Случайная проволочная антенна
Антенна из произвольного провода — это радиоантенна, состоящая из длинного провода, подвешенного над землей, длина которого не имеет особого отношения к длине волны используемых радиоволн, но обычно выбирается больше для удобного размещения между имеющимися опорами или длину подручного провода, а не выбирать длину, которая будет резонансной на какой-либо конкретной частоте. Проволока может быть прямой или ее можно натягивать взад и вперед между деревьями или стенами, чтобы поднять в воздух как можно больше проволоки. Из-за большой изменчивости (незапланированной) конструкции антенны эффективность случайного провода может хаотично варьироваться от одной установки к другой, и одна случайная проволочная антенна может иметь совершенно разную мощность приема / передачи в одном направлении, чем в другом азимутальном направлении. разница примерно на 70–140°, и, наконец, мощность и направления приема/передачи могут сильно различаться лишь на умеренно разных частотах. Антенны с произвольной проволокой обычно запитываются на одном конце против подходящего противовеса (например, заземления). заземление или параллельный провод, спрятанный под травой под приподнятым проводом антенны).
Они широко используются в качестве приемных антенн на длинных , средних и коротких волнах диапазонах волн, а также в качестве передающих антенн на этих диапазонах для небольших наружных, временных или аварийных передающих станций, а также в ситуациях, когда невозможно установить более постоянные антенны. .
Случайный провод и длинный провод
[ редактировать ]Часто проволочные антенны со случайным расположением элементов также (неточно) называют антеннами с длинными проводами . Не существует общепринятого минимального размера, но фактические антенны с длинным проводом быть больше должны четверти длины волны ( 1/4 ) или , возможно , λ больше половины ( 1 / 2 λ ) на частоте, для которой используется длинная проводная антенна, и даже полуволну можно считать только «длинной » , а не «действительно» длинной; требуемый нижний предел размера зависит от используемой книги. Большинство источников считают, что «настоящий» длинный провод имеет длину как минимум одну длину волны. [1] тогда как случайные проволочные антенны не вызывают такой путаницы. [2] Еще больше запутывая проблему, если антенна используется в широком диапазоне частот, некоторые авторы технически могут квалифицировать ее как длинный провод на более коротких длинах волн, но не на более длинных. Термин «случайный провод» не вызывает таких придирок: единственное требование состоит в том, чтобы длина антенны не была запланирована для резонанса на определенной интересной частоте.
Хотя антенны с нечетным числом четвертей длины волны легко питать, если длина провода почти равна четному кратному длинне волны. 1/4 в точке сопротивления волны, его сопротивление питания может достигать тысяч Ом как реактивного сопротивления так и , из-за антирезонанса - крайние значения, которые могут выходить за пределы диапазонов, в которых согласования импеданса подходят традиционные схемы . Эффективность излучения антенны не изменяется, несмотря на высокое сопротивление; если на антенну подается передаваемая мощность против резистивного противовеса (например, плохого заземления) и используется соответствующая система согласования , эффективность антенной системы может фактически значительно увеличиться. Основываясь на этих соображениях, оператор W0IPL разработал таблицу пригодных для использования нечетных кратных длин и непригодных для использования четных кратных длин для ВЧ частот, назначенных любителям , а затем выбрал компромисс среди всех них в качестве идеальной длины для работы в любом диапазоне, равной 74 фута ( 22,56 м) для радиолюбительского диапазона КВ . [3] Следовательно, ~74 фута (22,6 м) — это тщательно выбранная неслучайная длина, предпочтительная для ВЧ -антенны «произвольной» длины. Другая предпочтительная длина — 100 футов (30,5 м). [1]
Диаграмма направленности
[ редактировать ]Диаграмму направленности тонкой проволочной антенны легко предсказать с помощью антенного моделирования . Для прямого провода диаграмма направленности может быть описана аксиально-симметричными мультипольными моментами без какой-либо компоненты вдоль направления провода; по мере увеличения длины провода более высокие мультипольные вклады становятся более заметными и развиваются множественные лепестки (максимумы) под углами к оси антенны. [4] При длине волны менее 0,6 λ проволочная антенна будет иметь один лепесток с максимумом, расположенным под прямым углом к оси. Выше этого лепесток разделится на два конических лепестка с максимумом, направленным под равными углами к проводу, и нулем между ними. Это приводит к четырем углам азимута, при которых усиление максимально. По мере увеличения длины провода в длинах волн количество лепестков увеличивается, а максимумы становятся все более резкими.
Любая непредсказуемость диаграммы направленности вызвана неконтролируемым взаимодействием с близлежащим веществом (например, почвой или конструкциями). Например, длинная проволочная антенна, расположенная близко к земле, образует негерметичную двухпроводную линию передачи и, следовательно, также действует как антенна бегущей волны с приемом на конце провода (система больше не является аксиально-симметричной). Складчатая или зигзагообразная антенна может иметь более сложную диаграмму направленности, поскольку существует еще меньше ограничений симметрии на дипольные моменты, которые могут внести свой вклад.
Сообщается, что антенны с длинным проводом более эффективны для приема, чем многоэлементные антенны, такие как Яги , или четырехэлементные антенны с такой же длиной провода.
Строительство
[ редактировать ]
Случайная проволочная антенна обычно состоит из длинного (не менее четверти длины волны) провода, один конец которого подключен к радиоприемнику, а другой - в свободном пространстве, расположенном любым способом, наиболее удобным для имеющегося пространства. В идеале его натягивают как можно выше между деревьями или постройками, с максимально тупыми изгибами и с изолированными от опор концами. [а] [б]
Если для передачи используется случайная проволочная антенна, обычно также требуется антенный тюнер , поскольку она имеет непредсказуемый импеданс , который меняется в зависимости от частоты. [1] Одна сторона выхода тюнера подключается напрямую к антенне, без линии передачи , другая — к хорошему заземлению . около нечетного числа четвертьволн ; Лучше всего подойдет провод длиной Напротив, провод длиной около четного числа четвертей длины, хотя и подходящий для приема, при передаче превысит согласующую способность большинства небольших тюнеров, если сначала не будет пропущен через unun с большим коэффициентом преобразования. [5] [6] Даже без хорошего заземления антенна все равно будет излучать, хотя и плохо; он сделает это за счет емкостной связи с любым близлежащим проводящим материалом; это не рекомендуется. [7]
Земля для произвольной проволочной антенны может быть выбрана экспериментальным путем. Заземление антенного тюнера может быть подключено к близлежащей трубе с холодной водой (если используемая труба достигает почвы через цельностальной или цельномедный сегмент) или к одному или нескольким проводам, проложенным на полу или земле, один из которых имеет сопротивление примерно один -четвертьволновой длины, либо землю можно подключить к одному или нескольким случайно проложенным противовесным проводам под антенной, по крайней мере один из которых имеет четвертьволновую длину. [1]
Сноски
[ редактировать ]- ^ Любой доступный провод подойдет до тех пор, пока он остается в рабочем состоянии, а для отрезков, протянутых в помещении, практически нет требований к качеству провода, за исключением того, что он должен проводить электричество только к радио. Наилучшим проводом для наружного применения является стальной провод, плакированный медью, с изоляцией, устойчивой к ультрафиолетовому излучению , размером AWG 12 или 14 и диаметром от 1,6 до 2,0 мм (от 0,063 до 0,079 дюйма). Но дополнительные расходы могут быть неоправданными: если проложить на открытом воздухе, даже самый лучший провод в конечном итоге выйдет из строя, и его придется натягивать заново. Чтобы уменьшить нагрузку, которую порывы ветра оказывают на любой провод, проложенный на открытом воздухе, обычно прикрепляют провод к его опорам с помощью какого-либо средства защиты от натяжения, например, подпружиненных изоляторов натяжения или систем грузов и шкивов, чтобы удерживать провод в натяжение, но поддается неожиданным нагрузкам, добавляемым к проволоке, например, льду.
- ^ Складывание проволоки зигзагом с острыми углами например, в квартире или на чердаке, снизит эффективность и сделает теоретический анализ чрезвычайно трудным. для размещения в ограниченном пространстве , рывок в последней трети или четверти провода возле дальнего конца антенны не представляет особых проблем на частотах, где длина антенны составляет от четверти до полуволны.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Стро, Р. Дин; и др., ред. (2003). Книга об антеннах ARRL (20-е изд.). Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . п. 944. ИСБН 0-87259-904-3 .
- ^ Карр, Дж. Практическое руководство по антеннам . МакГроу Хилл. Глава 9.
- ^ « Случайная» длина» . w0ipl.net . Проволочные антенны.
- ^ Сильвер, Уорд; и др., ред. (2007). Руководство по лицензированию общего класса ARRL (6-е изд.). Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . п. 6.6. ISBN 978-087259996-3 – через Google Книги.
- ^ «Почти случайная» проволочная антенна» . kb6nu.com . 12 марта 2007 г.
- ^ «Проволока произвольной длины» . w0ipl.net . НВИС .
- ^ Йейтс, Стив (AA5TB). «Полуволновая антенна с торцевым питанием» . aa5tb.com .
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )