Antennes verticales coaxiales. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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C'est le nom des antennes de type Groundplane avec une boucle quart d'onde court-circuitée intégrée de câble coaxial (Fig. 1). Le principal avantage de ce type d'antenne est la bande de fréquence étendue.

Fig. 1. Schéma d'une antenne verticale coaxiale (Rv est la somme des résistances de perte)

Il est formé par un câble coaxial situé verticalement avec une impédance d'onde arbitraire. L'extrémité inférieure de l'âme centrale du câble est connectée au réseau de mise à la terre et son extrémité supérieure est soudée au blindage du câble. La longueur l du câble est égale à l / 4xVk, où Vk est la valeur du facteur de raccourcissement de la spécification (généralement 0,66). Ainsi, on parle d'une ligne quart d'onde fermée coaxiale agissant comme un circuit résonnant parallèle. Les ondes radio ne sont émises que par le blindage du câble, mais en raison du faible rapport l/d, son facteur de vitesse est proche de 0,95 et donc trop court pour une résonance quart d'onde. Pour former un Ground-plane quart d'onde, il faut augmenter l1 d'un segment l2 jusqu'à la longueur de résonance l/4.

Exemple

Un câble coaxial avec Vk=0,66 est utilisé. Quart de longueur d'onde géométrique l1=0,25lx0,66=0,165l. Si l'on prend le facteur de raccourcissement V=0,95 pour le blindage du câble, en tenant compte de son rapport l/d, alors la longueur normale sera l1+l2=0,25lx0,95=0,2376l, et la longueur du segment l2=0,2376 l-0,165l= 0,0725l. A la résonance, la boucle quart d'onde intégrée ne fonctionne pas en raison de l'impédance d'entrée très élevée (circuit résonant parallèle). Si vous augmentez la fréquence de l'émetteur, le segment l1+l2 sera trop long - en d'autres termes, une composante réactive inductive y apparaîtra. Dans le même temps, la ligne coaxiale quart d'onde (boucle) court-circuitée deviendra excessivement longue. Une ligne dépassant un quart de longueur d'onde a un effet capacitif et, par conséquent, la composante inductive du segment émetteur et la réactance capacitive de la boucle quart d'onde sont mutuellement compensées et la résistance au rayonnement Rs augmente.

Avec une diminution de la fréquence de l'émetteur, l'inverse se produit: la section de radiateur devient capacitive et la boucle devient inductive, ce qui entraîne également une compensation mutuelle des composants réactifs. En raison de cette capacité d'une ligne quart d'onde, la bande de fréquence de l'antenne est élargie. D'en haut, il est limité par des changements indésirables dans le diagramme de rayonnement, et d'en bas, par une forte baisse de la résistance au rayonnement. En raison de cette large bande, la longueur des éléments d'antenne n'a pas besoin d'être maintenue avec précision. Comme pour les autres antennes verticales, un bon réseau de mise à la terre est une condition préalable à un rendement élevé.

DL2FA a décrit en détail les antennes coaxiales [1]. Un croquis du plus simple d'entre eux est illustré à la Fig. 2a.

Riz. 2. Types d'antennes coaxiales verticales :
a - Groundplane raccourci ; b - Plan de masse grandeur nature ;
c - un Groundplane considérablement raccourci avec une bobine d'extension L et une capacité d'extrémité C_D

Si le coefficient de raccourcissement du câble coaxial est Vk=0,66, alors sa longueur géométrique sera de 0,25lx0,66=0,165l ; c'est la longueur de l'émetteur, puisqu'aucune méthode d'allongement de cet élément n'a été utilisée. Par conséquent, il existe un plan de sol raccourci d'une longueur de ~60° (1 l=360°). La résistance au rayonnement Rs de cette option d'antenne est d'environ 13 Ohms. Pour obtenir une efficacité d'antenne élevée, la résistance aux pertes doit être inférieure, plus la résistance au rayonnement est faible. Des conditions légèrement plus favorables sont créées par l'utilisation d'un câble coaxial avec un diélectrique demi-air et Vk = 0,82. Puis la longueur du câble l1=0,25lx0,82=0,205l (environ 74°), la valeur de la résistance au rayonnement (20 Ohms). Grâce à l'action déjà décrite de la boucle coaxiale quart d'onde, l'impédance d'entrée reste active sur une large plage de fréquences et sa valeur change avec la résistance au rayonnement. À l'aide d'un lien de correspondance oméga (C_А-DE_К) est coordonnée avec l'impédance caractéristique de n'importe quel câble.
La figure 2b correspond essentiellement à la figure 1, ne différant que par l'affichage des paramètres d'antenne et la correspondance en forme d'oméga. La figure 2c montre un plan de masse considérablement raccourci avec une bobine d'extension et une capacité d'extrémité.

Les antennes coaxiales fonctionnent en mode multibande. Dans ce cas, vous devez vous rappeler des changements dans le diagramme de rayonnement vertical avec le passage d'une plage à une autre et de la résistance au rayonnement, ainsi que de la nécessité d'ajuster le lien en forme d'oméga lors du changement de plage. Ceci n’est pas nécessaire lorsque vous travaillez dans une seule bande.

La bande passante importante de la gamme de fréquence ouvre de nombreuses possibilités d'adaptation locale. Le câble coaxial a besoin d'un support artificiel ou naturel. La solution idéale serait un tuyau en fibre de verre avec un câble coaxial à l'intérieur. Parfois, il est possible de faire passer un câble entre deux points de référence placés en hauteur (par exemple, dans les arbres).

littérature

1. Wurtz H. DX-Antennen mit spiegelnden Flachen - Koakxiale Antennen. cq-DL 7/1981, S.330-332

Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru

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