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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Petite antenne carrée. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes HF Parmi les problèmes auxquels les radioamateurs à ondes courtes doivent faire face, le principal est peut-être celui de la fabrication d'une antenne suffisamment efficace et en même temps peu complexe sur le plan structurel. Il ne fait aucun doute qu’une antenne directionnelle rotative peut fournir les meilleurs résultats. Cependant, presque toutes les antennes de ce type sont assez volumineuses et structurellement complexes, ce qui rend leur utilisation difficile pour de nombreux amateurs. L'article publié ci-dessous propose une méthode permettant de réduire significativement les dimensions géométriques tout en conservant un rendement des antennes suffisamment élevé, ce qui intéressera sans aucun doute les opérateurs ondes courtes. L'auteur ne donne délibérément pas de conception d'antenne spécifique, car il espère qu'un large éventail d'opérateurs à ondes courtes testeront la méthode décrite sur des antennes avec différents degrés de réduction, conçues pour différentes portées et ayant des conceptions différentes. Ces dernières années, de nombreuses descriptions de diverses antennes à ondes courtes de petite taille sont apparues dans les pages de la presse radioamateur, dans lesquelles l'extension électrique jusqu'à la longueur de résonance est obtenue à l'aide d'éléments réactifs (inductances, condensateurs, segments de ligne). En réduisant les dimensions géométriques, l'installation de l'antenne est facilitée et la conception des dispositifs de support est simplifiée. Certains radioamateurs traitent ces antennes avec un certain scepticisme, expliquant cela par le fait que toute antenne géométriquement réduite fonctionne moins bien qu'une antenne de taille réelle. On ne peut qu’être d’accord avec cela. En effet, avec tout type de raccourcissement du vibrateur, la zone limitée par le diagramme de répartition du courant qui le traverse (appelée ci-après « zone de courant ») et, par conséquent, le rendement de l'antenne diminue. Cependant, le degré de réduction du rendement dépend non seulement du degré de réduction géométrique, mais également de la méthode d'extension électrique de l'antenne. De plus, il s'avère parfois qu'une antenne réduite en conditions réelles fonctionne encore mieux qu'une antenne pleine grandeur en raison de la redistribution des pertes et de l'énergie de rayonnement, par exemple lors de l'installation d'une antenne réduite à une altitude beaucoup plus élevée au-dessus de la zone environnante. . Les antennes de petite taille, évidemment, peuvent également attirer l'attention des radioamateurs qui, pour une raison quelconque, n'ont pas la possibilité d'installer une antenne pleine grandeur. La Fig. 1,a montre un vibrateur demi-onde pleine grandeur, la Fig. 1,b montre un vibrateur, prolongé électriquement en incluant la bobine L dans le ventre du courant, la Fig. 1,c - un vibrateur dont l'allongement électrique est obtenu grâce à une charge capacitive aux extrémités. Pour chaque vibrateur, la répartition du courant le long de celui-ci est affichée. Comme le montrent les figures, la zone de courant maximale est observée dans un vibrateur pleine grandeur.
Pour les deux autres vibrateurs, on voit qu'avec un degré d'allongement électrique important, la zone de courant dans le cas de l'activation de la capacité tend vers un rectangle de hauteur Imax, et dans le second cas - vers un triangle de hauteur I< Imax. La zone actuelle sur la figure 1, c est approximativement égale à lImax et sur la figure 1, b - 1/2 lI. Ainsi, l’extension électrique utilisant la capacité est plus bénéfique que l’utilisation de l’inductance. Il convient de noter que le plus grand effet n'est obtenu que lorsque les inductances sont connectées aux points des ventres de courant et les condensateurs - aux points des ventres de tension. Lorsque des éléments sont connectés à d’autres points, leur réactance doit être plus grande. Les segments de ligne utilisés comme éléments d'extension électriques sont équivalents à une capacité ou à une inductance et, en fonction de cela, sont inclus en certains points des vibrateurs. La figure 2a montre un vibrateur carré dont l'un des coins est tourné vers le bas. Avec une alimentation symétrique de l'antenne au point A ou B, le ventre de tension sera aux points B et D, et le ventre de courant aux points A et B. Le vibrateur peut être étendu électriquement en incluant une inductance dans la rupture de fil au point A. ou B, ou capacité entre les points B et D. La dernière méthode est également plus rentable dans ce cas. En conséquence, nous obtenons un vibrateur sous la forme représentée sur la figure 2, b, avec des dimensions géométriques inférieures à celles du carré de la figure 2, a, mais avec la même fréquence de résonance.
Afin de tester pratiquement la faisabilité de l'extension électrique d'une antenne carrée à l'aide d'un condensateur, une expérience a été menée sur un modèle réduit à une fréquence d'environ 100 MHz. Le carré est constitué de fil d'un diamètre de 1,2 mm. La taille du côté du carré est de 76 cm. Les résultats de l'expérience sont présentés dans le tableau 1. Tableau 1
Comme le montre le tableau, à mesure que la longueur du fil a augmente (Fig. 2, b), la fréquence de résonance du carré diminue, bien que la capacité C ne soit pas encore connectée. Cela s'explique par le fait que les fils horizontaux eux-mêmes allongent électriquement l'antenne en raison de la capacité supplémentaire qu'ils créent. Lors de la connexion d'une capacité C égale à 20 pF, la fréquence de résonance du vibrateur a été réduite de moitié par rapport à celle d'origine. Les valeurs approximatives d'efficacité en fonction du rapport entre les dimensions d'une antenne de petite taille et les dimensions d'une antenne conventionnelle, sans tenir compte des pertes dans les isolants, sont présentées dans le tableau 2. Tableau 2
Les vibrateurs à extension électrique sont des éléments à partir desquels une antenne multi-éléments peut être assemblée. Ci-dessous, nous considérons la conception d'un « double carré » constitué d'éléments prolongés électriquement à l'aide d'un condensateur. Si le point d'alimentation de l'antenne est choisi au sommet A, alors dans le cas de symétrie électrique de l'antenne, la tension au point B sera égale à 0. La tension au point A dépendra du circuit d'alimentation de l'antenne. Donc. lors de l'utilisation du circuit g-matching, très répandu parmi les radioamateurs, la tension au point A sera également proche de zéro. D'une manière générale, cela permet d'utiliser un tuyau métallique comme tige verticale non isolée des fils vibrants. Cependant, si la symétrie est légèrement violée, un courant apparaîtra dans la tige verticale, ce qui perturbera le fonctionnement normal de l'antenne. Le rôle de partie horizontale du vibrateur peut être assuré par une tige métallique de support, mais elle doit être déchirée au milieu et isolée de la tige verticale. Un trimmer à condensateur variable est connecté au même point sur la tige horizontale. Un croquis d'une telle conception est montré sur la Fig. 3, a.
La figure 3b montre une conception dans laquelle deux condensateurs (C1 et C2) sont utilisés. Le cadre est alimenté par un câble sans dispositif d'adaptation. Les rotors des condensateurs sont sous un faible potentiel, proche de zéro lorsque l'antenne est symétrique. En modifiant le rapport entre les capacités C1 et C2, vous pouvez équilibrer l'antenne. Si cela n'est pas nécessaire, une unité double peut être utilisée comme condensateurs variables. La valeur de la capacité des condensateurs dépend de la plage pour laquelle l'antenne est conçue et du degré de son extension électrique. Pour tous les cas pratiques, une valeur de capacité maximale de 50 pF est suffisante. Une attention particulière doit être portée aux isolants, car ils sont inclus dans les ventres de tension et déterminent principalement la quantité de perte d'énergie à haute fréquence. Des isolants fabriqués à partir de matériaux à faibles pertes (porcelaine, polystyrène, plastique fluoré, etc.) doivent être utilisés. L'élément passif de l'antenne est réalisé de la même manière. La distance entre les vibrateurs reste la même que pour les antennes pleine grandeur. Une vue générale d'une antenne à deux éléments est représentée sur la figure 4.
Les dimensions spécifiques de l'antenne pour une bande amateur particulière ne sont pas indiquées, car elles dépendent du degré souhaité de réduction des dimensions géométriques et des dimensions des parties de support de la structure. Une éventuelle erreur de marquage de la longueur du fil est facilement compensée lors du réglage de l'antenne avec le condensateur C. Auteur : Eng.S. Bounimovitch (UB5UN) ; Publication : N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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