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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Antennes VHF hautes performances. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes VHF Le développement intensif des bandes VHF par les radioamateurs au cours des deux dernières décennies a conduit à l'émergence de nombreuses antennes de conceptions diverses. Ces dernières années, les antennes à traverse allongée ont reçu une distribution spéciale. La longueur de la traversée d'une telle antenne est de plusieurs longueurs d'onde et le nombre d'éléments passifs atteint deux douzaines ou même plus. Ce sont eux qui sont souvent utilisés par les ondes ultracourtes lors de la conduite de communications longue et ultra longue portée sur VHF à travers les "aurores", les pluies de météores, IC3 et la surface lunaire. L'intérêt des antennes à traverse allongée s'explique par le fait que, d'une part, avec un coût matériel quasiment identique à celui de la construction d'un "canal d'onde" classique, leur gain est sensiblement supérieur ; deuxièmement, la conception de telles antennes est simple, puisque tous les éléments sont montés sur un même faisceau porteur; troisièmement, la simplicité relative de l'adaptation de l'antenne au chargeur captive, car l'énergie RF est fournie à un seul élément actif. Mais ces antennes présentent aussi quelques inconvénients : une faible suppression du rayonnement arrière et un rétrécissement important de la bande de fonctionnement avec une augmentation du nombre d'éléments. Un certain nombre de conceptions intéressantes d'antennes VHF à traversée étendue ont été développées par le célèbre français à ondes ultracourtes F. Tonna (F9FT). Antennes F9FT ont un rendement suffisamment élevé, une taille et un poids relativement petits, ils n'ont pas d'éléments correspondants. Mais peut-être qu'ils principal avantage - répétabilité facile, obtenant des paramètres identiques de chaque antenne individuelle (avec le strict respect de toutes les dimensions des éléments). Ce dernier permet, en agençant plusieurs antennes du même type, de créer un système d'antenne complexe avec un gain élevé. Les principaux paramètres de l'antenne F9FT sont indiqués dans le tableau. Les gains d'antenne donnés sont relatifs à un dipôle demi-onde. Sur la fig. 1, un dessin d'une antenne à 16 éléments pour une portée de 2 mètres est représenté. Sa traverse est constituée de profilés carrés laminés d'un côté de 20 mm, d'une épaisseur de paroi - 1,5 ... 2 mm, ou de tuyaux d'un diamètre de 20 mm. La partie de la traverse, où les réflecteurs et le vibrateur actif sont fixés, a la forme d'une "queue d'aronde" (Fig. 1, b). Les éléments passifs sont constitués de fil d'aluminium d'un diamètre de 4 mm. L'utilisation d'autres matériaux (cuivre, laiton, alliages d'aluminium, bimétal) n'entraîne pas de détérioration notable des paramètres de l'antenne, à l'exception de sa masse. L'une des options de montage possibles pour les réflecteurs et les directeurs est illustrée à la fig. 1.c.
Un vibrateur actif avec une résistance aux ondes de 75 ohms (Fig. 2, a) est constitué d'un fil d'aluminium d'un diamètre de 5 mm et d'une résistance aux ondes de 50 ohms (Fig. 2, b) - à partir de deux tubes en aluminium avec d'un diamètre de 12 mm, reliés par un arc assorti en aluminium en fil d'un diamètre de 5 mm.
Paramètres principaux des antennes
Le vibreur actif doit être solidement isolé de la traverse. La fibre de verre, le téflon, le verre organique, etc. peuvent être utilisés comme matériau isolant. Sur la fig. Les figures 3a et 3b montrent schématiquement des antennes à 9 et 13 éléments pour la bande des 2 mètres. La conception de vibrateurs actifs avec une impédance d'onde différente pour ces antennes est illustrée à la fig. 3, in (75 ohms) et 3, d (50 ohms).
Une certaine différence dans la taille de ces vibrateurs actifs par rapport à ceux utilisés dans l'antenne à 16 éléments est due au désir de mieux adapter ces antennes au chargeur. La section transversale de la traverse porteuse pour ces antennes est la même que pour les 16 éléments (20x20 mm). Structurellement, une antenne à 9 et 13 éléments est réalisée de la même manière qu'une antenne à 16 éléments. La figure 4a montre un dessin schématique d'une antenne à 21 éléments pour une portée de 70 cm.Les distances entre les éléments indiquées sur la figure se réfèrent au cas de l'utilisation d'un chargeur avec une impédance caractéristique de 75 ohms. Lors de l'alimentation de l'antenne avec un câble de 50 ohms, les distances doivent être les suivantes : réflecteur - vibreur actif - 139 mm, vibreur actif - directeur 1 - 48 mm, directeur 1 - directeur 2-68 mm, directeur 2 - directeur 3 - 182 millimètres. Les directeurs restants sont situés à la distance indiquée sur la figure. Pour la traverse, un profil carré avec un côté de 16,5 mm est utilisé (un tube d'un diamètre de 16 ... 17 mm peut être utilisé). Tous les éléments passifs sont en fil d'aluminium d'un diamètre de 4 mm et sont fixés directement sur la traverse (voir Fig. 1, c). Un vibrateur actif (Fig. 4b) est constitué de fil d'aluminium d'un diamètre de 5 mm. Au point d'attache à la traverse, il doit en être isolé.
À première vue, il peut sembler que l'alimentation directe d'un vibrateur équilibré avec un câble coaxial déséquilibré ne peut pas donner de bons résultats, puisque dans ce cas le rapport de tension à ses extrémités est d'environ 2:3. Et cela conduira inévitablement à la formation d'un rayonnement à polarisation verticale, détériorant ainsi le gain de l'antenne et son diagramme de rayonnement. Cependant, des expériences montrent qu'il est possible d'alimenter l'antenne de cette manière, mais l'impédance d'entrée du vibrateur actif doit être cohérente avec l'impédance d'onde du chargeur d'alimentation, et l'élément actif est isolé de manière fiable de la traverse. Dans ce cas, presque toute l'énergie RF fournie est rayonnée par le vibrateur actif dans l'espace environnant, et un grand nombre d'éléments passifs forment assez bien le lobe principal du diagramme de rayonnement d'antenne strictement le long de son axe. Sur la fig. Les figures 5 et 6 montrent les diagrammes de rayonnement horizontal et vertical d'une antenne F16FT à 9 éléments pour la bande des 2 mètres.
Pour obtenir plus de puissance. des antennes du même type sont combinées dans un système. En doublant le nombre d'antennes du même type, le gain du système peut augmenter de 2.5 dB. La valeur maximale n'est atteinte que sous la condition de la distance optimale entre les antennes et du phasage strict de celles-ci. La distance optimale pour les antennes 16 éléments de 2 mètres et pour une antenne 21 éléments de 70 cm est de 2l. La figure 7 montre les options de disposition pour les systèmes d'antenne.
Si, par exemple, il est nécessaire de coordonner avec un départ ayant une impédance caractéristique de 75 ohms, un système d'antenne de deux antennes avec un élément actif avec une impédance de 75 ohms, il faut faire ce qui suit. Les vibrateurs des deux antennes sont reliés par un té avec des segments d'un câble coaxial (leur impédance est de 75 Ohms) d'une longueur multiple de l / 2 (l1 \u2d l2 \u1,2,3d cpl / 50, où n \u4d XNUMX ,XNUMX, .... s est le facteur de raccourcissement du câble) , avec un transformateur quart d'onde Ce dernier est constitué d'un câble coaxial d'impédance caractéristique de XNUMX ohms d'une longueur de cl/XNUMX. Pour un phasage correct du système d'antenne, les conducteurs centraux des segments de câble coaxiaux sont connectés au point A (voir Fig. 7). Il est très facile d'apparier quatre antennes du même type (voir Fig. 7, c). Dans ce cas, un segment de câbles de même impédance d'onde (50 ou 75 Ohm) de longueur l1=l2=l3=l4=spl/2, l5=l6=cl/4 est utilisé. La figure 7d montre une variante de combinaison de deux antennes, qui se traduit par un diagramme de rayonnement à polarisation circulaire. Il est opportun d'utiliser de tels systèmes lorsque vous travaillez via des satellites radioamateurs de la Terre, ainsi que lors de la réception de signaux réfléchis par la surface lunaire. Les deux antennes sont montées perpendiculairement l'une à l'autre sur la même traverse, les vibrateurs du même nom sont fixés le plus près possible l'un de l'autre. Pour l'adaptation, utilisez des segments d'un câble coaxial avec une impédance caractéristique de 75 ohms (l1=sp1l/4, l2=sp2l/2, où n1=1, 3, 5,... ; n2=1,2, 3,... ; l2 -l1=l/4) et 50 ohms (l3=cl/4). Ce système d'antenne à polarisation circulaire a le même gain qu'une seule antenne. Enfin, quelques conseils pratiques. Pour un montage pratique et rapide des systèmes d'antennes, il est recommandé de fournir des sections de câbles assortis avec des connecteurs haute fréquence de types SR-75 et SR-50, et d'utiliser des tés HF pour les connecter. De tels nœuds sont faciles à protéger de l'influence des précipitations. Si les connecteurs spécifiés ne sont pas disponibles, les segments de câble peuvent être soigneusement soudés et les jonctions peuvent être recouvertes de polystyrène ou de résine époxy. Il est conseillé d'installer toutes les vis de fixation sur la face inférieure de la traverse et de les peindre.Les tubes des éléments sont fermés aux extrémités avec des capuchons en nylon ou des bouchons en caoutchouc. Il est conseillé de placer les points de connexion des câbles aux vibrateurs dans des coupelles en nylon. Pour éviter que les longues traverses ne se plient, elles peuvent être soutenues de la manière habituelle avec des tiges diagonales. Cette dernière doit être de même longueur pour toutes les antennes disposées dans le système. littérature
Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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