Счетверенная антенна

Счетверенная антенна — это тип направленной проводной радиоантенны , используемой в диапазонах КВ и УКВ . Как и антенна Яги-Уда («Яги»), четверка состоит из ведомого элемента и одного или нескольких паразитных элементов ; однако в квадрокоптере каждый из этих элементов представляет собой рамочную антенну , которая может быть квадратной, круглой или какой-либо другой формы. Используется радиолюбителями на любительских диапазонах КВ и УКВ.

История

Счетверенная антенна является развитием нескольких изобретений.

В 1924 году Мозес Якобсон запатентовал рамочную антенну ромбической формы. ^[1]
В 1938 году Джордж Браун и др . запатентовал рамочную антенну ромбической формы с четвертьволновыми сторонами. ^[2]

В 1951 году Кларенс К. Мур , W9LZX, христианский миссионер и инженер HCJB (коротковолновой миссионерской радиостанции высоко в Андских горах ), разработал и запатентовал ^[3] двухвитковая рамочная антенна, которую он назвал «четверкой» . Он разработал эту антенну для решения проблем, вызванных сильными корональными разрядами при использовании лучевой антенны в разреженном воздухе на больших высотах. Мур описывает свою антенну как «раздвинутый сложенный диполь» . Хотя основным моментом патента Мура была конструкция с двумя витками и одной петлей, которая сегодня не является антенной, называемой «четверкой» , патент все же включает упоминание и иллюстрацию двухэлементной однонаправленной «четверки» и описывает время, когда была разработана концепция полноволнового цикла:

«Еще одной целью настоящего изобретения является создание рамочной антенны, имеющей четное количество витков длиной в одну или более длин волн вокруг каждого витка , в которой по существу отсутствуют компоненты напряжения, а единственное существующее напряжение - это напряжение, обусловленное сопротивление между соседними контурами». ^{[ нужна ссылка ]}

«Мы взяли с собой около ста фунтов инженерных справочников во время нашего короткого отпуска в Посорадже, Эквадор, летом 1942 года, решив, что с помощью Божией мы сможем решить нашу проблему. Там, на полу нашего бамбукового коттеджа, мы расстелили откройте все справочники, которые мы взяли с собой и часами работали над базовой конструкцией антенны. Наши молитвы, должно быть, были услышаны, поскольку постепенно, по мере нашей работы, представление о четырехугольной антенне постепенно росло с появлением новой концепции рамочной антенны. отсутствие концов элементов и сочетание относительно высокого передающего импеданса и высокого усиления». ^{[ нужна ссылка ]}

Конструкция Мура устранила помехи от коронального разряда. «Конечный эффект», присущий Яги, в кваде отсутствует, поскольку его элементы не имеют концов. Но появились другие преимущества. Более высокий импеданс, упомянутый в приведенной выше цитате, приводит к более низкому току и, следовательно, к меньшим потерям в линиях передачи, а усиление выше, чем у Yagi.

В 1957 году Джеймс Шеррифф Маккейг запатентовал то, что мы знаем как «кубическую» (двухэлементную) многодиапазонную четверную антенну. ^[4]

В 1960 году Рудольф Баумгартнер запатентовал швейцарский квадроцикл. ^[5]^[6]

В 1969 году Вернер Болдт изобрел коптер DJ4VM. ^[7]

В 1971 году Ганс Ф. Рукерт изобрел «монопетлевой трехдиапазонный кубический четверной». ^[8]

Преимущества перед дипольным Яги – Уда

Тщательные испытания счетверенной антенны показали следующие преимущества перед антенной Яги-Уда, сделанной из диполей : ^[9]

поляризация: Поляризацию легко изменить с вертикальной на горизонтальную, изменив точку подачи.

Многодиапазонная антенна: Спроектировать многодиапазонную четырехдиапазонную антенну проще, чем многодиапазонную антенну Яги.

Более высокий выигрыш: 2-элементный четверник имеет почти такое же усиление, как и 3-элементный Yagi: около 7,5 дБ по сравнению с диполем. Аналогично, 3-элементный квад имеет больший коэффициент усиления, чем 3-элементный Яги. Однако добавление четырехъядерных элементов дает уменьшающуюся отдачу:

«В то время как паразитные лучи, имеющие двадцать или тридцать паразитных директоров, являются эффективными антеннами с высоким коэффициентом усиления, может показаться... что максимальное практическое количество паразитных рамочных элементов для счетверенной решетки ограничено четырьмя или пятью». — Вм. Орр ^[10]

Устойчивость к радиации: На устойчивость к излучению влияют высота антенны над землей, расстояние между элементами и условия окружающей среды. Однако значения будут выше, чем у Yagi, и более точно соответствуют коаксиальному каналу с сопротивлением 50 Ом.

Меньшая высота стрелы: « Двухэлементный трехдиапазонный счетверитель с элементами, установленными всего на высоте 35 футов над землей, даст хорошие характеристики в ситуациях, когда трехдиапазонный Яги этого не даст ». ^[11]

Более короткая стрела: Орр (1996) ^[12] показан двухэлементный квадроцикл длиной 10, 15 и 20 метров с длиной стрелы 6 футов 10 дюймов.

Внутренне штабелируемый: Взаимодействие между антеннами многодиапазонного четверка довольно низкое даже при питании по одной фидерной линии. ^[13] поэтому более высокочастотные (меньшие) счетверенные контуры могут быть вложены в более низкочастотные (большие) счетверенные контуры, что позволяет работать на таком количестве диапазонов, сколько имеется вложенных контуров.

Нижний угол излучения: По словам Рута (2008) ^[14] в течение 50 лет сохраняется ложное утверждение о том, что квадрокоптеры «открывают диапазон раньше», что предполагает, что квадрокоптеры имеют меньший угол излучения, чем Яги; компьютерное моделирование не показывает такой разницы. Рут предполагает, что вертикальные стороны каждого элемента могут фактически излучать компонент под малым углом. ^[14]

Недостатки по сравнению с другими антеннами

Пропускная способность: При настройке на максимальное усиление полоса пропускания трехэлементной счетверенной антенны ограничена: отклонение от расчетной частоты приведет к дисбалансу почти резонансного состояния паразитных элементов. Однако удлинение направляющих элементов, жертвуя тем самым усилением примерно на 1 дБ, позволяет значительно расширить полосу пропускания.

Обслуживание: Счетверенный антенна представляет собой трехмерную антенну, поэтому ее обслуживание может быть затруднено. Даже при наличии наклонной башни могут потребоваться высокие лестницы или автовышка. Существуют механизмы блокировки для работы с кубической четверной антенной, ротатором или башней, которые позволяют башне наклоняться к земле: они работают, отпуская антенну, чтобы она отвернулась в сторону, когда мачта опущена. Когда мачта возвращается в рабочее положение, антенна фиксируется (механизм блокировки приводится в действие силой тяжести).

Вариант EZO

В 2008 году Дэниел Миллс, N8PPQ, разработал антенну, которая может стать улучшением по сравнению с четырехъядерной конструкцией. используются гибкие диэлектрические В его антенне EZO для поддержки электрических элементов трубки, а не жесткие опоры. Он заявляет о несколько более высоком приросте по сравнению с четверным из-за его примерно круглой формы. ^{[ нужна ссылка ]}

Заявленная величина диэлектрического эффекта на элементы внешней зоны оказалась неожиданностью, а оптимальные длины элементов были определены экспериментальным путем. Никакой справочной литературы обнаружено не было: Джеффрис и Кулурис (2003) заявляют : «Насколько нам известно, не было сообщений о работах по заключению рамочных антенн в диэлектрик». ^[15]

Ссылки

^ Патент США 1747008 , Мозес Джейкобсон, «Антенна», выдан в 1942 г.
^ Патент США 2207781 , Джордж Браун и др., «Сверхвысокочастотная антенна», выдан в 1938 г.
^ Патент США 2537191 , Кларенс К. Мур , выдан в 1951 г.
^ Патент Великобритании 850974 , Джеймс Шеррифф Маккейг, «Усовершенствования, касающиеся составных антенн», выдан в 1957 г.
^ Патент CH 384644 , Рудольф Баумгартнер, «Направленная антенна с полным питанием для коротких и ультракоротких волн», выдан в 1960 году.
^ Блаттенбергер, Кирт (5 августа 2021 г.). «Швейцарская счетверенная антенна на ZS6PP, QST , сентябрь 1967 года» . Кафе РФ .
^ Болдт, Вернер (DJ4VM) (август 1969 г.). «Новая многодиапазонная четырехдиапазонная антенна» (PDF) . Радиолюбительское радио . стр. 41–46. {{cite magazine}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Рукерт, Ганс Ф. (январь 1971 г.). « [название не указано] ». CQ любительское радио . стр. 41–43. ^{[ название отсутствует ]}
^ Орр, Висконсин (W6SAI) ; Коуэн, Стюарт Д. (W2LX) (1982). Все о кубических четырехугольных антеннах (PDF) (3-е изд.). Радио публикации. ISBN 978-0-933616-03-5 . LCCN 82080282 . Проверено 7 октября 2023 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Орр и Коуэн (1982) , с. 48
^ Книга об антеннах ARRL (17-е изд.). Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . стр. 12–1 – 12–13.
^ Орр, Висконсин (W6SAI) (1996). Справочник по КВ-антеннам W6SAI . CQ Коммуникации. ISBN 978-0-943016-15-3 . {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Орр (1959) , с. 63
^ Jump up to: ^а ^б Рут, Стивен Дж. (K0SR) (январь 2008 г.). «Проектирование и строительство долговечного квадроцикла» (PDF) . Национальный конкурсный журнал . Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . п. 5 . Проверено 25 февраля 2021 г. {{cite magazine}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Джеффрис, Дэвид Дж.; Кулурис, Афанасиос (январь 2003 г.). «Диэлектрическая нагрузка антенн ADR: Результаты экспериментов» . антеннаX . № 69 (онлайн-ред.). Архивировано из оригинала 24 июня 2018 года . Проверено 9 августа 2022 г.

Источники

Орр, Висконсин (W6SAI) (1959). Справочник по радио (PDF) . Редакторы и инженеры, ООО . Проверено 4 января 2016 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
Орр, Висконсин (W6SAI) (декабрь 1991 г.). Справочник по радиолюбительским антеннам . Позывной радиолюбителя. ISBN 978-0-8230-8706-8 . {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки

Майкл, Дин Дж. (VK5DJM) (19 мая 2021 г.). «Строим счетверенную антенну» . компьютер7.com . Проверено 7 октября 2023 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
«Кубические антенны» . EA1DDO.es (на испанском языке). — Информационная страница о четырех антеннах от EA1DDO.
«Antenas Cubicas – Четверные антенны» . Галерея. EA1DDO.es (на испанском языке). — Большая галерея с четырьмя антеннами и более 300 фотографиями.
«Антенна ЭЗО» . Антенны. N8PPQ.net . - Круглая четверная антенна N8PPQ
«Калькулятор кубической четверной антенны» . Calc.N6ACH.com .
«Кубический квадроцикл по преимуществам и размерам, а также калькулятор» . wa2ooo.com .
«Кубический квадроцикл» . Антенны и статьи о радиосвязи. электроника-notes.com .

[1] Патент США 1747008 , Мозес Джейкобсон, «Антенна», выдан в 1942 г.

[2] Патент США 2207781 , Джордж Браун и др., «Сверхвысокочастотная антенна», выдан в 1938 г.

[3] Патент США 2537191 , Кларенс К. Мур , выдан в 1951 г.

[4] Патент Великобритании 850974 , Джеймс Шеррифф Маккейг, «Усовершенствования, касающиеся составных антенн», выдан в 1957 г.

[5] Патент CH 384644 , Рудольф Баумгартнер, «Направленная антенна с полным питанием для коротких и ультракоротких волн», выдан в 1960 году.

[6] Блаттенбергер, Кирт (5 августа 2021 г.). «Швейцарская счетверенная антенна на ZS6PP, QST , сентябрь 1967 года» . Кафе РФ .

[7] Болдт, Вернер (DJ4VM) (август 1969 г.). «Новая многодиапазонная четырехдиапазонная антенна» (PDF) . Радиолюбительское радио . стр. 41–46. {{cite magazine}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[8] Рукерт, Ганс Ф. (январь 1971 г.). « [название не указано] ». CQ любительское радио . стр. 41–43. ^{[ название отсутствует ]}

[Orr-Cowan-1982-9] Орр, Висконсин (W6SAI) ; Коуэн, Стюарт Д. (W2LX) (1982). Все о кубических четырехугольных антеннах (PDF) (3-е изд.). Радио публикации. ISBN 978-0-933616-03-5 . LCCN 82080282 . Проверено 7 октября 2023 г. {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[10] Орр и Коуэн (1982) , с. 48

[11] Книга об антеннах ARRL (17-е изд.). Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . стр. 12–1 – 12–13.

[Orr_1996-12] Орр, Висконсин (W6SAI) (1996). Справочник по КВ-антеннам W6SAI . CQ Коммуникации. ISBN 978-0-943016-15-3 . {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[13] Орр (1959) , с. 63

[Root-2008-14] Jump up to: ^а ^б Рут, Стивен Дж. (K0SR) (январь 2008 г.). «Проектирование и строительство долговечного квадроцикла» (PDF) . Национальный конкурсный журнал . Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . п. 5 . Проверено 25 февраля 2021 г. {{cite magazine}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[Jefferies-Koulouris-2003-15] Джеффрис, Дэвид Дж.; Кулурис, Афанасиос (январь 2003 г.). «Диэлектрическая нагрузка антенн ADR: Результаты экспериментов» . антеннаX . № 69 (онлайн-ред.). Архивировано из оригинала 24 июня 2018 года . Проверено 9 августа 2022 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

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-полевая 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 Он поет Антенна Кассегрена Дроссельная кольцевая антенна Коллинеарная антенная решетка Конформная антенна Антенна с угловым рефлектором Массив штор Складная 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