Што такое V-вобразная антэна?
Аўдыёвізуальная антэна — гэта накіраваная правадная антэна, якая складаецца з двух праводзячых элементаў, што выходзяць вонкі ад агульнай кропкі харчавання. Пры поглядзе зверху дзве ножкі антэны ўтвараюць выразную V-вобразную структуру.
V-вобразную антэну можна разглядаць як удасканаленую канструкцыю з двух доўгіх правадных выпраменьвальнікаў. Выбіраючы адпаведную даўжыню кацялка і кут ахопу, можна ўзмацніць выпраменьванне, якое ствараецца двума правадамі, у выбраных напрамках, забяспечваючы большую накіраванасць, чым у адной прамой доўгай правадной антэны.
V-вобразныя антэны звычайна асацыююцца з высокачастотнымі сістэмамі сувязі, асабліва ў дыяпазоне КХ. Аднак іх рабочая частата вызначаецца не толькі фіксаванай паласой. Фактычная прадукцыйнасць залежыць ад электрычнай даўжыні кожнай веткі, вугла вяршыні, спосабу харчавання, вышыні ўстаноўкі, умоў навакольнага грунту і таго, ці з'яўляюцца канцы правадоў адкрытымі або апрацаванымі.
Структура і прынцып працы
Тыповая V-вобразная антэна складаецца з двух доўгіх правадных элементаў, падлучаных да збалансаванай кропкі харчавання ў вяршыні V. Токі ў дзвюх ветках узбуджаюцца дыферэнцыяльна, гэта значыць, яны маюць аднолькавую велічыню і процілеглыя імгненныя напрамкі ў кропцы харчавання.
Кожны провад стварае ўласную дыяграму накіраванасці. Пры правільным выбары геаметрыі антэны асноўныя пялёсткі выпраменьвання, якія ствараюцца двума ножкамі, перакрываюцца і аб'ядноўваюцца ўздоўж цэнтральнай восі V-вобразнай літары. Гэтае даданне поля павялічвае інтэнсіўнасць выпраменьвання ў патрэбным кірунку і паляпшае накіраванасць антэны.
Пры апісанні структуры часта выкарыстоўваюцца два вуглы:
- Кут паміж двума ножкамі антэны называецца ўключаным або вяршынным вуглом.
- Кут паміж адной з ножак і цэнтральнай воссю роўны палове вугла, які злучае яе з ёй.
Аптымальны вугал не з'яўляецца універсальным фіксаваным значэннем. Ён змяняецца ў залежнасці ад электрычнай даўжыні ножак антэны і меркаванай рабочай частаты.
V-вобразная канструкцыя антэны з двума доўгімі праваднымі элементамі і вуглом вяршыні
Рэзанансныя і завяршальныя V-вобразныя антэны
V-антэны звычайна можна падзяліць на дзве канфігурацыі.
Антэна з адкрытым канцом або рэзананснай V-вобразнай антэнай адлюстроўвае частку хвалі току ад канцоў сваіх праваднікоў. Гэтыя адлюстраванні ствараюць стаячыя хвалі ўздоўж ножак антэны. Гэты тып антэны звычайна стварае двухнакіраваную дыяграму накіраванасці з моцным выпраменьваннем у двух процілеглых напрамках уздоўж восі антэны.
V-вобразная антэна выкарыстоўвае рэзістыўныя нагрузкі на далёкіх канцах двух правадоў. Нагрузкі памяншаюць адлюстраванні току і дапамагаюць падтрымліваць працу ў рэжыме бегучай хвалі. Гэта можа падавіць выпраменьванне ў зваротным кірунку і стварыць больш накіраваную дыяграму накіраванасці.
Канструкцыя з абрэзавальнікам звычайна забяспечвае больш паслядоўную накіраванасць у больш шырокім дыяпазоне частот, але частка радыёчастотнай магутнасці рассейваецца на абрэзавальніках. Таму распрацоўшчык антэны павінен збалансаваць патрабаванні да паласы прапускання, накіраванасці, эфектыўнасці і магутнасці.
Дыяпазон частот і электрычная даўжыня
Традыцыйныя V-вобразныя антэны шырока выкарыстоўваюцца ў дыяпазоне КХ прыблізна ад 3 да 30 МГц, паколькі доўгія даўжыні хваль у гэтым дыяпазоне робяць канструкцыі антэн на аснове правадоў практычнымі для стацыянарных установак сувязі.
Аднак V-вобразная антэна вызначаецца сваёй геаметрыяй і электрычнай даўжынёй, а не адным абавязковым дыяпазонам частот. Кожная ветка можа мець даўжыню паловы даўжыні хвалі, адной даўжыні хвалі або некалькіх даўжынь хвалі ў залежнасці ад неабходнай дыяграмы накіраванасці і ўзмацнення.
Па меры павелічэння электрычнай даўжыні каэфіцыент накіраванасці антэны можа ў цэлым паляпшацца. У той жа час могуць з'явіцца дадатковыя бакавыя пялёсткі, і дыяграма выпраменьвання можа стаць больш адчувальнай да частаты, вышыні ўстаноўкі, праводнасці зямлі і будаўнічых допускаў.
Дыяграма накіраванасці і накіраванасць
Дыяграма накіраванасці рэзананснай V-вобразнай антэны звычайна двухнакіраваная. Палі, якія ствараюцца двума драцянымі элементамі, аб'ядноўваюцца, утвараючы асноўныя пялёсткі, прыблізна выраўнаваныя з цэнтральнай воссю V-вобразнай антэны.
Канчатковая дыяграма выпраменьвання вызначаецца некалькімі фактарамі:
- Даўжыня кожнай ножкі антэны
- Уключаны кут паміж нагамі
- Рабочая частата
- Імпеданс і ўзгадненне кропкі харчавання
- Вышыня ўстаноўкі над зямлёй
- Дыяметр дроту і страты ў правадніку
- Адкрытая або закрытая канфігурацыя
Павелічэнне даўжыні ножкі можа прывесці да больш высокай накіраванасці, але гэта таксама можа стварыць больш моцныя бакавыя пялёсткі. Па гэтай прычыне каэфіцыент узмацнення антэны нельга разглядаць асобна ад шырыні прамяня, узроўню бакавых пялёсткаў, суадносін пярэдняй і задняй частак і характарыстык імпедансу.
Двунакіраваная дыяграма выпраменьвання рэзананснай V-вобразнай антэны
Харчаванне і ўзгадненне імпедансу
Паколькі V-вобразная антэна звычайна мае збалансаваную драцяную канструкцыю, яна звычайна сілкуецца па збалансаванай лініі перадачы. Пры выкарыстанні кааксіяльнага кабеля можа спатрэбіцца адпаведны балун або ўзгадняльная сетка, каб паменшыць сінфазны ток на кабелі і падтрымліваць сіметрычную дыяграму накіраванасці.
Уваходны імпеданс змяняецца ў залежнасці ад даўжыні катэгорый, вугла вяршыні, працоўнай частаты, вышыні ўстаноўкі і блізкіх канструкцый. Правільнае ўзгадненне імпедансу важна для зніжэння адлюстраванай магутнасці і дасягнення стабільнай працы сістэмы.
Пры практычнай распрацоўцы антэн інжынеры звычайна ацэньваюць страты на адлюстраванне, КСХН, дыяграму выпраменьвання, узмацненне, палярызацыю і эфектыўнасць, перш чым канчаткова вызначыць геаметрыю антэны.
Перавагі V-вобразных антэн
V-вобразная антэна мае некалькі практычных пераваг:
- Простая канструкцыя на аснове дроту
- Больш высокая накіраванасць, чым у аднаго доўгаправаднога элемента
- Адносна нізкі кошт вытворчасці
- Падыходзіць для буйных стацыянарных ВЧ-устаноўак
- Гнуткая даўжыня ножак і дызайн з вуглом вяршыні
- Даступныя ў рэзанансных і бегучых хвалях канфігурацыях
Абмежаванні дызайну
V-антэны таксама маюць некалькі абмежаванняў:
- Яны патрабуюць значнай мантажнай прасторы на нізкіх частотах.
- Рэзанансныя версіі могуць ствараць моцныя стаячыя хвалі.
- Доўгія ножкі антэны могуць генераваць значныя бакавыя пялёсткі хвалі.
- Прадукцыйнасць можа прыкметна змяняцца ў залежнасці ад частаты.
- Умовы грунту і вышыня ўстаноўкі могуць паўплываць на дыяграму выпраменьвання.
- Версіі з замыканнем часткова зніжаюць эфектыўнасць, бо магутнасць паглынаецца нагрузкамі.
Тыповыя прымянення
V-вобразныя антэны традыцыйна выкарыстоўваліся ў:
- КХ-сувязь кропка-кропка
- Кароткія хвалі перадаючых і прыёмных станцый
- Фіксаваныя лініі сувязі на вялікія адлегласці
- Сістэмы радыёманіторынгу і прыёму сігналаў
- Даследаванні сувязі і адукацыя ў галіне антэн
- Эксперыменты з накіраванай драцяной антэнай
- Сістэмы экстранай і аддаленай сувязі
Інжынернае значэнне
Нягледзячы на тое, што ў сучасных сістэмах сувязі ўсё часцей выкарыстоўваюцца кампактныя рашоткі, рупорныя антэны, шырокапалосныя антэны і электронна кіраваныя антэнныя сістэмы, V-вобразная антэна застаецца важнай мадэллю ў тэорыі антэн.
Гэта выразна дэманструе, як даўжыня правадніка, фаза току, геаметрыя антэны і суперпазіцыя поля ўплываюць на ўзмацненне і кірунак выпраменьвання. Разуменне гэтых узаемасувязяў каштоўна пры вывучэнні больш складаных структур антэн, у тым ліку фазаваных рашотак, шырокапалосных вымяральных антэн, накіраваных мікрахвалевых антэн і сістэм выпрабавання антэн.
RF MISO распрацоўвае антэнныя і мікрахвалевыя рашэнні для радыёчастотных выпрабаванняў, вымярэнняў, сувязі, радараў і сістэмнай інтэграцыі. Добрае разуменне асноўных структур антэн дапамагае інжынерам выбраць прыдатныя прадукты і ацаніць ключавыя параметры, такія як узмацненне, палярызацыя, шырыня прамяня, імпеданс і дыяграма выпраменьвання.
Каб даведацца больш пра антэны, наведайце:
Час публікацыі: 10 ліпеня 2026 г.
