Резиновая антенна-уточка

Антенна с резиновой уткой (или антенна с резиновой уткой) представляет собой электрически короткую несимметричную антенну с базовой нагрузкой , которая действует примерно как штыревая антенна . Он состоит из пружинистого провода в форме узкой спирали , запечатанного в резиновую или пластиковую оболочку для защиты антенны. ^[1] Резиновая антенна-уточка представляет собой разновидность спиральной антенны нормального режима .

Электрически короткие антенны, такие как резиновая уточка, используются в портативных портативных радиостанциях на частотах ОВЧ и УВЧ вместо четвертьволновой штыревой антенны , которая на этих частотах неудобно длинна и громоздка. ^[2] Спустя много лет после своего изобретения в 1958 году резиновая антенна-уточка стала предпочтительной антенной для многих портативных радиоустройств , включая рации и другие портативные трансиверы , сканеры и другие устройства, где безопасность и надежность имеют приоритет над электромагнитными характеристиками. Резиновая уточка довольно гибкая, что делает ее более подходящей для работы с рук, особенно при ношении на ремне, чем более ранние жесткие телескопические антенны.

Происхождение имени

Термин «резиновая утка» происходит от прорезиненного защитного покрытия, которое обычно можно увидеть на портативных и полицейских рациях. ^[3] Альтернативное название основано на коротком формате заглушки: «короткая антенна». ^[4]^[5]^[6]

Описание

До появления резиновой уточки антенны портативных радиоприемников обычно состояли из четвертьволновых штыревых антенн — стержней, длина которых составляла одну четверть длины волны используемых радиоволн. ^[1] В диапазоне УКВ , где они использовались, эти антенны имели длину 0,6 или 0,9 м (2 или 3 фута), что делало их громоздкими. Они часто делались из телескопических трубок, которые можно было убирать, когда они не используются. Чтобы сделать антенну более компактной, стали использовать электрически короткие антенны, короче четверти длины волны. Электрически короткие антенны имеют значительное емкостное реактивное сопротивление , поэтому, чтобы сделать их резонансными на рабочей частоте, катушку индуктивности ( нагрузочную катушку добавляют последовательно с антенной ). Антенны, в основания которых встроены эти индукторы, называются штырями с базовой нагрузкой.

Резиновая уточка представляет собой электрически короткую четвертьволновую антенну, в которой индуктор не находится в основании, а встроен в саму антенну. Антенна сделана из узкой спирали проволоки, похожей на пружину, которая действует как необходимый индуктор. Пружинный провод является гибким, что делает его менее подверженным повреждениям, чем жесткая антенна. Пружинная антенна дополнительно заключена в пластиковое или резиновое покрытие для ее защиты. Техническое название этого типа антенны — спираль нормального режима . ^[7] Длина резиновых антенн-уточек обычно составляет от 4% до 15% длины волны; ^[7] то есть от 16% до 60% длины стандартного четвертьволнового хлыста.

Эффективная диафрагма

Поскольку длина этой антенны значительно меньше длины волны, эффективная апертура при 100% эффективности будет примерно равна: ^[8]

A_{e}={\frac {3\lambda ^{2}}{8\pi }}

Как и другие электрически короткие антенны, резиновая уточка имеет худшие характеристики (меньший коэффициент усиления ) из-за потерь и, следовательно, значительно меньший коэффициент усиления, чем четвертьволновая штыревая антенна. Однако ее характеристики несколько лучше, чем у антенны с базовой нагрузкой равной длины. Это связано с тем, что индуктивность распределена по всей антенне и поэтому допускает несколько больший ток в антенне.

Производительность

Резиновые антенны-уточки имеют меньший коэффициент усиления , чем полноразмерные четвертьволновые антенны, что уменьшает дальность действия радиостанции. Обычно они используются в радиостанциях двусторонней связи ближнего действия , где максимальная дальность не является требованием. Их конструкция представляет собой компромисс между усилением антенны и небольшими размерами. Их трудно охарактеризовать электрически, поскольку распределение тока вдоль элемента не является синусоидальным , как в случае тонкой линейной антенны.

Как и другие короткие монополи с индуктивной нагрузкой, резиновая уточка имеет высокую добротность и, следовательно, узкую полосу пропускания . Это означает, что по мере отклонения частоты от расчетной центральной частоты антенны ее КСВ увеличивается и, следовательно, ее эффективность быстро падает. Антенна этого типа часто используется в широком диапазоне частот, например 100–500 МГц, и в этом диапазоне ее характеристики плохие, но во многих приложениях мобильной радиосвязи избыточная мощность сигнала достаточна для преодоления любых недостатков антенны.

Правила дизайна

Если витки пружины широкие (большого диаметра) по сравнению с длиной решетки, результирующая антенна будет иметь узкую полосу пропускания.
И наоборот, если витки пружины узкие по сравнению с длиной решетки, результирующая антенна будет иметь максимально возможную полосу пропускания.
Если антенна резонансная, а пружина имеет большой диаметр, импеданс будет значительно ниже 50 Ом , стремясь к 0 Ом при больших катушках индуктивности, поскольку структура начинает напоминать последовательно настроенную цепь с небольшим сопротивлением излучения .
Если антенна резонансная, а пружина имеет небольшой диаметр, сопротивление увеличится в сторону 70 Ом.

Из этих правил можно предположить, что можно спроектировать резиновую антенну-уточку с сопротивлением около 50 Ом в точке питания, но может потребоваться компромисс в отношении ширины полосы пропускания. Современные резиновые антенны-уточки, например те, которые используются в сотовых телефонах, сужаются таким образом, что не требуется никаких компромиссов в характеристиках.

Вариации

Некоторые резиновые антенны-уточки имеют конструкцию, отличную от оригинальной. Один тип использует пружину только для поддержки. Пружина электрически закорочена. Таким образом, антенна электрически представляет собой антенну с линейным элементом. Некоторые другие резиновые антенны-уточки используют в качестве опоры пружину из непроводящего материала и содержат коллинеарную антенную решетку. Такие антенны до сих пор называют резиновыми антеннами-уточками, хотя они функционируют совершенно иначе (и часто лучше), чем оригинальные пружинные антенны.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Джонсон, Ричард Б. (2006). «Резиновая антенна-уточка» . Отвратительный поджигатель . Архивировано из оригинала 7 июля 2011 г. Проверено 6 апреля 2011 г. . В примечании внизу страницы говорится, что эта страница не защищена авторским правом, и текст с этой страницы дословно цитируется в этой статье.
^ Рид, Джеффри Хью (2002). Программное радио: современный подход к радиотехнике . Прентис Холл Профессионал. п. 25. ISBN 978-0-13-081158-5 .
^ Сетевой мир . IDG Network World Inc., 12 июня 1995 г. п. 54.
^ «Купите самую крутую короткую короткую антенну для своей машины» . Короткая антенна. Архивировано из оригинала 1 июля 2014 г. Проверено 24 июня 2014 г.
^ «PMAE4002 – Motorola Solutions USA» . Motorola.com. Архивировано из оригинала 23 октября 2012 г. Проверено 24 июня 2014 г.
^ «короткая антенна – Поиск в Google» . Архивировано из оригинала 18 мая 2023 г. Проверено 17 марта 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б Фудзимото, Кёхей (2001). Справочник по мобильным антенным системам, 2-е изд . Артех Хаус. п. 419. ИСБН 1-58053-007-9 . Архивировано из оригинала 18 мая 2023 г. Проверено 1 ноября 2016 г.
^ Краус, Джон Д. (1950). Антенны . МакГроу-Хилл. Глава 3, Антенна как апертура, с. 30.

[Firebug-1] Jump up to: ^а ^б Джонсон, Ричард Б. (2006). «Резиновая антенна-уточка» . Отвратительный поджигатель . Архивировано из оригинала 7 июля 2011 г. Проверено 6 апреля 2011 г. . В примечании внизу страницы говорится, что эта страница не защищена авторским правом, и текст с этой страницы дословно цитируется в этой статье.

[2] Рид, Джеффри Хью (2002). Программное радио: современный подход к радиотехнике . Прентис Холл Профессионал. п. 25. ISBN 978-0-13-081158-5 .

[3] Сетевой мир . IDG Network World Inc., 12 июня 1995 г. п. 54.

[4] «Купите самую крутую короткую короткую антенну для своей машины» . Короткая антенна. Архивировано из оригинала 1 июля 2014 г. Проверено 24 июня 2014 г.

[5] «PMAE4002 – Motorola Solutions USA» . Motorola.com. Архивировано из оригинала 23 октября 2012 г. Проверено 24 июня 2014 г.

[6] «короткая антенна – Поиск в Google» . Архивировано из оригинала 18 мая 2023 г. Проверено 17 марта 2013 г.

[Fujimoto-7] Jump up to: ^а ^б Фудзимото, Кёхей (2001). Справочник по мобильным антенным системам, 2-е изд . Артех Хаус. п. 419. ИСБН 1-58053-007-9 . Архивировано из оригинала 18 мая 2023 г. Проверено 1 ноября 2016 г.

[Kraus-8] Краус, Джон Д. (1950). Антенны . МакГроу-Хилл. Глава 3, Антенна как апертура, с. 30.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

v т и антенн Типы
изотропный	Изотропный радиатор
Всенаправленный	Антенна типа «летучая мышь» Биконическая антенна Клеточная антенна Коаксиальная антенна Антенна скрещенного поля Антенна с диэлектрическим резонатором Дипольная антенна Дисконусная антенна Складная однополюсная антенна Антенна Франклина Наземная антенна Антенна G5RV Гало-антенна Спиральная антенна Антенна перевернутая F Перевернутая V-образная антенна J-образная антенна Мачтовый радиатор Монопольная антенна Случайная проволочная антенна Резиновая антенна-уточка Наклонная антенна Антенна турникета Антенна Т2ФД Т-антенна Зонтичная антенна Штыревая антенна
Направленный	Адкок-антенна AS-2259 Антенна AWX-антенна Антенна для напитков Кантенна Антенна Кассегрена Дроссельная кольцевая антенна Коллинеарная антенная решетка Конформная антенна Антенна с угловым рефлектором Массив штор Сложенная перевернутая конформная антенна Фрактальная антенна Штуковина Спиральная антенна Рупорная антенна Логопериодическая антенна Рамочная антенна Микрополосковая антенна Моксонская антенна Офсетная тарельчатая антенна Патч-антенна Фазированная решетка Планарный массив Параболическая антенна Плазменная антенна Счетверенная антенна Рефлекторная антенна Регенеративная рамочная антенна Ромбическая антенна Секторная антенна Короткая обратная антенна Щелевая антенна Антенна Стерба Антенна Вивальди ВокФи Yagi–Uda antenna
Для конкретного приложения	АЛЛИСС Угловой отражатель (пассивный) Усовершенствованная антенна Земляной диполь Реконфигурируемая антенна ректенна Эталонная антенна Спиральная антенна Антенная решетка, расположенная по кругу Телевизионная антенна