как правило, предпочитают угол раскрыва, при котором осевое сечение конуса является равносторонним треугольником, а. У дискоконусных антенн промышленного изготовления угол варьируется от до. ограничивает частотную область сверху таким образом, что она расширяется с уменьшением. Между и промежутком действует соотношение, зависящее от угла раскрыва.
Диаграмма направленности в плоскости является круговой и не зависит от угла раскрыва на всех рабочих частотах. По данным промышленности, отклонение от круговой формы в области рабочих частот не превышает ±5 дБ. Диаграмм направленности в плоскости на частоте во многом аналогична диаграмме полуволнового вибратора, когда главный луч перпендикулярен оси антенны. Угол раскрыва слабо влияет на диаграмму направленности в горизонтальной плоскости на частоте. С ростом рабочей частоты диаграмма деформируется, все больше отступая от первоначальной правильной двухлепестковой формы. Об этом свидетельствуют диаграммы в плоскости, полученные Нейлом при углах раскрыва, и (рис. 5). Максимум излучения на рабочих частотах до лежит преимущественно в горизонтальной плоскости при любых углах раскрыва. Уже на частоте диаграмма деформируется настолько, что напряженность поля в горизонтальной плоскости убывает на 1,5 дБ. У антенны с
На частоте потери доходят до 2 дБ, если привести их к максимуму излучения резонансного вертикального полуволнового вибратора.
Своими измерениями Нейл показал, что потери достигают 3,3 дБ на частоте и вновь убывают до 2,2 дБ на частоте. Судя по диаграммам направленности на более высоких частотах, верхний предел рабочей частоты определяется не столько согласованием, сколько практической применимости Е-диаграммы. Недаром поставщики антенн промышленного изготовления указывают в спецификациях существенно более узкие области частот, нежели те, которые могут быть обеспечены надлежащим согласование.
Рис.5 Нормированные диаграммы направленности в плоскости Е для дискоконусных антенн с углом раскрыва, и
Диаметр диска также влияет на диаграмму в плоскости Е на частотах выше. При большом диске излучение над горизонтом ослабляется, а при слишком малом искажается частотная характеристика, и излучение отклоняется в сторону конуса. Уже по диаграммам в плоскости Е хорошо видно, что усиление дискоконусных антенн, приведенное к полуволновому вибратору, равно нулю. Поэтому серьезные поставщики таких антенн либо вообще не указывают их усиление, либо дают значение 0дБ (по отношению к полуволновому вибратору) или 2,15 дБ (к изотропному излучателю).
Для питания описываемых антенн через коаксиальный кабель не требуется ни симметрирующего устройства (как в случае полуволнового вибратора), ни согласующие цепочки. Благодаря широкополосности дискоконусные антенны некритичны к размерам своих элементов и не нуждаются в настройке.
Похожие статьи
-
Расчет дискоконусной антенны - Дискоконусная антенна
Используя [16], и приведенные в п.1 действующие соотношения между размерами элементов конструкции антенны и рабочими длинами волн, определим следующее: -...
-
Отчет должен содержать: 5.1. Принципиальную схему НРУ. 5.2. Графики амплитудных и колебательных характеристик, полученные экспериментально и расчетным...
-
Вывод, Список используемых источников - Дискоконусная антенна
В работе доказана, схожесть природ дискоконусных антенн однородного и скелетного исполнения. Однородная электрически ведет себя как фильтр верхних...
-
Опорно-поворотное устройство (подвеска) антенны обеспечивает ее прецизионную ориентацию на выбранный спутник. В простейшем решении реализуются полный...
-
Эскиз конструкции рупорной антенны - Синфазная решетка из рупорных антенн
Расчет одиночного рупора. 1). Выбор волновода. Волновод выбираем исходя из заданной рабочей частоты: Марка волновода: Размеры волновода: В плоскости...
-
Краткие теоретические сведения - Оcновы радиоэлектроники
Сигнал есть физический процесс, который несет в себе информацию. Информация, содержащаяся в сигнале, выражается зависимостью от времени какого-либо...
-
Лабораторная работа №&;nbsp;3, Цель работы, Краткие теоретические сведения - Оcновы радиоэлектроники
Измерение параметров связанных колебательных контуров при гармоническом воздействии Цель работы Исследование амплитудно-частотной характеристики системы...
-
Иccледование последовательного и параллельного колебательных контуров при гармоническом воздействии Цель работы Изучение последовательного и...
-
Moдель QLP CA130094 Приемопередающая сегментопараболическая антенна используется для создания радиоканалов на больших расстояниях (до 50 км). Две таких...
-
Ориентация антенны Приемную антенну для приема со спутника можно устанавливать на земле, на мачте, на стене дома, на крыше. Независимо от места установки...
-
Краткие теоретические сведения, Введение - Оcновы радиоэлектроники
Введение Стабилизаторы напряжения используются в источниках питания постоянного тока для поддержания величины выходного напряжения с требуемой точностью....
-
Введение - Синфазная решетка из рупорных антенн
Рупорные антенны являются простейшими антеннами СВЧ-диапазона. Излучатель типа открытого конца волновода можно рассматривать как рупор, у которого угол...
-
Исследование дифференцирующей и интегрирующей цепей Цель работы Экспериментальное исследование преобразования формы прямоугольных импульсов с помощью...
-
Определение геометрических размеров параболического зеркала - Параболическая антенна
Определение диаметра раскрыва антенны Зеркальная антенна - направленная антенна, содержащая первичный излучатель и отражатель антенны в виде...
-
Изучение устройства, принципа действия и применения измерительных генераторов, осциллографов, вольтметров, частотомеров. Краткие теоретические сведения...
-
Основные теоретические сведения Задачи принятия технических решений принято делит на следующие этапы: 1. Формирование целей выбора; покупка изделия и...
-
Вариант № 6 Необходимо разработать цифровое комбинационное устройство демультиплексор из 1 в 4 в базисе ИЛИ-НЕ, НЕ, логическая функция которого указана...
-
Операционные усилители Цель работы Изучение устройства, принципа действия и применения операционных усилителей в различных радиотехнических устройствах....
-
Отчет должен содержать графики амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик, зарисованные осциллограммы задержки прямоугольного импульса,...
-
Основные теоретические сведения Задачи принятия технических решений принято делит на следующие этапы: 1. Формирование целей выбора; покупка изделия и...
-
Исходные данные: - Частота, Гц - Ширина диаграммы направленности в главных плоскостях (по уровню - 3 дБ) - Уровень боковых лепестков Форма раскрыва -...
-
Интегральные микросхемы Цель работы Изучение принципов построения логических цепей на интегральных микросхемах, практическая сборка этих цепей и...
-
Самым простым и дешевым является вариант спутников Hot Bird 1,2/ Eutelsat IIF-1. Однако есть одно существенное замечание. Разные спутники "светят" на...
-
Для налаштування антени булоб добре знати потужність сигналу на виході конвертора. Це можливо зробити знаючи ЕІВП супутника (карти зон покриття тим чи...
-
Для дистанционного управления антенной используется специальное устройство, называемое актуатор. Это фактически обычный выдвижной рычаг-толкатель, очень...
-
Расчет антенной решетки - Синфазная решетка из рупорных антенн
Решетка синфазная, то есть токи всех излучателей синфазны (имеют одинаковую фазу). 1). Расчет оптимального расстояния между антеннами в решетке. При...
-
Геометрические свойства и принцип действия параболической антенны - Параболическая антенна
В прямоуroльной системе координат (начало в вершине параболоида) параболическая поверхность (рис. 1.6) описывается уравнением Рисунок 1.6 (1) Где f -...
-
Инженерный расчет пространственной диаграммы направленности параболической антенны сводится к определению диаграммы направленности идеальной круглой...
-
Определим величину просвета без учета рефракции радиоволн: ; (4.2[2]), Где H (0) - величина просвета без учета рефракции радиоволн; H 0 - критический...
-
Подвеска азимут-угол места Установка антенны с этим типом подвески очень проста. Вычислим азимут и угол места спутника по соотношениям (3.1 б) и (3.2 б)....
-
Влияние точности выполнения зеркальной антенны на ее направленные свойства - Параболическая антенна
Неточности, неизбежные при создании конструкции антенны (например; при выполнении поверхности зеркала, установке облучателя), вызывают отношение,...
-
Исследование рупорных антенн Цель работы: Практическое исследование направленных свойств рупорных антенн с использованием программы SABOR. Исследование...
-
Коэффициенты усиления и направленного действия параболической антенны - Параболическая антенна
Как было показано выше, коэффициент усиления G антенны связан с ее коэффициентами направленного действия D и полезного действия простым соотношением G=...
-
Приближенные методы расчета ДН зеркальной параболической антенны - Параболическая антенна
Имеются два приближенных метода определения направленных свойств параболической антенны: апертурный и токовый. Апертурный метод состоит в определении...
-
Антенні решітки: характеристики, особливості
Антенні решітки: характеристики, особливості Спрямованість дії найпростішої антени - симетричного вібратора - невисока. Для збільшення спрямованості дії...
-
Облучатели зеркальных антенн - Параболическая антенна
В качестве облучателей зеркальных антенн применяют слабонаправленные антенны, обладающие однонаправленным излучением (в сторону зеркала). Фазовый центр...
-
В данном курсовом проекте необходимо рассмотреть вопросы планирования и взаимодействия сетей сотовой связи. Это будет проиллюстрировано на примерах:...
-
Радиорелейный диапазон тракт абонент На рис. 3 показана структурная схема оконечной станции ЦРРЛ. На оконечной станции линейный цифровой сигнал ЛЦС в...
-
Приращения по Х и Y составят Координаты центра элементарных площадок раскрыва рупора Напряженность поля в раскрыве рупора с учетом, что рупор с круглым...
-
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОРТАХ - Основы управление флотом и технология перевозки грузов
Морской торговый порт Туапсе. Северная широта 44° 05', Восточная долгота 39° 04' Морской торговый порт Туапсе расположен на Кавказском побережье Черного...
Теоретические сведения о дискоконусной антенне - Дискоконусная антенна