Protecție împotriva trăsnetului pentru antena pentru băuturi.

Nu există antenă mai sigură pentru fulgere decât antena pentru băuturi. Pânza sa este împămânțată pe ambele părți, astfel încât chiar și un fulger direct nu va duce la rănirea operatorului sau distrugerea echipamentului radio. Antena pentru băuturi este de obicei situată mai jos decât alte obiecte conductoare, ceea ce oferă protecție suplimentară împotriva fulgerelor. Antena pentru băuturi nu acumulează statică, ceea ce este vizibil în special atunci când este recepționată înainte de o furtună, poate fi folosită chiar și în timpul unei furtuni fără teamă de înfrângere.

Deoarece antena pentru băuturi primește în mod eficient unde cu polarizare verticală (și fulgerul le emite), antena pentru băuturi poate fi folosită ca indicator de furtună. Pentru a face acest lucru, puteți conecta un LED la coaxialul care vine de la acesta. Când se apropie o furtună, ea va începe să strălucească în timp cu fulgerul. Conectarea unui astfel de LED la o altă antenă - un dipol sau un pin - cauzează adesea defectarea LED-ului.

Literatură: G.Z Aizenberg, Shortwave antennes, M.: Radio and Communications, 1985.

Antenele cu tije dielectrice sunt tije dielectrice de secțiune transversală rotundă sau dreptunghiulară, excitate respectiv de câmpul H sau H într-un ghid de undă rotund sau dreptunghiular în care este introdus unul dintre capetele tijei dielectrice. Secțiunea transversală a tijei este de obicei realizată oarecum înclinându-se spre capătul opus; Lungimea tijei este de 3-5 lungimi de undă. Există o soluție strictă [ 3] pentru undele care se propagă de-a lungul unei tije dielectrice rotunde cilindrice infinit lungi. Din această soluție rezultă că undele electrice transversale și undele magnetice transversale, atât simetrice (H, ), cât și asimetrice, se pot propaga în tijă. (NU) relativ la axa tijei, foarte asemănătoare cu undele corespunzătoare dintr-un ghid de undă circular, iar undele electrice și magnetice asimetrice nu pot exista separat Undele simetrice nu produc radiații de-a lungul axei tijei și, prin urmare, nu sunt utilizate într-o antenă dielectrică. , unde este nevoie de o undă, al cărei câmp are o direcție predominantă a polarizării plane. O astfel de undă este o undă asimetrică de tip H. Pe baza unei soluții riguroase se pot trage următoarele concluzii cu privire la un val de acest tip:

1) Structura câmpului electromagnetic din tijă este similară cu structura câmpului din ghidul de undă de alimentare, cu excepția faptului că la interfața dielectric-aer componentele tangențiale ale câmpului sunt continue, adică câmpul există și în afara tijei; transferul de energie are loc atât în ​​interiorul cât și în exteriorul tijei. Curenții de suprafață de pe pereții ghidului de undă din tija dielectrică sunt înlocuiți cu curenți de deplasare în aer, prin urmare, pe lângă unda electrică transversală excitată de ghidul de undă, apare și o undă magnetică transversală (Fig. I, 1).

2) Raportul puterilor transferate în interiorul și în exteriorul tijei p/pi și viteza fazei de propagare de-a lungul acesteia sunt funcții ale razei sale relative. / și constantă dielectrică. Cu o creștere treptată a razei, puterea transferată în interiorul tijei crește, iar pentru o rază dată este mai mare, cu cât constanta dielectrică este mai mare (Fig. 1,2); viteza de fază de propagare scade, apropiindu-se de viteza într-un mediu nemărginit cu constanta dielectrică a tijei (Fig. 1.3). Spre deosebire de cele simetrice, undele asimetrice nu au o frecvență critică, adică pot exista la frecvențe joase.

Orez. I,2. Dependența raportului puterilor undelor din interiorul și din exteriorul tijei dielectrice de raza relativă / și constanta dielectrică

După cum sa menționat deja, tijele în formă de con sunt de obicei folosite în antenele dielectrice. Forma conică a tijei este necesară pentru a crește radiația de pe suprafața sa laterală și pentru a face această radiație aproximativ aceeași pe toată lungimea tijei.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 /

Orez.1.3. Dependența vitezei de propagare a fazei în tijă de raza sa relativă /

Într-o tijă cilindrică realizată dintr-un dielectric ideal, radiația de la suprafața laterală ar trebui să fie complet absentă într-o tijă reală este mică și scade spre final. Datorită formei în formă de con, aproape toată energia transportată de undă este radiată treptat, astfel încât aproape că nu apar reflexii și se stabilește un regim apropiat de un val care călătorește. Acest lucru este facilitat și de o creștere treptată a vitezei de fază, care la capătul tijei se apropie de viteza în spațiul liber, adică. tija este în concordanță cu spațiul liber. Antena cu tijă dielectrică este o antenă cu undă călătoare și are radiație axială.

Nu există o soluție riguroasă pentru tijele de formă conică și lungime finită. Datorită formei ușoare de con și a modului de undă de călătorie în fiecare secțiune a tijei, concluziile de mai sus sunt folosite la rezolvarea problemei externe.

Problema externă se rezolvă considerând fie cunoscute câmpurile de pe suprafața tijei [3], fie câmpurile din secțiunea transversală a acesteia. A doua metodă este mai simplă, dar necesită

înlocuirea câmpurilor într-un dielectric cu curenți echivalenti în conformitate cu așa-numitul „al doilea principiu al echivalenței”.

Ecuațiile lui Maxwell pentru regiunea din interiorul unei tije dielectrice pot fi scrise ca

unde presupunem că nu există curenți externi și dielectricul este ideal (= 0). Să adunăm și să scădem valoarea i din partea dreaptă a primei ecuații, apoi obținem

putrezi N=i()E+ i. (7)

Valoarea j= i()E (8)

poate fi considerat ca un curent străin echivalent. In consecinta, tija dielectrica poate fi inlocuita cu un sistem de curenti echivalenti (8), distribuiti continuu in volumul ocupat de tija. Distribuția de amplitudine și de fază a curentului echivalent coincide cu distribuția de amplitudine și de fază a vectorului câmpului electric în interiorul tijei.

Ne putem imagina o tijă dielectrică ca un sistem liniar de emițători de discuri excitați de apă curgătoare. Distribuția de amplitudine a curenților echivalenti în fiecare disc coincide aproximativ cu distribuția de amplitudine a câmpurilor în deschiderea unui ghid de undă circular sau dreptunghiular, în funcție de forma secțiunii transversale a tijei dielectrice.

Modelul de radiație al antenei este egal cu produsul dintre modelul de radiație al discului și modelul de radiație al sistemului cu o undă de călătorie:

Să ne limităm la a lua în considerare modelele de radiație ale unei antene cu tijă cu o secțiune transversală circulară. În planurile E și H, radiația câmpurilor de polarizare transversală este compensată reciproc, adică putem presupune că fiecare disc este zburat de un curent echivalent de aceeași direcție, care coincide cu direcția axei tijei. X(Fig. 1.1).

În cazul unei antene dielectrice, radiatoarele elementare nu sunt radiatoare Huygens, ci curenți echivalenti elementari j. Prin urmare, modelele de radiație ale discurilor diferă de modelele de radiație ale deschiderii ghidului de undă doar prin înlocuirea multiplicatorilor care caracterizează modelul de radiație al emițătorului Huygens cu factorul cos în planul electric și cu unul în planul magnetic.

Folosind aceste substituții, obținem diagrama de radiație a unei antene cu tijă dielectrică cu o secțiune transversală circulară în planuri. E și H:

F=cos(kasin) (10)

F()= (11)

unde a și L sunt raza și lungimea medie a tijei; J

Coeficientul de scurtare a undei în tijă (pentru o undă lentă >1); = 1,841 - prima rădăcină a derivatei funcției Bessel de ordinul întâi; J - funcția Bessel și Lambda - funcție de ordinul întâi;

N- factor de normalizare.

Modelul de radiație al antenei este aproape același în ambele planuri și este determinat în principal de ultimul multiplicator, cu cât tija este mai subțire și mai lungă. În conformitate cu aceasta, maximul k.n. d. a antenei se obţine la coeficientul optim de scurtare a undei

La care Ph.D. d. este egal cu D.

Cu un coeficient de scurtare diferit de cel optim, D= 4A, (12)

Unde A = găsite din grafice.

În dielectricii de înaltă calitate (trolitol, polistiren etc.) pierderile sunt foarte mici, eficiența antenei este aproape de unitate, prin urmare, în calcule, câștigul poate fi presupus a fi egal cu k.n. d.

Diametrul maxim al tijei este selectat din condiția că unda H se propagă în ghidul de undă umplut cu un dielectric, a cărui lungime critică în aer este = 3,41a, iar undele de tipuri mai mari nu sunt excitate, începând cu unda E cu critică. lungime de undă = 2,62a. Prin urmare, diametrul maxim al tijei trebuie să satisfacă condiția

< d< (13)

Diametrul minim poate fi găsit determinând mai întâi din cerințele fie pentru doctorat. d. (I2), sau la lățimea lobului principal al modelului de radiație, lungimea tijei L. Apoi puteți calcula valoarea coeficientului optim de scurtare. Presupunând că acesta corespunde diametrului mediu al tijei d, îl găsim pe acesta din urmă din grafice, după care calculăm și diametrul minim de 20% este în concordanță cu formulele de mai sus. Pe lângă tijele conice cu secțiune rotundă, se folosesc tije dreptunghiulare conice, așa cum sa menționat deja mai sus. Figura 1.5 prezintă o antenă cu tijă dielectrică cu o secțiune transversală dreptunghiulară, care se înclină liniar pe mai mult de jumătate din tijă (lungimea tijei 6λ). Aceeași figură arată curba modificărilor vitezei de fază a undei în diferite secțiuni ale tijei. Figura 1.6 prezintă modelul de radiație măsurat experimental al acestei antene.

Fig.1.5 Fig.1.6

Pentru a reduce dimensiunea antenei și confortul de proiectare, jumătate din tijă este tăiată de-a lungul axei și plasată pe o foaie de metal. Jumătatea tăiată a tijei este, parcă, completată cu o imagine în oglindă. Există și încercări de reducere a pierderilor în tijă prin utilizarea conductelor dielectrice, dar acest lucru duce la creșterea dimensiunii antenei.

Pentru a forma modele de radiație cu un lob principal îngust, sunt utilizate sisteme de mai multe antene cu tijă. De interes deosebit sunt antenele cu mai multe tije în care tijele sunt realizate din ferită. Emițătorii de ferită au o serie de avantaje în comparație cu tijele fabricate din dielectrici convenționali de înaltă calitate - trollitulum, polistiren etc.

Feritele de înaltă frecvență au pierderi mici și constantă dielectrică ridicată (13). Datorită dimensiunilor sale foarte mici (de ex. = 3 cm diametrul tijei - aproximativ 6 mm, lungime aproximativ 11 cm) Emițătoarele sunt alimentate prin scufundarea unui capăt direct într-un ghid de undă sau într-un rezonator cu cavitate. Acest lucru vă permite să creați antene cu mai multe elemente foarte direcționale de diferite tipuri - rezonante, nerezonante și cu emițători potriviti.

Cu ajutorul dispozitivelor de magnetizare care pot fi echipate cu tije de ferită, este posibil să se rotească planul de polarizare și să balanseze electric rapid fasciculul conform unei legi date.

1. Tijă antenă dielectrică(vezi Fig. 14.1, e) constă dintr-o tijă dielectrică solidă excitată de o secțiune a ghidului de undă. Materialul de realizare a tijei este dielectrici cu o tangentă de pierderi foarte mică (de ordinul 10 -3 - 10 -4) și o constantă dielectrică relativă de ordinul mai multor unități (polistiren, teflon, steatit).

Secțiunea transversală a tijei poate fi dreptunghiulară sau pătrată, dar cele mai răspândite sunt antenele dielectrice cu secțiune rotundă.

Orez. 14.7. Metode de alimentare a antenelor cu tije dielectrice:

a - alimentator coaxial; b - ghid de undă.

La o lungime de undă de 10 cm sau mai mult, antena dielectrică este alimentată de obicei folosind un alimentator coaxial (Fig. 14.7a).

Excitatorul primar este un vibrator asimetric situat în interiorul unui segment al unui ghid de undă circular scurtcircuitat pe o parte. Lungimea vibratorului și distanța acestuia de la capătul ghidului de undă sunt selectate din motive de potrivire a antenei cu alimentatorul de alimentare.

În domeniul undelor centimetrice, un ghid de undă este de obicei folosit pentru a alimenta o antenă dielectrică. În acest caz, pentru a potrivi tija cu ghidul de undă, o cameră de potrivire este plasată la capătul ghidului de undă și secțiunea inițială a tijei dielectrice este tăiată într-un con (Fig. 14.7,6).

Un calcul aproximativ al parametrilor unei antene dielectrice se bazează pe presupunerea că aceleași unde se propagă de-a lungul tijei dielectrice ca și de-a lungul unui ghid de undă dielectric infinit. Cu metodele de excitare de mai sus, unda asimetrică principală de tip HE 11 se poate propaga de-a lungul tijei, a cărei structură este prezentată în Fig. 14.8. Tipul de undă HE 11 este suprafața [Z]. O parte din energia valurilor este transferată de tijă, iar o parte din spațiul din jurul tijei. Intensitatea undei de suprafață scade pe direcția radială.

Orez. 14.8. Structura câmpului de undă de tip HE 11.

Viteza de fază cu care o undă electromagnetică se propagă de-a lungul unei tije dielectrice depinde de constanta dielectrică a materialului tijei, precum și de raportul dintre diametrul tijei d și lungimea de undă (Fig. 14.9). Din fig. 14.9 este clar că odată cu scăderea diametrului tijei (în comparație cu lungimea de undă), viteza fazei se apropie de viteza luminii. Pentru fiecare valoare a constantei dielectrice, există o valoare a raportului d/l la care aceste viteze sunt aproape egale. Diametrul tijei corespunzător acestei condiții poate fi determinat prin formula:

.(14.7)

După cum se știe (a se vedea §3.4), în antenele care radiază longitudinal, direcționalitatea unidirecțională se realizează datorită faptului că faza de alimentare a fiecărui element de antenă următor este în urmă fazei de alimentare a elementului anterior. Într-o antenă cu tijă dielectrică, această condiție este îndeplinită prin utilizarea unei tije cu un diametru care scade treptat spre capăt (vezi Fig. 14.7a). Dacă diametrul de la capătul tijei este ales în conformitate cu condiția (14.7), atunci nu există nicio reflexie de la capăt, o undă care călătorește se propagă de-a lungul tijei și fiecare element ulterior al tijei este alimentat cu o întârziere de fază în comparație la precedentul.

Orez. 14.9. Dependența valorii reciproce a coeficientului de întârziere (1/x=v Ф/с) al unei unde de tip HE 11 de raportul d/l și de e Г.

În cazul unei tije cilindrice, o parte din energie este reflectată de la capătul acesteia și emisă predominant în direcția opusă. Aceasta duce la o creștere a lobilor posteriori și, din cauza interferenței câmpului, la o creștere a nivelului lobilor laterali.

Pentru formarea nedistorsionată a modelului, este important ca tipurile mai mari de unde să nu se propage de-a lungul tijei. Analiza arată că în acest scop diametrul maxim al tijei trebuie să satisfacă inegalitatea

d MAX => .(14,8)

La calcularea câmpului de radiație, tija conică este înlocuită cu o tijă cilindrică, al cărei diametru este aproximativ egal cu diametrul mediu al tijei conice.

d»(d MAX +d MIN)/2.

Deschiderea de radiație a antenei se referă la suprafața laterală a tijei. Deoarece componentele câmpurilor electrice și magnetice tangente la suprafața tijei sunt cunoscute din rezolvarea ecuațiilor lui Maxwell pentru un ghid de undă dielectric infinit, este posibil să se determine câmpul de radiație al unei tije de lungime finită. Modelul antenei este exprimat prin formula (14.2), unde fc(q) este multiplicatorul sistemului determinat de formula (14.3). În ceea ce privește multiplicatorul emițătorilor unici care alcătuiesc un sistem continuu, acesta în planurile E și, respectiv, H are forma:

f 0 E (q) = J 1 (ka sinq)/kasinq, (14,9)

fo H (q) = cos qJ 1 (kasinq)/kasinq,

unde a=d/2, iar unghiul q este măsurat de la axa tijei. Aici, un singur emițător trebuie înțeles ca o secțiune a suprafeței tijei cu lungimea dz (vezi Fig. 14.7, a). Deoarece de obicei L>>a, forma modelului este determinată în principal de multiplicatorul de sistem.

Lungimea optimă a tijei dielectrice L OPT este determinată prin formula (14.4), iar LPC - prin formula (3.60). Pe măsură ce lungimea tijei crește, lățimea lobului principal scade dacă L L OPT, nivelul lobilor laterali crește brusc și se poate observa bifurcarea lobului principal.

Folosind o antenă cu o singură tijă, puteți obține o lățime a lobului principal care nu este de obicei mai îngustă de 15-20°. Dacă sunt necesare modele mai înguste, atunci se utilizează o matrice în fază de emițători cu tije. Rețineți că uneori se folosește o antenă dielectrică pentru a obține un model în formă de pâlnie. În aceste cazuri, se utilizează o undă axisimetrică de tip E 10.

2. Antenă cu tijă cu aripioare(vezi Fig. 14.1, d) constă dintr-un număr de discuri metalice paralele situate de-a lungul axei antenei. Pentru fixarea discurilor se folosește o tijă de metal. Pentru a forma o undă de tip HE 11, un excitator poate fi utilizat sub forma unui claxon sau a unui vibrator simetric perpendicular pe axa antenei, iar radiația din spate a antenei în acest din urmă caz ​​este eliminată de un disc reflector.

Calculul parametrilor electrici ai unei antene cu tijă cu aripioare se efectuează în mod similar cu calculul parametrilor unei antene cu tijă dielectrică. Valorile vitezei de fază a unei unde de suprafață care se propagă de-a lungul unei tije cu nervuri necesare calculării sunt date în literatură.

Trebuie remarcat faptul că antena cu tijă cu aripioare poate fi considerată ca o antenă director, în care discurile rotunde joacă rolul de vibratoare pasive. Deoarece aceste discuri sunt „groase”, antena cu tijă are o rază mai mare în proprietăți direcționale decât o antenă director convențională. Raza de acțiune a antenei cu tijă cu aripioare în coordonare cu linia de alimentare depinde de tipul de excitator.

Antenele cu tijă sunt utilizate la unde centimetrice, decimetrice și metrice. În acest din urmă caz, pentru a reduce greutatea și forța, discurile pot fi realizate din plasă sau din material din tablă perforată.

Antene cu disc cu unde de suprafață.

Antenele liniare plane și cu undă de suprafață cu tijă sunt antene unidirecționale. În schimb, antenele disc ale undelor de suprafață (vezi Fig. 14.1. e, f) sunt nedirecționale în planul discului și au direcționalitate în planul care conține axa de simetrie a discului.

O undă de suprafață cilindrică se propagă de la excitatorul situat în centrul antenei până la periferia discului. Dacă împărțiți mental discul într-un număr de sectoare, atunci fiecare dintre ele poate fi considerat ca o antenă radiantă longitudinală a undelor de suprafață, al cărei lob principal este îndreptat către mișcarea undei de suprafață și este ușor deviat de substratul metalic. (datorită dimensiunilor finite ale discului). Modelul întregii antene are forma unui tor turtit.

Ghidajul antenei este realizat fie sub forma unui dielectric, fie a unui disc metalic cu nervuri, a cărui grosime scade spre periferie pentru a se potrivi cu antena cu spațiul liber.

Pentru a calcula modelul unei antene de disc, mai întâi determinați viteza de fază a undei de suprafață, apoi calculați câmpul de radiație al deschiderii circulare a antenei.

Aplicarea antenelor cu unde de suprafață.

O caracteristică distinctivă a antenelor cu unde de suprafață este grosimea mică a ghidajului, ceea ce le permite să fie utilizate ca joasă proeminentă(siluetă joasă) sau necuvântătoare antene Se știe, de exemplu, să se folosească o antenă liniară plată ca antenă de alunecare, construită la nivelul pistei de aterizare a unui aerodrom.

Antenele cu unde de suprafață sunt utilizate pe scară largă pe avioane. În acest caz, rolul substratului metalic este jucat de pielea aeronavei. Locația antenei poate afecta semnificativ proprietățile sale direcționale. Pentru a reduce rezistența, antenele cu tijă sunt instalate de-a lungul axei longitudinale a aeronavei, de obicei în nas sau coadă. Antenele cu tijă sunt, de asemenea, folosite ca alimentare pentru antenele oglindă.

În concluzie, observăm că dezavantajul antenelor cu unde de suprafață este nivelul relativ ridicat al lobilor laterali. Antenele cu ghidaj dielectric au pierderi vizibile, iar pe măsură ce lungimea de undă crește, greutatea lor crește brusc. Pentru a reduce greutatea, se folosesc uneori antene dielectrice cu tijă cu un design tubular (tubular).

AN-05 este o antenă cu tijă proiectată pentru semnale GSM în intervalul de frecvență 900/1800 MHz. Aparatul are o bază magnetică. Este compatibil cu modulele de comunicare:

• JA-60GSM;
• GD-04;
• CA-1202 și alții.

Caracteristicile AN-05

Antena AN-05 de fabricație cehă are un design bine gândit. Produsul este compact, are doar 37 de centimetri lungime. Avantajele includ:

• prezenta a doua LED-uri care actioneaza ca indicatori de alarma. Sunt la un unghi de 180 de grade unul față de celălalt;
• posibilitatea de funcționare într-un interval larg de temperatură: de la -10 la +65 grade Celsius;
• clasa de protectie IP43 (este permisa functionarea la 95% umiditate);
• bază universală inclusă în livrare;
• greutate minimă, ceea ce asigură ușurința instalării și transportului.

fara date...

Republica Cehă

Fondată în 1990 în orașul ceh Jablonec nad Nisou, Jablotron este specializată în dezvoltarea și producția de sisteme de securitate pentru case, birouri și vehicule. În prezent, Jablotron a devenit unul dintre cei mai mari producători de sisteme de securitate din Europa Centrală. Grupul JABLOTRON include douăzeci și una de companii. În 1993, în Taipei s-a înființat o companie subsidiară, care asistă nu numai în comercializarea produselor Jablotron în Asia, ci și în furnizarea de componente. Produsele Jablotron sunt acum vândute în peste 70 de țări din întreaga lume. Produsele companiei sunt certificate conform standardului ISO9001. Politica de calitate a JABLOTRON include îmbunătățirea continuă a produselor și serviciilor companiei, colectarea sistematică a comentariilor și sugestiilor clienților, precum și atenția acordată partenerilor de afaceri și de rețea. Toate acestea asigură succesul pe termen lung al companiei.

Într-o antenă cu tijă dielectrică, elementul de ghidare al undei de suprafață este o tijă dielectrică, iar excitatorul său este fie un vibrator electric, care este capătul firului intern al unui cablu coaxial introdus în tijă perpendicular pe axa acesteia, fie un ghid de undă metalic (Fig. A6.1). De obicei, se folosesc tije dielectrice sub formă de trunchi de con, ceea ce îmbunătățește condițiile de potrivire a antenei cu spațiul liber. Avantajele antenelor cu tijă dielectrică includ simplitatea designului lor, în timp ce dezavantajele sunt puterea de radiație scăzută și eficiența relativ scăzută din cauza pierderilor în dielectric.

Datele inițiale pentru calcularea parametrilor principali ai unei antene dielectrice sunt: ​​intervalul de frecvență de funcționare, lățimea modelului de radiație la jumătatea nivelului de putere, puterea radiației, tipul de constantă dielectrică sau dielectrică https://pandia.ru/text/80/261/images /image008_87.gif " width="85" height="21 src=">DIV_ADBLOCK135">

2. Se determină diametrele maxime și minime ale tijei conice.

, (A6.1)

. (A6.2)

3. Se determină factorul de decelerare al vitezei de fază a undei în tija dielectrică.

Folosind valoarea dmax selectată și graficul (Fig. A6.2), este găsită decelerația stânga">

4. Aflați lungimea tijei antenei.

Lungimea tijei dielectrice este selectată pe baza lățimii specificate a modelului de radiație al antenei. Putem presupune că lățimea diagramei de radiație este determinată de expresie

, (A6.3)

unde L este lungimea tijei antenei.

Pe de altă parte, directivitatea maximă a antenei se realizează cu o lungime a tijei egală cu

. (A6.4)

Din expresia (A6.3) ținând cont de (A6.4), se selectează lungimea tijei antenei dielectrice.

5. Se calculează randamentul antenei

. (A6.5)

6. Se calculează modelul de radiație al antenei.

Modelul de radiație al unei antene cu tijă dielectrică conică este calculat în același mod ca și pentru o antenă cilindrică cu diametrul mediu davg. Expresia pentru calcularea diagramei de radiație are aceeași formă ca și pentru o antenă liniară cu undă de călătorie cu o distribuție continuă a elementelor radiante. Caracteristica de directivitate poate fi calculată folosind formula

. (A6.6)

Dacă se calculează o matrice de antene constând din N elemente, atunci diagrama de radiație a sistemului de antenă este determinată de expresia

, (A6.7)

unde https://pandia.ru/text/80/261/images/image020_51.gif" width="200" height="80 src=">, (A6.8)

Unde dP- distanța dintre emițători din șirul de antene.

7. Se dezvoltă un dispozitiv de potrivire.

Pentru a se potrivi cu impedanța caracteristică a unui cablu coaxial WФ cu impedanța de intrare a antenei, este necesar să se găsească valoarea necesară a înălțimii efective a excitatorului (pin) hD, la care RВХ = WФ.

Distanța față de perete Z1, este ales egal cu , unde este lungimea de undă în ghidul de undă cu o undă de tip H11 în prezența unui dielectric

, (A6.9)

iar impedanța caracteristică a unui ghid de undă circular umplut cu un dielectric pentru unda H11 este egală cu

https://pandia.ru/text/80/261/images/image025_44.gif" width="187" height="27">, (P6.11)

iar înălțimea sa geometrică din relația

. (P6.12)

Lungimea ghidului de undă circular Z2 este selectată din condiția asigurării atenuării necesare a unor tipuri superioare de unde. De obicei, se crede că atenuarea pentru cea mai apropiată undă de tip E01 ar trebui să fie de cel puțin 10 ... 20 dB (de 100 de ori în putere). Dacă presupunem o valoare de atenuare de 20 dB, atunci

, (A6.13)

unde https://pandia.ru/text/80/261/images/image029_39.gif" width="117" height="25 src=">.

8. Se calculează tensiunea maximă în alimentator.

Atunci când alegeți un cablu coaxial, trebuie să vă ghidați nu numai de valoarea minimă a coeficientului său de atenuare la frecvența maximă de funcționare, ci și de fiabilitatea acestuia în ceea ce privește defecțiunea electrică. În acest scop, cablul este verificat pentru tensiunea maximă admisă.

Dacă este specificată tensiunea corona UCOR, atunci putem presupune că . KBV poate fi luat egal cu (0,5 ... 0,7).

9. Se calculează randamentul liniei de alimentare.

. (P6.15)

Valoarea coeficientului de atenuare este substituită în Np/m, iar modulul coeficientului de reflexie pentru unda HE11 poate fi estimat folosind formula

Pentru o tijă conică, coeficientul de reflexie este mult mai mic (de obicei de 2 ... 5 ori).

10. Se calculează randamentul dispozitivului de alimentare cu antenă.

Eficiența antenei este determinată în principal de pierderile în dielectric și este de aproximativ 0,5 ... 0,7.

11. Designul antenei este în curs de dezvoltare.

Pentru a reduce greutatea antenei se folosesc tije goale sub formă de tuburi dielectrice..gif" width="69" height="24">.

Alegerea materialului dielectric

Pentru fabricarea emițătorului, vom alege polistiren, ai cărui parametri au următoarele valori:

permisivitatea;

Tangenta de pierderi dielectrice.

Determinarea diametrului tijei

Pentru a se asigura că cea mai mare parte a energiei este convertită într-o undă de suprafață, tija excitatorului este făcută groasă și apoi redusă ușor pentru a aduce viteza de fază x f mai aproape de viteza luminii. Se recomandă realizarea unor tije cu un diametru de:

La MHz m, asta înseamnă:

Calculul coeficientului de decelerare

Folosind valoarea selectată () și graficul din literatura metodologică (2, pag. 41), găsim coeficientul de decelerație, acesta este egal cu:

La 0,83 1,205

Calculul lungimii tijei antenei

Lungimea tijei dielectrice este selectată pe baza lățimii specificate a modelului de radiație al antenei.

La =40…45, respectiv, L1,588…1,255 m.

Pe de altă parte, directivitatea maximă a antenei se realizează cu o lungime a tijei egală cu

Prin urmare, L=1,723m.

Din aceste expresii selectăm lungimea optimă a tijei: L m

Calculul randamentului antenei

Coeficientul de direcție este determinat de formula:

Calculul modelelor de radiație

Când se calculează modelul de radiație al unei antene dielectrice conice, se folosesc expresii pentru a calcula modelul de radiație al unei antene cilindrice de diametru mediu și se presupune că unda din tijă călătorește cu decelerație constantă de-a lungul lungimii și reflectarea de la sfârșitul se neglijează tija, apoi se obține expresia de calcul a diagramei de radiație ca antenă liniară cu o distribuție continuă a elementelor radiante, în care distribuția curenților pe lungime corespunde legii undei de călătorie.

unde este numărul de undă, este unghiul dintre axa antenei și direcția către punctul de observare.

Fig 2.

Fig 3.

antenă cu tijă dielectrică într-un sistem de coordonate polare

tijă de antenă dielectrică

Calculul dispozitivului de potrivire

Pentru transmisia cu pierderi minime de energie într-un cablu coaxial, ar trebui creat un mod de undă de călătorie. Pentru a obține un mod de undă de călătorie, este necesar să se asigure egalitatea rezistenței de sarcină și a impedanței caracteristice a liniei, i.e. potriviți linia cu sarcina. Cu toate acestea, o astfel de potrivire la care coeficientul undei de călătorie (KBV = 1) este dificil de obținut. În practică, este deja bine dacă KBV = 0,8 h 0,9. În același timp, deteriorarea performanței liniei este nesemnificativă.

Pentru a potrivi impedanța caracteristică a cablului coaxial W f cu impedanța de intrare a antenei, este necesar să se găsească valoarea necesară a înălțimii efective a excitatorului (pin) h d, la care R in = W.

Distanța de la peretele de scurtcircuit până la axa pin z 1 este aleasă egală cu /4, unde b este lungimea de undă în ghidul de undă cu unda H 11 în prezența unui dielectric

iar impedanța caracteristică a unui ghid de undă circular umplut cu un dielectric pentru unda H11 este egală cu

417,034 Ohm, deci 0,781 m și z1 0,195 m

Apoi, înălțimea efectivă a știftului poate fi găsită din expresia:

Să luăm pentru calcul un cablu coaxial cu un conductor exterior din fire rotunde într-o manta PE RK 50-33-17 cu o putere maximă admisă la frecvențe de 100 MHz și 1 GHz de 5 kW și, respectiv, 0,9 kW. Impedanța sa de undă este de 50 Ohm, apoi 0,059 m

Înălțimea geometrică se găsește din relația:

Lungimea ghidului de undă circular de la vibrator până la deschiderea lui z 2 este selectată din condițiile pentru asigurarea atenuării necesare a unor tipuri superioare de unde. De obicei, se crede că atenuarea câmpului celei mai apropiate undă E 01 ar trebui să fie de cel puțin 10...20 dB (de 100 de ori în putere). Dacă luăm că valoarea atenuării este de 20 dB, atunci

În timpul calculelor, s-a dovedit că rădăcina este un număr negativ, ceea ce înseamnă că unda este într-un mod subcritic și nu se atenuează. În acest caz, este necesar să excludem posibilitatea de excitare a acestuia, pentru aceasta, luăm lungimea excitatorului ca fiind 0,75 0,206. În acest caz, atenuarea supercritică trebuie asigurată pentru unda următoare de cel mai mare tip c, apoi m

Pentru a potrivi emițătorul cu alimentatorul de alimentare, ar trebui să utilizați un transformator de potrivire cu un sfert de undă cu o impedanță caracteristică egală cu

Calculul tensiunii maxime în alimentatorul de alimentare

Atunci când alegeți un cablu coaxial, trebuie să luați în considerare nu numai coeficientul de atenuare la frecvența maximă de funcționare, ci și fiabilitatea acestuia împotriva defecțiunii electrice. În acest scop, se verifică în funcție de admisibilitatea tensiunii maxime de funcționare cu tensiunea maximă admisă pentru o anumită marcă de cablu.

Pentru a verifica fiabilitatea funcționării din punct de vedere al defecțiunii electrice a cablului coaxial, determinăm

KBV poate fi luat egal cu (0,5…0,7), să luăm KBV = 0,5, apoi

Tensiunea corona a cablului coaxial RK este de 50-33-17 kV, apoi 4250 V, ceea ce înseamnă că condiția este îndeplinită.

Calculul eficienței liniei de alimentare

Lungimea liniei de alimentare este selectată din motive de proiectare (10...100 m), să luăm l= 10 m

Coeficientul de atenuare al alimentatorului, dB/m, este găsit din valorile de referință

unde 0,03 dB la o frecvență de 100 MHz înseamnă 0,062 dB/m.

Valoarea coeficientului de atenuare se substituie in Np/m din formula

înseamnă = 0,007

Modulul coeficientului de reflexie de la capătul unei tije cilindrice poate fi estimat folosind formula

Pentru o tijă conică, coeficientul de reflexie este mult mai mic (de obicei de 2...5 ori), să luăm 0,068. Atunci randamentul calculat folosind formula de mai sus este 0,868.

Calculul eficienței unui dispozitiv de alimentare cu antenă

Calculul se face folosind formula:

Eficiența antenei este determinată în principal de pierderile în dielectric și este de aproximativ 0,5...0,7. Să luăm 0,7, apoi 0,521

Să mai facem câteva comentarii cu privire la eficiența unei antene cu tijă dielectrică.

În primul rând, observăm că antenele cu tijă dielectrică în sine nu au elemente rezonante și în acest sens sunt în bandă largă (cu excepția cazului în care factorul de întârziere este în afara valorilor admise). Lățimea benzii de frecvență de operare într-o antenă dielectrică este determinată de proprietățile rezonante ale elementului excitant, adică un vibrator într-un ghid de undă metalic.

În al doilea rând, dielectricul antenei trebuie să aibă pierderi mici, altfel randamentul va fi scăzut. În plus, vibratorul excitant din ghidul de undă metalic trebuie să fie situat în afara dielectricului. Aceasta duce la o creștere a eficienței datorită faptului că tipurile superioare de unde excitate de vibrator sunt atenuate în apropierea acestuia și nu pătrund în mediul dielectric.

Design antenă

Designul antenei corespunde figurii 1, tija dielectrică este realizată în formă de con, se selectează dimensiunile geometrice calculate și materialele adoptate pentru calcul.