Antenne ondes courtes portée. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'article proposé aux lecteurs fournit une description et un calcul d'une antenne indépendante de la fréquence. Jusqu'à présent, cette classe d'antennes n'a presque jamais été utilisée dans la pratique amateur. Dans le même temps, l'utilisation de telles antennes est très tentante, car elle permet de se passer d'un système d'antennes lorsqu'on opère sur plusieurs bandes (par exemple, 14 ; 21 et 28 MHz sur KB ou 144 et 430 MHz sur VHF).

Par rapport à l'antenne "voie d'onde" commune, le système décrit présente des dimensions plus réduites dans le plan horizontal. Peut-être que son seul inconvénient est la nécessité de fabriquer des éléments sous forme de cadres avec un côté de 0,5l, ce qui pour la gamme 14 MHz est une construction de taille impressionnante. Mais telle est la technologie des antennes. L'éternel dilemme est soit la grande taille, soit le faible rendement. Chaque amateur tranche cette question en fonction de ses conditions particulières. En ce qui concerne l'efficacité, l'antenne indépendante de la fréquence semble avoir un avantage à la fois sur le "canal d'onde" et sur divers "carrés".

L'antenne décrite a été développée à l'initiative d'une onde courte, qui est bien connue dans notre pays et à l'étranger, un passionné de sport radio désintéressé, ancien membre du Présidium de la FRS de l'URSS Igor Nikolaevich Zhuchenko (UA1CC).

Les auteurs et les éditeurs dédient l'article publié ci-dessous à la mémoire de I. N. Zhuchenko.

En règle générale, les antennes qui utilisent des fréquences à ondes courtes sont à bande étroite et ont un gain relativement faible. Par conséquent, le chevauchement des bandes amateurs est de 14 ; 21 et 28 MHz sont généralement obtenus en réalisant trois antennes, et les communications longue distance sont obtenues en augmentant la puissance de l'émetteur ou en rendant les systèmes d'antennes plus complexes. Dans le même temps, le problème de la communication longue distance peut être résolu avec succès sans augmenter la puissance de l'émetteur si vous utilisez une antenne hautement directionnelle et indépendante de la fréquence avec un gain élevé.

Divers auteurs ont proposé un certain nombre de solutions de conception pour la création d'antennes indépendantes de la fréquence (log-périodique), qui ont un gain de 9-12 par rapport à un radiateur isotrope. Vous trouverez ci-dessous une description d'une antenne log-périodique à large bande, dont l'augmentation de l'efficacité de rayonnement a été obtenue grâce à l'utilisation d'éléments résonnants réalisés sous la forme de cadres à deux boucles.

L'antenne, dont la vue générale est représentée sur la Fig. 1 est constitué d'une ligne électrique à deux fils réalisée de manière rigide et d'éléments rayonnants disposés parallèlement les uns aux autres le long de celle-ci. Les dimensions des éléments rayonnants et la distance entre eux varient de manière exponentielle avec un facteur de proportionnalité t. Les éléments sont excités de telle manière que l'énergie émise par les éléments de la région active s'ajoute en phase dans la zone lointaine (sous la région active il faut comprendre un groupe de vibrateurs dont les dimensions géométriques sont proches de la longueur de la résonance élément 0,25l).

Ris.1

L'élément rayonnant a la forme d'un carré dont le côté est égal à 0,5l (Fig. 2). Des cavaliers quart d'onde forment deux circuits symétriques alimentés par une ligne bifilaire aux points a - a'. Les directions des courants principaux qui forment le diagramme de rayonnement sont indiquées par des flèches pleines. Les champs électromagnétiques générés par les courants indiqués par les flèches en pointillés s'annulent. Ainsi, l'élément résonant est un réseau en phase à trois éléments.

Ris.2

En figue. La figure 3 montre un dessin de l'antenne dans le plan horizontal. Il en résulte que le calcul de l'antenne revient à résoudre un triangle rectangle. Notons au passage que le principe de fonctionnement de l'antenne n'est pas violé à condition que sa taille longitudinale soit raisonnablement réduite, ce qui est d'une importance décisive lors de la construction d'antennes à ondes courtes.

Ris.3

Les dimensions de l'antenne raccourcie sont déterminées par la gamme de fréquences. Ainsi, pour couvrir la gamme de fréquences 14 ; 21 et 28 MHz, une condition nécessaire et suffisante est la présence d'éléments résonnants correspondant aux fréquences de coupure. Cependant, dans ce cas, les propriétés directionnelles de l'antenne à 28 MHz seront légèrement inférieures à celles à 14 MHz, car la région active à la fréquence supérieure sera limitée à un élément. Par conséquent, il est souhaitable de raccourcir l'antenne de manière à ce qu'au moins deux éléments résonnants fonctionnent à la fréquence supérieure.

Calcul d'antenne

En fonction des conditions permettant d'assurer la communication du dossier avec les correspondants, nous calculons (ou fixons) le gain d'antenne G requis :

où : E - intensité de champ (seuil de sensibilité du récepteur), mV/m ;

P - puissance de l'émetteur, W ; r - distance, km.

Ris.4

D'après le graphique de la Fig. 4 déterminer la taille angulaire a.

D'après le graphique de la Fig. 5 on trouve la dimension longitudinale L (Lo, L1 ou L1 - selon le degré de raccourcissement choisi, où :

Lo - longueur totale de l'antenne, L1 - minimum possible

Ris.5

longueur de l'antenne raccourcie, L2 - longueur de l'antenne raccourcie, compte tenu de l'augmentation de la zone active aux hautes fréquences).

D'après le graphique de la Fig. 6, on détermine la valeur du coefficient de proportionnalité m. Ici, Gopt correspond au gain optimal, et Gopt-D et Gopt-2D correspondent à une diminution du gain de 1 et 2 unités.

Ris.6

A partir du graphique de la Fig. 7 déterminer le nombre d'éléments rayonnants n.

Ris.7

On calcule la longueur de résonance des éléments rayonnants :

l₁=0,25lmax

l₂=tl₁

. . . . .

ln=tl_n-1

On détermine l'emplacement (distance au premier élément) des éléments rayonnants R le long de la ligne bifilaire :

R1=L

R2=tR1

. . . . .

R2=tR_n-1

Dans la fabrication d'une ligne d'alimentation à deux fils, la taille L calculée doit être augmentée de 0,13lmax pour obtenir une bonne adaptation et éliminer le rayonnement arrière : 0,03lmax - avant l'élément résonnant correspondant à la fréquence de coupure supérieure, et 0,1lmax - après la élément résonnant correspondant à la fréquence de coupure inférieure.

À titre indicatif lors du choix d'une antenne dans la gamme de fréquences 14-28 MHz, le tableau présente une évaluation comparative de ses paramètres géométriques et électriques.

Tableau 1

Les dimensions correspondant à G=9,5 sont indiquées sur la Fig. 3. La taille L2 est prise comme L. Les diagrammes de rayonnement de l'antenne sont représentés sur la figure. 8.

Ris.8

Conception d'antenne

L'antenne et la ligne électrique à deux fils peuvent être constituées de tuyaux en acier ou en duralumin. La constance de l'impédance d'onde d'une ligne bifilaire est assurée par l'utilisation d'isolateurs en matériaux diélectriques haute fréquence ou en bois sec bien imprégnés d'huile siccative. L'impédance d'onde de la ligne (en tenant compte de l'isolant appliqué) doit être d'environ 100 ohms.

L'excitation d'une ligne à deux fils peut être réalisée par des lignes d'alimentation symétriques et asymétriques. Si l'émetteur a une sortie asymétrique,

il est rationnel d'exciter avec un câble coaxial posé à l'intérieur d'un des tuyaux de la ligne. Dans ce cas, la section initiale du tuyau joue le rôle d'un transformateur d'équilibrage (adaptation). La tresse de blindage du câble est connectée galvaniquement à l'extrémité d'un tuyau de la ligne et l'âme interne est soudée au deuxième tuyau.

Auteurs : E. Baranovsky, E. Tumarkin ; Publication : N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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