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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Antenne HF Square (principes de fonctionnement). Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes HF L'une des raisons qui a déterminé l'augmentation notable de l'activité des ondes courtes soviétiques et leur succès dans les compétitions internationales est l'utilisation généralisée des antennes directionnelles. Les plus populaires dans notre pays sont les "carrés" avec deux, trois éléments de formation de faisceaux ou plus. Ces antennes seront discutées dans l'article. L'objectif principal poursuivi par les auteurs est de donner des recommandations à l'opérateur d'ondes courtes dans la sélection et le réglage des antennes, en résumant l'expérience des opérateurs d'ondes courtes soviétiques et étrangers. Comparaison des "carrés" et des "canaux d'onde" L'utilisation généralisée des "carrés" a conduit à la nécessité de comparer leurs caractéristiques avec les paramètres d'une autre antenne populaire auprès des radioamateurs - le "canal d'onde". Le tableau présente les résultats de mesures des caractéristiques de quelques antennes "carrées" et "canal à ondes", empruntées à la revue "QST", 1968, n°5. Il en découle. que les paramètres des deux antennes sont approximativement les mêmes si l'on compare les "canaux d'onde" qui ont un élément de plus que les "carrés". Avec le même nombre d'éléments, le "carré" aura un gain d'environ 2 dB en plus. Selon nos données, ce chiffre peut être augmenté à au moins 2,5 dB si les distances entre les éléments sont choisies de manière optimale.
Pour comprendre la raison physique d'une différence aussi importante, considérons les directions des courants (sur la Fig. 1) dans le cadre - l'élément "carré" et dans le dipôle demi-onde - l'élément "canal d'onde".
De la fig. 1, il s'ensuit que seuls les courants circulant dans les parties horizontales du cadre participent à la formation du schéma "carré", puisque les champs issus des courants circulant dans les parties verticales se compensent mutuellement. Ainsi, le bâti équivaut à un système de deux vibreurs raccourcis en phase, espacés en hauteur d'une distance L/4. On sait que le diagramme de rayonnement dans le plan vertical d'un tel système a un angle plus petit par rapport au diagramme d'un dipôle unique et, par conséquent, son amplification est plus élevée. Le gain quantitatif en gain, en fonction des paramètres et de la hauteur de montée des deux éléments, peut aller de 2,2 à 3,1 dB. Ce gain peut être déterminé par la formule, valable avec une précision suffisante pour les gammes KB : A=40000/FgFv où A est le gain, Fg et Fv est la largeur des diagrammes de rayonnement dans les plans horizontal et vertical, respectivement. En substituant dans la formule les valeurs moyennes Fg=180° et Fv=135° pour le dipôle, Fg=170° et Fv=80° pour le cadre, on obtient que le gain du dipôle est de 1,64 fois soit 2,15 dB ( en termes de puissance), trame de gain - 2,94 fois ou 4,68 dB. Ainsi, le gain de gain moyen est de 2,53 dB. Ce chiffre est réel et confirmé dans la pratique. Un gain similaire est obtenu lorsque le cadre est situé à un angle vers le bas, ce qui est utilisé dans de nombreuses conceptions. Cette option diffère de celle discutée ci-dessus uniquement en ce que le diagramme de rayonnement est formé par les composantes horizontales des courants circulant sur les quatre côtés du cadre, et les champs des composantes verticales sont compensés. Une autre caractéristique du "carré" peut être notée. Le cadre de longueur L formant une boucle fermée symétrique, l'influence du sol et des objets environnants, qui dégrade les caractéristiques des antennes, est moindre. Choix de la conception optimale Par optimale, nous entendons les données de conception de l'antenne, qui fournissent le rapport de rayonnement maximal avant/arrière à un gain suffisamment élevé. Il semble nécessaire d'introduire cette définition en raison de l'existence de deux méthodes d'accord des antennes directionnelles - pour le gain maximum et pour le rapport de rayonnement avant / arrière maximum. Ces maxima ne coïncident pas et, comme le montre la pratique, la perte en rayonnement avant/arrière lors de l'accord selon la première méthode s'avère supérieure à la perte en amplification dans le second cas. Lors de la conception d'une antenne, un radioamateur doit déterminer le nombre d'éléments, la distance entre eux et leurs dimensions. Pour résoudre le premier problème, passons à la Fig. 2.
Il montre le gain d'antenne A et le rapport de rayonnement avant/arrière B en fonction du nombre d'éléments n. Les graphiques sont basés sur les résultats de mesures (coïncidant avec les données calculées) sur des antennes "carrées" avec des caractéristiques optimales pour la bande 14 MHz. Comme vous pouvez le voir, la croissance des deux paramètres ralentit à mesure que le nombre d'éléments augmente, et cela devient particulièrement visible pour n>3. Compte tenu des difficultés liées à la fabrication et à l'accord des antennes multi-éléments, les auteurs estiment que dans la plupart des cas, il convient de limiter le nombre d'éléments à trois. De l'avis de certains radioamateurs étrangers, une antenne à quatre éléments est structurellement plus pratique en raison de la disposition symétrique (par rapport à l'axe vertical passant par le centre de masse) des éléments. Nous laissons la décision finale au lecteur. Pour sélectionner les distances optimales entre les éléments, nous considérons la dépendance de l'amplification A sur la distance S, exprimée en fractions de la longueur d'onde L (Fig. 3). Le graphique montre en noir la dépendance de l'amplification à la distance entre le sélecteur et le réflecteur d'un "carré" à deux éléments. Dans la zone ombrée correspondant au gain maximal (S = 0,175-0,225L), il ne change pratiquement pas, par conséquent, dans ce cas, le choix de la distance dans les limites spécifiées n'est pas critique. Pour les antennes à plus de deux éléments, la tâche se complique du fait de l'introduction de variables indépendantes supplémentaires (deux pour une antenne à trois éléments, trois pour une antenne à quatre éléments, etc.). Par conséquent, il est conseillé de définir l'une des distances (par exemple, entre le vibreur et le réflecteur) et de choisir d'autres distances comme optimales. Ainsi, si nous prenons la distance vibrateur-réflecteur pour une antenne à trois éléments égale à 0,2 L, nous pouvons déterminer la distance vibrateur-directeur optimale à l'aide de la courbe illustrée à la Fig. 3. Évidemment, ce "carré" aura le plus grand gain à une distance entre le vibreur et le directeur égale à 0,175L, et dans ce cas, lorsque les distances changent de 0,14 à 0,21L, le gain reste pratiquement constant, bien que, comme prévu, en raison de la diminution de la large bande passante de l'antenne, la dépendance du gain sur S devient plus raide.
Pour illustrer ce qui a été dit, on peut citer un graphique légèrement transformé pour les "carrés" à 14 MHz du même magazine "QST". Sur la base de l'étude d'un grand nombre d'antennes, la dépendance du gain à la longueur L de la traverse de fixation des éléments a été déterminée (Fig. 4). Les zones ombrées sur le graphique sont les limites pratiquement possibles pour changer la longueur de la traverse pour une antenne avec un nombre donné d'éléments. Il ressort du graphique que les antennes avec une traversée raccourcie ont un gain inférieur (deux et trois éléments - d'environ 2 dB) aux antennes avec des distances entre éléments d'environ 0,2 L. La longueur du cadre du vibrateur lv peut être calculée par la formule :
où Ky est le facteur d'allongement, fonction du nombre d'éléments et du rapport de la longueur du cadre au diamètre du fil ; Lp est la longueur d'onde pour laquelle l'antenne est conçue. Pour déterminer la longueur d'un vibrateur "carré" à deux éléments, le facteur d'allongement est pris égal à 1,01, avec trois éléments ou plus, il est égal à 1,015-1,02. La longueur du réflecteur du "carré" à deux éléments est choisie de 5 à 6% de plus que la longueur du vibrateur. Pour un "carré" à trois éléments, la longueur du réflecteur doit être 3 à 4% plus longue, le directeur - 2,5 à 3% inférieur à la longueur du vibrateur; pour un "carré" à quatre éléments, la longueur du réflecteur doit être supérieure de 2,5 à 3%, la longueur des directeurs - 2% inférieure. En pratique, le réflecteur et le directeur sont réalisés un peu plus courts que déterminés par calcul, de sorte qu'ils peuvent être ajustés à l'aide de boucles en court-circuit. Systèmes multi-gammes Tout ce qui a été dit précédemment faisait référence à des "carrés" à plage unique. En pratique, il est souvent nécessaire de recourir à la création d'un système multigamme. Il faut toutefois noter que toute combinaison dans le plan vertical d'éléments accordés sur des fréquences différentes, notamment des multiples de deux (c'est-à-dire 14 et 28, 7 et 14 MHz, etc.), entraîne une détérioration des caractéristiques principales de l'antenne. Donnons deux exemples. Un "carré" à deux éléments à 14, 21 et 28 MHz avec des trames dans différents plans (la conception dite "hérisson") a un gain allant jusqu'à 9 dB et un rapport d'émission avant / arrière allant jusqu'à 24 dB; les mêmes caractéristiques d'un "carré" similaire réalisé sur une traverse ne dépassent pas respectivement 8 et 22 dB. "Carré" à trois éléments pour deux bandes (14 et 21 MHz) avec des réflecteurs espacés fournit une amplification jusqu'à 13 dB et le rapport des émissions avant / arrière - jusqu'à 30 dB; pour un "carré" tribande à trois éléments (une plage de 28 MHz est ajoutée et les trames sont situées l'une dans l'autre), ces caractéristiques se dégradent respectivement à 11,5 et 27 dB. Pour réduire l'effet d'éléments situés dans un même plan et fonctionnant à plusieurs fréquences, vous pouvez, en connectant le départ de manière appropriée, appliquer leur découplage de polarisation (polarisation horizontale pour l'une et polarisation verticale pour une autre gamme). Le découplage des éléments des gammes 14-28 MHz dans un "carré" à trois éléments déterminé par calcul atteint 20 dB. Pour obtenir les meilleures performances d'un système multi-gamme, il est souhaitable de maintenir des espacements d'éléments optimaux pour chaque gamme. Cependant, ici, en raison de difficultés de conception, les radioamateurs sont souvent contraints de faire des compromis. Un exemple d'un tel compromis pour un "carré" à trois éléments à 14, 21 et 28 MHz peut être l'obtention de performances quasi optimales sur les deux premières bandes et de moins bonnes performances sur la troisième. À notre avis, une telle décision est tout à fait justifiée en raison des particularités du passage et de la charge de travail différente de ces gammes. Selon les exigences spécifiques de l'antenne, le radioamateur peut choisir une autre option. littérature
Publication : cxem.net
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Commentaires sur l'article : jurassique merci beaucoup au début je l'ai lu j'ai essayé la conclusion du yagi reste faites le les gars ne soyez pas paresseux bon maintenant il y a autre chose à faire les résultats ne vous feront pas attendre
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