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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Antennes hautes performances à 430 MHz. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes VHF Dans la gamme des ondes décimétriques (DCW), il est recommandé d'utiliser des antennes hautes performances avec un diagramme de rayonnement net pour les raisons suivantes. La directivité élevée des antennes augmente considérablement le potentiel énergétique de la ligne de communication, ce qui permet soit d'augmenter la portée de communication, soit de réduire la puissance d'émission. Ce dernier est avantageux non seulement économiquement, mais aussi parce qu'il est difficile d'obtenir des puissances d'émission élevées dans la gamme DCV. De plus, avec une directivité élevée des antennes, la possibilité d'exposition au dispositif de réception d'interférences étrangères est réduite. Enfin, les antennes fortement directives permettent de réduire l'influence mutuelle de plusieurs systèmes de communication rapprochés fonctionnant dans la même gamme de fréquences. Gain d'antenne directement lié à ses propriétés directionnelles, c. compense dans une certaine mesure la perte d'énergie RF lors de la propagation le long de la ligne de communication. Au fur et à mesure que la distance entre correspondants augmente, le niveau du signal émis diminue et il devient nécessaire d'utiliser de plus en plus d'antennes directives. De telles antennes peuvent être construites en combinant plusieurs antennes avec une directivité relativement faible dans un système (matrice). Les antennes individuelles incluses dans le réseau doivent être situées les unes par rapport aux autres à des distances optimales, en tenant compte de leurs propriétés directionnelles. À des distances moins qu'optimales, les antennes du réseau seront sous-utilisées et le facteur de directivité (DRC) du réseau sera moins que possible. Des distances supérieures à l'optimum ne sont pas pratiques, car dans ce cas, les dimensions du dispositif d'antenne dans son ensemble augmentent de manière déraisonnable et sa caractéristique de directivité se détériore (le lobe principal se rétrécit et le lobe latéral se développe). Choisissez approximativement la distance entre les antennes réseau individuelles, en utilisant le concept de la surface effective Seff d'une seule antenne avec une directivité = Do. Seff=(Dol2)/4p ; où l est la longueur d'onde. En représentant conditionnellement cette surface comme un carré de côté a=l/2Sqr(Do/p), il est possible de placer les centres électriques des antennes du réseau le long des sommets du carré de côté "a". Dans ce cas, la surface efficace Speff réseau d'antennes sera approximativement égal à n * Seff, où n est le nombre d'antennes incluses dans le réseau. Il est évident que la valeur du gain d'un réseau d'antennes dépend à la fois de la valeur de Do (le gain de chaque antenne unique) et du nombre d'antennes uniques formant le réseau. Avec l'augmentation de ce nombre, les difficultés techniques augmentent dans l'alimentation en mode commun des antennes réseaux et dans son adaptation au feeder. La réduction de la longueur d'onde de fonctionnement exacerbe ces difficultés, et dans la gamme de fréquences considérée, elles sont déjà assez perceptibles. Un point essentiel dans la construction d'un réseau d'antennes multi-éléments est le choix de son élément - une seule antenne. Cet élément doit être structurellement simple et avoir des propriétés apériodiques. Cette dernière qualité est particulièrement nécessaire lors de la réalisation d'un réseau d'antennes dans des conditions amateurs, lorsqu'il est difficile de réaliser un grand nombre d'antennes uniques avec une identité élevée. L'absence de propriétés de résonance prononcées dans une seule antenne permet, sans trop endommager le réseau dans son ensemble, d'autoriser des écarts par rapport aux dimensions spécifiées lors de la fabrication de pièces d'antenne. Un émetteur en zigzag représenté sur la figure 1 peut être utilisé en tant qu'élément de ce type. Cette figure montre les dimensions du radiateur pour la gamme de fréquences 430-440 MHz.
L'émetteur est composé de huit plaques métalliques solides identiques fixées ensemble de n'importe quelle manière (soudure, boulons ou rivets). Lors de la fixation avec des boulons ou des rivets aux points d'alimentation de l'antenne a - a, il est nécessaire d'installer des pétales en laiton étamé pour souder le chargeur. Avec cette conception de l'émetteur, à ses points b-b, il y aura des ventres de courant et, par conséquent, des tensions nulles. De ce fait, l'émetteur peut être fixé avec des crémaillères métalliques au réflecteur par les points b-b, et une alimentation de distribution peut être passée par l'un de ces points sans violer la symétrie électrique de l'antenne. Ainsi, il n'est pas nécessaire de fabriquer et d'utiliser un quelconque dispositif d'équilibrage spécial. L'alimentation de distribution du point "b", qui a un potentiel nul, est posée le long de deux plaques de l'émetteur jusqu'à ses points d'alimentation, où elle y est soudée. Pour renforcer l'émetteur, une plaque diélectrique peut être placée entre les points a-a. La conception simple de l'émetteur permet sa production multiple avec une forte identité. Le facteur de directivité et le TWV (coefficient d'onde progressive) de ce radiateur dépendent faiblement de la fréquence et ne changent pratiquement pas dans la plage de longueur d'onde de fonctionnement. Ainsi, la conception du radiateur et ses propriétés apériodiques satisfont aux exigences d'un élément de réseau d'antennes. La prochaine étape dans la construction d'un réseau d'antennes est le placement des éléments dans le réseau et le choix des distances entre eux. Les diagrammes de rayonnement dans les plans E et H de polarisation d'un radiateur en zigzag avec un réflecteur dans une gamme d'ondes donnée sont presque les mêmes. Cela permet de placer les éléments du réseau le long des sommets d'un carré de côté environ égal à 0.9l. Pour un bon fonctionnement du réseau d'antennes, il est nécessaire de l'alimenter correctement et de coordonner les éléments du réseau avec le chargeur principal. Dans ce cas, il est souhaitable que le système d'alimentation assure le rayonnement en phase des éléments du réseau et l'égalité des puissances qui leur sont fournies. Le principe de fonctionnement du système d'alimentation électrique utilisé dans le réseau d'antennes décrit peut être compris à partir de la Fig.2.
Cette figure montre quatre radiateurs en zigzag dont les conducteurs sont excités en phase à partir des points d'alimentation in-in. Dans ce cas, les départs de distribution 1 et 2, 3 et 4 sont connectés par paires en parallèle, et les paires elles-mêmes aux points in-in sont connectées en série. Cela permet, en première approximation, aux points c-c de restituer les valeurs des résistances d'entrée disponibles à l'entrée de chaque départ de distribution individuel et d'assurer ainsi le même degré d'adaptation du départ alimentant quatre émetteurs que le départ alimentant un émetteur (KBV ~ 0,6 -0,7). Les phases de la tension fournie aux points d'alimentation de l'I-V sont décalées les unes par rapport aux autres de 180 °, par conséquent, pour la mise en phase correcte des émetteurs, il est nécessaire de créer artificiellement un déphasage supplémentaire de 180 °. Ce décalage peut être effectué en posant, par exemple, les départs de distribution 1 et 3 sur les côtés droits des radiateurs, et les départs 3 et 4 - respectivement sur la gauche. Bien entendu, les longueurs électriques des câbles de distribution depuis les points d'alimentation in-c jusqu'aux points d'alimentation des émetteurs aa doivent être les mêmes. Sur la fig. 3a montre la mise en œuvre structurelle de l'installation de câbles coaxiaux de quatre départs de distribution dans le nœud A.
Les connexions des câbles au nœud A sont très simples et ne nécessitent aucune explication supplémentaire. Il convient seulement de garder à l'esprit que les longueurs des conducteurs de connexion doivent être aussi petites que possible et que les points de soudure doivent être extrêmement précis. Le nœud A est monté sur une carte diélectrique, qui doit être éloignée de 40 à 50 mm du mât. Comme alimentation principale pour les quatre émetteurs, vous pouvez prendre soit un câble coaxial de 75 ohms (de préférence RK-3) soit une ligne à deux fils de 300 ohms. Dans le premier cas, le câble doit être connecté aux points d'alimentation c - c via un dispositif d'équilibrage, dont une vue générale est illustrée à la Fig. 3,b.
Ce dispositif est constitué de deux conducteurs de même diamètre, court-circuités à une distance de 173 mm du point de connexion du conducteur central du câble. Le rôle de l'un des conducteurs du dispositif d'équilibrage est assuré par la tresse de blindage du départ principal, et un tube en laiton est utilisé comme l'autre. Avec les points g-d, le dispositif d'équilibrage est connecté aux points v-v du nœud A. Les conducteurs du dispositif d'équilibrage doivent être fixés à la carte de puissance diélectrique du nœud A afin que les efforts mécaniques du départ ne soient pas transmis aux points d'excitation v - c et ne rompez pas le contact avec eux. Lorsqu'une ligne à deux fils avec une impédance d'onde de 300 ohms est utilisée comme alimentation principale, un autre coude en U est connecté au dispositif d'équilibrage (sur la Fig. 3, b ci-dessous). Avec un dévidoir en câble RK-3 ou RK-1, il n'est pas nécessaire d'activer le coude en U. Le coude en U quadruple les valeurs de résistance, fournissant à la fois la transformation de résistance nécessaire en cas d'utilisation d'une ligne à deux fils et l'équilibrage. Une ligne à deux fils avec une impédance d'onde de 300 ohms peut être constituée de fil de cuivre. Pour fixer les fils de la ligne, des poteaux doivent y être fixés, coupés de l'isolant en polyéthylène du câble PK-3 en petits morceaux d'environ 10 mm de long. Les morceaux d'isolant placés sur les fils de la ligne sont attachés ensemble par paires avec un ruban isolant (Fig. 4).
L'extrémité de la ligne à deux fils avant d'entrer dans la maison doit être connectée aux points d - d à un autre coude ET, comme illustré à la Fig. 4. Le dispositif et les dimensions du réseau d'antennes de quatre radiateurs, dont le schéma est illustré à la Fig. 2, sont illustrés à la Fig. 5.
Le facteur de directivité de ce réseau est d'environ 40. La conception du cadre sur lequel les émetteurs sont situés est illustrée à la Fig.6. Il se compose de quatre rails horizontaux et de deux verticaux montés sur le mât.
Si les émetteurs sont constitués de matériaux suffisamment rigides, les lamelles verticales peuvent être omises. Pour augmenter la directivité du réseau d'antennes, il est conseillé d'utiliser un réflecteur. L'une des options de réflecteur est illustrée à la Fig.7.
Il se compose de deux rails horizontaux, le long des bords desquels sont fixés deux segments d'un cordon d'antenne ou d'un fil de cuivre nu d'un diamètre de 2-3 mm. Des conducteurs transversaux d'un diamètre de 0,5 à 1 mm sont fixés aux cordons d'antenne (ou fils) qui forment la paroi du réflecteur. Le réflecteur est monté sur le mât à l'aide de deux supports (Fig. 7). Il doit être le plus léger possible. Une vue générale du réseau de quatre émetteurs avec un réflecteur est illustrée à la Fig. 8.
Lors de l'installation de la grille, vous devez la diriger avec précision vers le correspondant. Les haubans du mât ne doivent pas se croiser et encore moins toucher les conducteurs des radiateurs du réseau d'antennes. Si les gars courent devant la toile d'antenne, ils doivent être constitués de plusieurs parties avec des isolants entre elles. La distance entre les isolateurs doit être d'environ 150 mm. Les fils de la ligne bifilaire peuvent être parallèles au mât, mais ne doivent pas le toucher. Dans les lieux d'inflexion, ils peuvent être fixés sur des isolateurs. Cependant, il est nécessaire de veiller à ce que les conducteurs d'une ligne à deux fils lors de la fixation et de la flexion (de préférence plus lisses) ne soient pas fortement déformés. Ainsi, par exemple, ils ne peuvent pas être enroulés autour d'isolants, comme c'est le cas avec les fils du réseau d'éclairage. Comme on peut le voir sur les figures, les dimensions du réseau d'antennes de quatre émetteurs sont relativement petites. Il est possible d'augmenter le facteur de directivité du réseau jusqu'à environ 150-160 en le quadruplant encore. Le schéma d'alimentation sélectionné pour les éléments de réseau permet de le faire sans trop de difficulté. La figure 9 montre le schéma d'alimentation d'un réseau d'antennes de 16 éléments. Il est similaire au schéma de la Fig. 2, si l'on considère chacun des quatre émetteurs comme un seul élément. Tous les nœuds de la Fig. 9 avec des points d'alimentation in-in et in'-in' sont exécutés comme indiqué dans la course 3. Un câble coaxial de 75 ohms avec un symétriseur et une ligne à deux fils de 300 ohms utilisant un coude ST peuvent être connectés aux points B'-B' comme alimentation principale. L'installation de lignes électriques nécessite une attention particulière, car une connexion incorrecte des extrémités du dispositif d'équilibrage dans l'un des nœuds d'alimentation entraînera la déphasage de l'ensemble du réseau d'antennes. La disposition des câbles de distribution vers les points d'alimentation des radiateurs en zigzag eux-mêmes en quadruples est également illustrée à la Fig. 9.
Vous pouvez monter une grille de 16 émetteurs sur le châssis comme indiqué sur la Fig.10. Ici aussi, les lattes verticales ne sont pas toujours nécessaires. Le réflecteur d'antenne est réalisé de la manière décrite ci-dessus.
Les exigences pour la mise en œuvre du système d'alimentation sont entièrement préservées. Les exigences de rigueur de réglage du système et de sa rigidité mécanique augmentent. L'antenne a une directivité relativement élevée. L'angle d'ouverture de ses diagrammes de rayonnement à mi-puissance est d'environ 16°. Par conséquent, des déviations de la direction vers le correspondant et en élévation supérieures à ±4° ne sont pas souhaitables. Auteur : K. Kharchenko ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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