Оптимизация вертикальных антенн: понимание углов излучения

В этой статье основное внимание уделяется углу излучения вертикальных антенн и основам распространения электромагнитных волн. За расчётом длины антенны на частоте 145 МГц следует объяснение скорости электромагнитных волн и связи между длиной волны, частотой и скоростью. Автор обсуждает вертикальную антенну с 5/8-й волной.

Обсуждаются именно её характеристики и влияние угла излучения на передачу сигнала. Рисунки и аналогии демонстрируют, как разные типы антенн создают разные диаграммы направленности излучения. Это подчеркивает важность правильного выбора антенны для определённой цели, такой как местное движение или dxing. В статье обсуждается множество факторов, влияющих на характеристики антенны, включая КСВ, условия распространения и надёжность оборудования.

Диаграмма направленности
Скорость электромагнитной волны такая же, как скорость света, свет также является электромагнитной волной. В пустом пространстве скорость составляет 299 799 077 метров в секунду. Физическая длина частоты λ = v / f, где «v» — скорость, «λ» — длина волны, а «f» — частота. Например, если f = 145.000 МГц., то Физическая длина равна (300/1145) = 2.06896 метрам. Из-за коэффициента скорости K проводника физическая электрическая длина меньше длины свободного пространства. Обычно для практических целей K принимается равным 0,95.
Чтобы получить электрическую длину для практического применения, K используется в качестве множителя, он изменится как (300 x 0,95) / 145 = 1,96551 м. Для полуволнового диполя уравнение равно (150 х 0,95) / 145, и оно равно 0,98275 м (98,275 см). На рис. E даёт подробную информацию о (λ / 8)-й комбинации в вертикальном классе. Если диаметр этого круга равен 1,96551 м, то он равен 1,96551 / 8 и равен 0,245688 м (24,568 см). Это значение равно волне 45 °. Это (1/8)-я длина 145 МГц. Для получения 5/8-й антенны длина излучателя должна быть 24,568 см х 5 и равна 1,2284 м. Обратитесь к таблице 1, чтобы получить комбинации λ / 8th на частоте 145 МГц.
Таблица 1
Все данные для 145 000 МГц. Диапазон любительской радиосвязи VHF

В терминологии любительского радио (5/8)-я антенна известна как антенна с волной 225°. На рис. Е вы можете видеть цикл, начинающийся с 0 до 360 градусов по часовой стрелке и положения 225°. Следовательно, 1/2 λ известна как волна 180°, а (1/4) λ известна как волна 90°.

В некоторых коммерческих антеннах реальная длина излучателя меньше указанной в них. Например, если (5/8)-я антенна (волна 225°) на частоте 145 МГц имеет длину 1,22 м, допуск по длине составляет + 1 см, что является приемлемым. Если длина составляет 98,27 см, то это (4/8)-я антенна, излучение (коэффициент усиления) в такой антенне ниже, чем у 5/8-й антенны.

Рис. 1. Два типа вертикальных антенн и степень излучения
SIM-карта с углом наклона (Toke Angle) и 5/8 УКВ антенна. Изображена как земля.
Указанный угол излучения относится к среднему положению, в котором расположена антенна.
Все схемы представлены в разрезе. Размер лепестка составляет 100 и 1000 миль.
Размер лепестка зависит от коэффициента антенны и мощности передачи, подаваемой на
антенну. На этом рисунке показано, что антенна 5/8-7/8 имеет большее усиление под большим углом
Рис. 2. a. Оптические аналогии с диаграммами направленности вертикальной антенны b. Ширина одного лепестка, максимальная интенсивность и градусы
На рис. 1, 2, 3 и 4 вы можете видеть углы излучения вертикальных антенн и некоторые аналогии (рис. 2). Как правило, все вертикальные антенны излучают на 360°, но вопрос в том, под каким углом излучение больше в горизонтальной плоскости. Это обеспечит полезный угол излучения для работы на больших расстояниях (см. рис. 3 и рис. 4). Всенаправленное излучение на 360° от вертикальных антенн неодинаково (рис. 4). Вертикальные антенны имеют свои особенности в отношении усиления, угла излучения, эффективной диафрагмы и т.д. Но вы должны выбрать лучшие антенны для своих целей.
Рис. 3. Различные вертикальные антенны и разный угол излучения
Все эти три антенны находятся на одинаковой высоте.
Но из-за разного угла наклона, высокий угол излучения очень хорошо работает через ретранслятор на вершине холма. Это не означает, что 10-градусная антенна (В) не будет работать, её коэффициент усиления будет минимальным. В этой ситуации, чтобы улучшить характер антенны В высота антенны должна быть как можно больше. Два лепестка (вид в разрезе) во всех антеннах представляют собой мили расстояния.
Рис. 4. Вертикальный вид диаграмм направленности
На этом виде 90f сверху вниз вы можете видеть, что антенна Slim Jim излучает больше и расположена параллельно земле. На 5/8-й антенне излучение ниже, чем у Slim Jim. В случае 1/4λ G.P. оно очень низкое. Таким образом, эта иллюстрация показывает, что антенна Slim Jim имеет большее усиление при малом угле наклона.

Тестирование новой антенны с ретрансляторами зависит от условий работы ретранслятора, условий распространения, возможностей станций передачи сообщений различать сигналы с его настройкой. «Некоторые ретрансляторы известны как «аллигаторы», только рот, без ушей, нам нужен хороший громкий сигнал, приходящий и уходящий» — Mc Coy об АНТЕННАХ, страница 98 — CQ — Hi.

В большинстве случаев это «проблемы пользователя», неправильно понятая функция КСВ, согласование, распространение, сомнительный коаксиал или кабель, в который попала влага (несоответствие или высокие потери), условия «свободного пространства», степень точности антенны Rx-Tx, расстояние между станциями и высота, измерительное оборудование, отражение от других проводников или от большого здания, отчёты о сигналах с других станций с помощью измерителей «S» (измерители «S» калибруются не повсеместно — Hi!) и множество переменных факторов. Единственный надёжный тест может быть проведён с помощью точного измерительного оборудования.

Использование различных типов вертикальных антенн в вашем QTH на разной высоте и в разном месте для подтверждения того, какая из них подходит для вашей локальной работы (симплексная) и для передачи данных в формате DXF с минимальной мощностью передачи данных.

Автор выражает надежду, что этого текста, всех рисунков и диаграмм достаточно для получения некоторых базовых знаний об антеннах. Благодарность OM VU2DX за корректуру и Rejeesh (SWL) за создание иллюстраций для этой статьи.

VU3NSH