Cálculo de una antena vertical de cuarto de onda.

V. Poliakov, RA3AAE

No hay nada nuevo en este artículo, solo le permite ver hechos conocidos desde un ángulo diferente y también puede servir para fines educativos generales. También hay un poco de nostalgia...

Es bien sabido que las antenas de alambre o de látigo eléctricamente cortas (menos de un cuarto de longitud de onda) tienen una reactancia capacitiva X y una baja resistencia a la radiación activa r, aumentando la primera con el acortamiento de la antena y disminuyendo la segunda. Las pérdidas en la propia antena son muy pequeñas y los programas de simulación de antenas, como MMANA, lo confirman, mostrando una alta eficiencia. Las pérdidas ocurren en la bobina correspondiente (extensión o bucle) y en el suelo.

El circuito equivalente de una antena receptora conectada a tierra en corto se muestra generalmente como en la Fig. 1 derecho E denota la intensidad de campo de la señal recibida y hd es la altura efectiva de la antena. La antena en sí y la distribución actual en ella se muestran a la izquierda. Es sinusoidal, pero para antenas cortas es aproximadamente triangular.

La capacitancia X y la resistencia a la radiación r de la antena están determinadas por las fórmulas dadas en muchos libros y libros de texto:
X = Wctg(2ph/l) y r = 160p2(hd/l)2,

donde W es la impedancia de onda del cable de la antena.

Las fórmulas se pueden simplificar introduciendo el número de onda k = 2p/l y sustituyendo la multiplicación por la cotangente dividiendo por la tangente, y sustituyéndola, a su vez, por el argumento, debido a su pequeñez (h<< l). С учетом того, что действующая высота hд антенны в виде короткого вертикального провода равна половине геометрической h из-за треугольного распределения тока, получим:

X = W/kh, y r = 10(kh)2.

Desafortunadamente, el circuito equivalente de la Fig. 1 no es lo suficientemente claro, porque no muestra la derivación real de la entrada del receptor por parte de la antena. Es recomendable utilizar las reglas para convertir una conexión en serie de capacitancia y resistencia activa en paralelo (ver libros sobre teoría de circuitos). Para nuestro caso, cuando r<< X, они очень просты (рис. 2).


El circuito equivalente resultante de la antena receptora se muestra en la Fig. 3, y se puede ver que la impedancia de la antena está determinada por la capacitancia C y la resistencia R conectadas en paralelo Esta impedancia desvía la entrada del receptor, independientemente de si hay un voltaje de señal en la antena o no. La capacitancia C es simplemente la capacitancia de la antena, para un cable delgado es fácil de encontrar a razón de 5 ... 7 pF / m, y para antenas telescópicas relativamente "gruesas": 8 ... 12 pF / m.

Encontramos la resistencia R sustituyendo en la última fórmula de la Fig. 2 valores X y r encontrados arriba:
R = W2/10(kh)4.

Para un cable delgado en el espacio libre, por lo general se supone que W es de 600 ohmios. Sustituyendo este valor, además de k = 2p/l, obtenemos la fórmula de cálculo:
R = 23(l/h)4.

Con su ayuda, por ejemplo, calculamos la capacitancia y la resistencia de una antena vertical de alambre corto para una frecuencia de 1 MHz (la frecuencia media del rango de MW) y asumiendo que la resistencia de tierra es igual a cero.

Los resultados del cálculo se resumen en la tabla:

Ellos asombran. La tabla muestra que la resistencia equivalente (paralela a la entrada) de una antena vertical corta es enorme. Prácticamente no desvía la entrada del receptor. Esto permite, a baja impedancia de entrada del receptor, no tener en cuenta la resistencia activa de la antena R y suponer que solo la corriente capacitiva a través de C se alimenta a la entrada del receptor (Fig. 3). Entonces, el voltaje en la entrada del receptor se puede calcular simplemente por la ley de Ohm.

Ejemplo: una antena vertical de 3 metros se conecta a la entrada de 50 ohmios de un receptor que opera en la banda de MW. Su resistencia capacitiva (18 pF) a una frecuencia de 1 MHz es superior a 8 kOhm. Con una intensidad de campo de la estación de radio de 10 mV / m, el voltaje inducido en la antena será: E.hd \u003d 10mV / m.1.5m \u003d 15 mV. La corriente capacitiva es de unos 15mV/8kΩ = 2µA. Multiplicándolo por la resistencia de entrada (50 ohmios) obtenemos un voltaje de entrada de unos 100 μV.

El ejemplo muestra que las antenas cortas no pueden desarrollar un alto voltaje en la entrada de baja resistencia del receptor. Al mismo tiempo, a la entrada de un receptor con una entrada de alta impedancia (significativamente más de 8 kOhm), la misma antena podría desarrollar un voltaje cercano a E.hd, es decir, alrededor de 15 mV. Así eran exactamente las radios antiguas: regeneradores de un solo tubo, amplificación directa e incluso superheterodinos de tubo.

En los regeneradores de un solo circuito, la antena se conectaba al circuito directamente oa través de un condensador de acoplamiento de pequeña capacidad (Fig. 4). La conexión directa (enchufe A2) solo es adecuada para antenas muy cortas con una capacitancia pequeña, que se compensa con una disminución correspondiente en la capacitancia del bucle C2. No se debe conectar una antena larga al conector A2, ya que esto provocaría una fuerte desafinación y la introducción de una gran atenuación en el circuito. Se incluyó en el zócalo A3, y el condensador de acoplamiento C2 en diseños razonablemente diseñados se hizo ajustable, por ejemplo, 8 ... 30 pF, lo que permitió debilitar la conexión con la antena con señales fuertes y alta interferencia.

La impedancia resonante del circuito alcanza cientos de kiloohmios en frecuencias en el rango SW, y aún más en LW. En los regeneradores también hay que multiplicarlo por el coeficiente de regeneración, entonces se obtienen muchos megaohmios. Como puede ver, los receptores antiguos eran muy adecuados para trabajar con antenas de cable corto, que tenían una impedancia de entrada muy alta. La situación no ha cambiado en los receptores de amplificación directa con URCH y superheterodinos.

En la era anterior al uso generalizado de antenas magnéticas, se usaba una bobina L1 para comunicarse con la antena, que tenía 4 ... 5 veces más vueltas que la bobina de contorno. Se esperaba que esta bobina, con la capacitancia de la antena "estándar", formara un circuito resonante sintonizado a una frecuencia por debajo de la frecuencia más baja del rango. Luego, el coeficiente de transmisión del circuito de entrada se niveló en el rango. Los cálculos y gráficos se pueden encontrar en libros de texto sobre receptores de radio. Pero no mencionan el otro efecto de tal decisión. La resistencia de bucle se transformó a la antena en 16 ... 25 veces con una conexión fuerte y algo menos con una débil. Una vez más, la impedancia de entrada del receptor resultó ser de varios megaohmios o más.

Los datos anteriores muestran claramente que para experimentos con antenas únicas de baja corriente (panícula, fogata, etc.), se necesitan precisamente receptores con una entrada de alta resistencia que incluya un circuito sintonizado, una lámpara o un transistor de efecto de campo. .

En los rangos de onda larga y onda media, es imposible crear antenas direccionales, ya que su longitud es mucho menor que una cuarta parte. En los rangos indicados se utilizan antenas en forma de pines.

Propagación de corriente y voltaje a lo largo de un pin de cuarto de onda. La principal fuente de pérdidas para tales antenas son las corrientes de tierra. Por lo tanto, los contrapesos (puesta a tierra) se utilizan en forma de un haz de cables enterrados en el suelo a una profundidad de 20-40 cm Además, cuanto menor sea la resistencia del suelo, mayor será la eficiencia de la antena.

La resistencia a la radiación de una antena está relacionada con la altitud efectiva de la siguiente manera:

La resistencia de entrada de un vibrador asimétrico es dos veces menor que la de un vibrador simétrico equivalente, ya que para las mismas corrientes de alimentación, la primera tensión de alimentación es dos veces menor (Fig. 2).

Muchos están interesados ​​en cómo se eleva la altura del pasador en su patrón de radiación y si su resistencia depende de la altura de la suspensión. Anticipándome a todo esto, les presentaré el resultado más importante (6). Se encuentra en el hecho de que la distribución de corrientes en el pasador no depende de la altura de la suspensión en presencia de un sistema ideal de balance de tierra.

Este es un resultado muy importante. En la práctica, esto significa que no importa qué tan alto esté ubicado el pin, junto con su sistema de "tierra", su resistencia será constante.

Pero este es un caso especial de una solución más general. El resultado general de la solución muestra que si el pin se sintoniza en resonancia, entonces su extremo inferior se puede conectar a tierra. Además, se puede alimentar en cualquier punto.

Con base en los resultados de esta importante conclusión, se crearon antenas de látigo (antenas de bandera, mástiles de antenas), cuyo extremo inferior está conectado a "tierra" y que se alimentan a través de gamma Matching o de alguna otra manera que sea más conveniente en este caso.

Los patrones de radiación del pin de 1/4 se muestran en la Fig. 17. De esta figura se puede ver que cuanto más se eleva la antena, más suave es el ángulo de radiación hacia el horizonte. Esto se debe a que se produce la suma de la onda emitida por el pin y la onda reflejada desde el suelo. Naturalmente, si el suelo tiene malas propiedades conductoras, entonces el patrón de radiación será similar al de un alfiler sobre el suelo.

No tiene sentido elevar la antena a una altura superior a una longitud de onda, ya que en este caso no se produce una disminución del ángulo de radiación, sino que sólo se empiezan a dividir los lóbulos laterales superiores. Cuando se eleva a una altura de pines de más de l/4, el resultado será el mismo. La Figura 17 muestra los patrones direccionales de pines de diferentes longitudes colocados sobre un suelo perfectamente conductor (5). Debe recordarse una característica más interesante de los pasadores, cuya altura es igual a l o más. Estas antenas se utilizan en comunicaciones profesionales como antenas anti-desvanecimiento (4). Para los radioaficionados, esto significa que dicha antena recibirá sin problemas una señal que llegue con desvanecimiento en un dipolo de l / 4 pines o un cuarto de onda.

Para una operación exitosa, la antena de látigo debe coincidir con la línea eléctrica y sintonizarse para que resuene con la señal que irradia. A pesar de toda la aparente variedad de dispositivos y pines coincidentes, se pueden dividir en tres grupos.

pin emparejado, cuya longitud eléctrica es igual a l / 4 (Fig. 19a)

un pin con una longitud eléctrica superior a l/4 (Fig. 19b) (esta longitud “extra” se elimina con una capacitancia);

un pin con una longitud eléctrica menor que l /4 (Fig. 19c) (la longitud "faltante" se agrega con un inductor).

Para la práctica, se debe recordar que el capacitor y la bobina deben tener el factor de calidad más alto posible, y también, es deseable que el TKE y el TKI sean lo mejor posible. Por lo general, la capacitancia de un capacitor de acortamiento puede estar en el rango de 100 pF para 28-18 o más en las bandas bajas. Los parámetros de la bobina de extensión son unidades de μH, hasta 21 MHz, decenas, hasta 3,5 MHz. Es difícil determinar con precisión su valor teórico, ya que en este caso influye el factor de acortamiento del vibrador, las capacidades finales en tierra y un sinfín de parámetros más. Como resultado, la reactividad correspondiente a menudo se elige experimentalmente. Sin embargo, quien lo desee puede utilizar los trabajos (3,7,8) para determinar el valor teórico exacto de la reactividad de alargamiento y acortamiento.

En conclusión, cabe señalar que esta práctica de emparejamiento también es aplicable a pines con una longitud que es un múltiplo de l/4.

1. Definición y conceptos

Las antenas asimétricas (látigo) se denominan antenas ubicadas directamente en el suelo (o una pantalla de metal) perpendiculares (con menos frecuencia oblicuas) a su superficie.

La resistencia a la radiación de un vibrador asimétrico es dos veces menor que la de un vibrador simétrico equivalente, ya que a las mismas corrientes el primero irradia la mitad de la potencia (no hay radiación en el semiespacio inferior).

La resistencia de entrada de un vibrador asimétrico es dos veces menor que la de un vibrador simétrico equivalente, ya que con las mismas corrientes de alimentación, la primera tensión de alimentación es dos veces menor (Fig. 1).

El coeficiente de acción direccional de un vibrador asimétrico es el doble que el de un vibrador simétrico equivalente, ya que, a la misma potencia de radiación, el primero proporciona el doble de densidad de potencia angular, ya que toda su potencia se irradia en un medio espacio (Fig. 2) .

Todo lo anterior es cierto para un vibrador asimétrico ideal, es decir, cuando la tierra es un conductor ideal. Si la tierra tiene malas propiedades conductoras, el campo de radiación del vibrador cambia. Además, esto provoca una disminución de la amplitud de la corriente en el vibrador y, en consecuencia, un aumento de su resistencia y una disminución de la potencia radiada. El suelo es un dieléctrico con una constante dieléctrica alta (casi 80), lo que provoca un cambio en la longitud eléctrica del dipolo imaginario, así como en la longitud del camino de las corrientes de desplazamiento. El resultado es una distorsión completa del patrón de radiación (elevación de los lóbulos y la desaparición de la radiación en pequeños ángulos con respecto al horizonte) y un aumento en la resistencia del pasador.

Por esta razón, prácticamente no se utiliza el suelo como "tierra", sino que se utiliza tierra artificial.

2. Látigo molido

Los cálculos teóricos muestran que las mayores pérdidas ocurren en una zona con un radio de 0,35 longitudes de onda, por lo que es deseable "metalizar" la tierra en esta zona: conecte los cables radiales entre sí con puentes (Fig. 3). Es muy bueno que esta metalización se realice en toda la distancia de los contrapesos.

Los contrapesos deben estar aislados del suelo. Si yacen en el suelo, entonces, debido a la humedad, su longitud eléctrica no resonará para la antena. Además, sus extremos deben estar aislados del suelo. Solo en un caso es posible no aislar los extremos de los contrapesos del suelo: si están conectados de forma segura mediante un anillo de puente (Fig. 3).

Nunca hay que olvidar que una antena de látigo ideal tiene una eficiencia del 47%, mientras que una antena con 3 contrapesos tiene una eficiencia inferior al 5%. Entonces, cuando se trabaja con una antena de varilla con tres contrapesos, de los 200 vatios suministrados a la varilla, 180 vatios (!!!) se desperdician en vano, creando TVI en el camino. Muchos procesos en la ionosfera no son lineales; El reflejo de las ondas de radio comienza en, digamos, 7 vatios de potencia en su antena y ya no está completamente en 5 vatios. Esto significa que se está perdiendo la experiencia única de DX QSO al ahorrar en cable de peso.

También se debe tener en cuenta la distorsión del patrón de radiación con un pequeño número de contrapesos. De esférico, se convierte en pétalo, teniendo una dirección a lo largo de los contrapesos. El problema de encontrar el número óptimo de contrapesos lo resolví usando una computadora. La solución se muestra en la fig. 4. Se puede ver que el número mínimo requerido de contrapesos es 12. Con un mayor número de ellos, la eficiencia aumenta lentamente. Los contrapesos deben ubicarse a la misma distancia entre sí.

El ángulo de su ubicación con respecto al pasador debe ser de 90 ° a 1350. En ángulos más grandes y más pequeños, la eficiencia y el d.n. está distorsionado. Los contrapesos deben ser al menos tan largos como el pasador principal. Esto puede explicarse por el hecho de que las corrientes de polarización que fluyen entre el pasador y los contrapesos ocupan una cierta cantidad de espacio, que está involucrada en la formación del patrón de radiación. Reduciendo la longitud de los contrapesos, y, en consecuencia, reduciendo la cantidad de espacio que sirve para formar el DP, empeoramos significativamente las características de la antena. Con gran aproximación, podemos decir que cada punto del pasador corresponde a su propio punto en el contrapeso. Sin embargo, no es necesario utilizar contrapesos más largos que el pasador principal.

Los contrapesos y el propio pasador deben cubrirse con pintura protectora. Esto es necesario para que el material del que está hecha la antena no se oxide. La oxidación de los vibradores hace que la antena quede inutilizable debido al hecho de que la delgada película de óxido tiene una resistencia significativa, y dado que el efecto de la superficie es muy pronunciado en la RF, la energía del transmisor es absorbida y disipada en calor por esta película.

Es muy conveniente usar pintura de radio para esto (aquella con la que se pintan los localizadores). La pintura convencional contiene partículas de tinte que absorben la energía de radiofrecuencia. Pero, en casos extremos, puede usar pintura ordinaria.

3. Dimensión de la antena de látigo

Como es sabido, la resistencia a la radiación de la antena Rizl es proporcional a la relación L/d, donde L es la longitud y d es el diámetro de la antena. Cuanto menor sea la relación L/d, más ancha será la antena y mayor será la eficiencia.

Cabe señalar que cuando se usan vibradores gruesos, afecta el "efecto final". Está determinada por la capacitancia entre los extremos del vibrador y el suelo. Físicamente, esto se expresa en el hecho de que la antena resulta ser "más larga" que la calculada. Para reducirlo, los pines de banda ancha suelen ser cónicos. Los cálculos muestran que el espesor mínimo requerido de los contrapesos debe ser

d=D/2.4n, donde

d es el diámetro de los contrapesos, D es el diámetro del pasador, n es el número de contrapesos.

A menudo, los radioaficionados no pueden instalar un pin de cuarto de onda y usar un pin más pequeño. En principio, es posible hacer coincidir un pin de cualquier longitud con la ayuda de dispositivos de coincidencia. Sin embargo, los pines cortos tienen baja reactancia activa y alta y se combinarán de manera muy subóptima (hasta el 90% de la energía se puede disipar en los propios dispositivos de combinación). Y si también se utilizan contrapesos cortos sustitutos, la eficiencia de dicho sistema de antena será muy baja. Sin embargo, en las comunicaciones móviles, a menudo se utilizan dichas antenas sustitutas. ¡Pero esto es solo porque otros tipos de antenas acortadas funcionarán aún peor!

4. Patrones direccionales de antenas de látigo

Muchos están interesados ​​en saber cómo se eleva la altura del pasador sobre su patrón de radiación en el plano horizontal y si su resistencia depende de la altura de la suspensión. El resultado más importante es que la distribución de corrientes en el pasador no depende de la altura de su suspensión en presencia de un "suelo" ideal. En la práctica, esto significa que no importa qué tan alto sea el pasador, su resistencia será constante. El resultado general de la solución muestra que si el pin se sintoniza en resonancia, entonces su extremo inferior se puede conectar a tierra. Además, se puede alimentar en cualquier punto.

Sobre la base de los resultados de esta importante conclusión, se crearon antenas de látigo (antenas de bandera, antenas de mástil), cuyo extremo inferior está conectado a la "tierra" y que se alimentan a través de la adaptación gamma.

Los patrones de radiación del plano vertical del pin de media onda se muestran en la fig. 5. Esta figura muestra que cuanto más se eleva la antena, más plano es el ángulo de radiación hacia el horizonte. Esto se debe a que se produce la suma de la onda emitida por el pin y la onda reflejada desde el suelo. Si el suelo tiene malas propiedades conductoras, entonces el patrón de radiación será similar al de un alfiler sobre el suelo. Elevar la antena a una altura de más de una longitud de onda no tiene sentido, porque. en este caso, ya no hay una disminución en el ángulo de radiación, sino que solo los lóbulos laterales superiores comienzan a fragmentarse.

Debe recordarse una característica más interesante de los pines, cuya altura es igual a la longitud de onda o más. Estas antenas se utilizan en comunicaciones profesionales como antenas antidesvanecimiento. Esto significa que dicha antena recibirá sin problemas una señal que llegue con desvanecimiento en un pin o dipolo de cuarto de onda.

5. Coincidencia de antena de látigo

Para una operación exitosa, la antena de látigo debe coincidir. A pesar de toda la aparente variedad de dispositivos y pines coincidentes, se pueden dividir en 3 grupos.

1. El pin está emparejado, la longitud eléctrica es igual a un cuarto de la longitud de onda;

2. Un pin con una longitud eléctrica superior a la requerida, esta longitud se "quita" utilizando un recipiente;

3. El pin tiene menos de un cuarto de longitud de onda. La longitud faltante es "agregada" por un inductor.

Hay que recordar que el condensador y la bobina deben tener el factor de calidad más alto posible, y también es deseable que el TKE y el TKI sean lo mejor posible. Por lo general, la capacitancia de un condensador de reducción puede estar dentro de 100 pF a 28 - 18 MHz, los parámetros de la bobina de extensión son unidades de μH hasta 21 MHz, decenas - hasta 3,5 MHz.

En conclusión, cabe señalar que esta práctica de emparejamiento es aplicable a pines con una longitud que es un múltiplo de un cuarto de longitud de onda.

6. Tipos de antenas de látigo

Vibrador asimétrico con pantalla de dimensiones finitas (Fig. 3). Esta antena es utilizada principalmente por radioaficionados, generalmente se utilizan como pantalla contrapesos con una longitud de al menos un cuarto de longitud de onda.

Vibrador de bucle asimétrico (Fig. 6). Su doctorado coincide con d.s. pasador clásico. Sin embargo, tiene la ventaja de que un extremo está conectado a tierra. Al elegir el grosor dl y d2, puede cambiar su resistencia de entrada en un amplio rango. Con d1=d2, la resistencia del vibrador será de 146 ohmios.

La resistencia de un vibrador asimétrico de diferentes espesores se calcula mediante la fórmula /1/: Ra=(1+n2).36n, donde n=ln(d/d1)/ln(d/d2).

Los vibradores de amplia gama están hechos de tubos gruesos, pasadores, placas. Pueden ser tanto cónicos como rómbicos, cilíndricos, macizos y reticulares (Fig. 7). La cobertura de frecuencia depende de la relación de E/S. Cuanto más pequeño es, más ancho es el vibrador. La conocida antena UW4HW es un monopolo de banda ancha, y el radiador vertical UA1DZ es un dipolo de banda ancha

.

Las antenas cónicas son un caso especial de vibradores de banda ancha (Fig. 8).

El campo de radiación es creado por las corrientes que fluyen alrededor del cono, y el disco juega el papel de una pantalla y casi no irradia. Con un ángulo de apertura de 600, se logra la mayor relación de superposición de rango, igual a cinco, con KBV > 0,5 en un alimentador con una impedancia característica de 50 Ohm. En este caso, la longitud de onda máxima es 3,6. El patrón de radiación de una antena de cono de disco HF y VHF es aproximadamente el mismo que el de un pin ordinario. En KB, se usa una versión de cable de una antena de cono (Fig. 8b), en la que se usa un ventilador de cable plano en lugar de un cono, y se usa un sistema de conexión a tierra de cables radiales en lugar de un disco.

Por separado, quiero prestar atención a los mástiles de antena. Una característica de tales antenas es que su extremo inferior está conectado a tierra.

La antena de alimentación superior (Fig. 9) se excita utilizando un alimentador colocado dentro del mástil. Es fundamentalmente. D.Sc. es el mismo que el de un pin convencional, pero las pérdidas durante la transmisión y recepción son mayores, ya que la onda de radio se refleja desde el suelo cuando se emite.

La antena de media potencia (Fig. 10) es un mástil de dos partes, excitado en serie en los puntos 1 y 2 por una tensión suministrada por un alimentador dispuesto en la parte inferior. Resistencia de la antena en los puntos de alimentación Ra=Rb/cos2kll, donde k es el factor de acortamiento, Rb es la resistencia del vibrador "limpio" en el punto 3. Eligiendo una relación entre 11 y 12, es posible hacer coincidir la antena con el alimentador. Es de fundamental importancia que el alimentador pase por dentro de la parte inferior de la antena. La desventaja es la dificultad con el aislante por su parte superior.

La antena de potencia shunt (Fig. 11) se excita en paralelo mediante un shunt conectado al mástil a cierta altura 11. Normalmente, las reactancias de entrada de las partes inferior y superior de la antena son de naturaleza inductiva y, en consecuencia, capacitiva, y en términos de resistencia de entrada en el punto 1, la antena es equivalente a un circuito paralelo. La selección del valor 11 proporciona la mejor coincidencia con el alimentador de potencia. La distribución de corrientes es tal que atenúa parcialmente la radiación de la antena, por lo que el shunt debe hacerse lo más pequeño posible. La implementación clásica de la potencia de derivación es la coincidencia de gamma.

A menudo, especialmente cuando se construyen antenas para rangos de baja frecuencia, no es posible colocar el vibrador verticalmente con respecto al suelo. Cuando el pasador está inclinado con respecto al suelo, el patrón de radiación, por supuesto, se distorsionará.

Coloque tantos contrapesos como sea posible debajo de la parte de la antena que está inclinada. También es necesario, si es posible, elevar los contrapesos para que formen un ángulo de no más de 135° con la antena. Debe recordarse que dicha antena es más difícil de igualar debido a la presencia de un componente reactivo significativo.

Literatura

1. N.T.Bova, G.B.Rezinkov. Antenas y dispositivos de microondas; Kiev, Escuela Superior, 1982.
2. N. N. Fiódorov. Fundamentos de electrodinámica; M., Escuela Superior, 1980.
3. Z. Benkovsky, E. Lipinsky. Antenas de aficionados de ondas cortas y ultracortas; M., Radio y comunicación, 1983.
4. G. Z. Aizenberg. antenas de onda corta; M., Radio y comunicación 1985.
5. G. B. Belotserkovsky. Fundamentos de ingeniería de radio y antenas; M., Radio y comunicación, 1983.

Ver otros artículos sección.

Empecemos desde lejos. ¿Cómo se puede aumentar el alcance del radio control o la transmisión de video?
1. Cambiar las condiciones del entorno. No todo está en nuestro poder, pero aún así. Volar en el centro de la ciudad es muy diferente en términos de interferencia que volar a 10 km de la ciudad. Es mejor pararse en una loma de un gran claro que cerca de un edificio o bosque. Etc
2. Seleccione el clima. Humedad, etc. Por ejemplo, para equipos de 5,8 GHz, las nubes son caballos opacos de alas muy blancas. Bien podrían haber sido láminas de metal. En resumen: si tiene 5,8 GHz, vuele con tiempo despejado o debajo de las nubes.
3. Aumente la potencia del transmisor. El hierro ayuda, pero hay problemas:

• Reemplazar de 100 mW a 200 mW no aumentará el rango 2 veces. Todo es muy no lineal.
• Cuanto mayor sea la potencia del transmisor, más triste será la situación para los equipos cercanos. ¿Tienes un receptor cerca? ¡Se pondrá peor! ¿Tiene un transmisor de video de 1,5 vatios a bordo? Las servomáquinas comienzan a escuchar el transmisor de video y no el receptor RU al que están conectadas. Se requiere espaciamiento del equipo, blindaje, etc.. La masa aumenta, el rango de control disminuye, etc., etc.
• Consumo de energía.
• Enfriamiento.
• Restricciones legislativas.

4. Y finalmente, el camino más difícil: la selección de una antena más rentable. Hay varias direcciones aquí:

• Opción de antena direccional u omnidireccional.
• Seleccione un tipo específico de antena.
• La elección del método de su instalación y mecanización.
• Ganar selección.

En realidad, me gustaría hablarles sobre la elección de ganancia para antenas de látigo omnidireccionales. La mayoría de las veces terminan en manos de los ciudadanos porque vienen con equipo. Además, son los más asequibles.

Antes de más explicaciones, necesito una comprensión de tres preguntas. Voy a tratar de explicarlo de una manera que cualquiera pueda entender.
1. Existen antenas para radiocomunicaciones. No existen conceptos tales como una antena para recibir o transmitir. La antena con el mismo éxito estará recibiendo y transmitiendo. En la práctica, para condiciones específicas, es más rentable poner tal o cual antena para transmisión y otra para recepción, pero esta es una historia completamente diferente. Te lo cuento a continuación.
2. El patrón de antena es el área en el espacio donde va la señal de la antena. Más allá de esta área, la señal es demasiado débil para poder utilizarse. Si la antena está instalada en el receptor, entonces el área desde la cual la antena puede recibir una señal. Más allá de esta área no aceptará. La forma de esta área puede ser muy diferente: bolas, pétalos, toros, conos, etc. La conclusión es que si los patrones direccionales de las antenas receptora y transmisora ​​se cruzan en el espacio, habrá comunicación. Y si no se cruzan, no habrá conexión.
3. Ganancia de antena. Muy primitivo: esta es la cantidad de veces más fuerte que la antena irradia / recibe una señal, en igualdad de condiciones.

Yo, como muchos otros, creía que la vida era simple. En igualdad de condiciones, el mismo tipo de antena es 5dbi mejor que 2 dbi. ¡Y a 8 dbi aún mejor! Es terrible, pero no lo es. Dio la casualidad de que no tenía a quién contarle sobre este aspecto, y comencé a sufrir gigantomanía. Tenía 12 dbi en el transmisor y 5 dbi en el receptor. ¡Las antenas son casi tan largas como las de los equipos de megahercios! Pero soy una persona sencilla: ¿es el motor de un avión lo suficientemente potente como para transportar tales cosas? Así que no es un problema.
En teoría, una antena con 0 dbi da un patrón de radiación como una pelota. El tamaño de la pelota (en ausencia de estímulos externos, y mejor aún en espacio abierto) dependerá únicamente de la potencia del transmisor o de la sensibilidad del receptor (según sea la antena que transmite o recibe).

Una antena con una ganancia de 1 dbi dará una bola más grande, en igualdad de condiciones, pero no será una bola perfecta, sino tal ... aplanada por arriba y por abajo.

Cuanta más ganancia de antena utilice, mayor será el radio de la bola, pero más aplanada verticalmente. Como resultado, obtendrá una especie de panqueque con un radio enorme, pero un grosor pequeño.

Aquí está el patrón de radiación de una antena de 12dbi montada verticalmente en el suelo. Vista lateral.

Es decir, la antena, para ser honestos, ya no será omnidireccional. Por ejemplo, para una antena con 8dbi, el fabricante escribe:

Ángulo de dirección horizontal = 360 grados.
Ángulo de dirección vertical = 15 grados.

Si sostiene la varilla verticalmente cerca del suelo (1 m por encima de la superficie), entonces, de 15 grados, 7.5 pasan a la clandestinidad. Los 7,5 restantes están a su completa disposición. Incluso puede apuntar el costado de la antena hacia el avión.

A modo de comparación, una pequeña tabla de antenas de látigo de 2,4 GHz según varios fabricantes.

Ángulo vertical KU
5dbi 32-40 grados
8dbi 13-30 grados
12dbi 6-12 grados

H se piden conclusiones:
1. En la propia aeronave, todas las antenas receptoras/transmisoras, si son de látigo, deben tener la ganancia mínima razonable. Creo que es razonable: esto es 1-2.5 dbi. Esto se debe a la imposibilidad de mantener un balanceo y cabeceo constantes de la aeronave.
2. En tierra, las antenas de alta ganancia interferirán en gran medida con los vuelos elevados y los pases elevados. Sin embargo, lejos y bajo es bueno. Por ejemplo, el ángulo de 7,5 grados descrito anteriormente a una distancia de 1,5 km supone que la aeronave no supera los 100 m.
3. Al meter el extremo de la antena en el avión, cuanto peor sea el efecto, mayor será la ganancia de esta antena.
4. Al elegir un pin, tiene sentido tener en cuenta una característica más: el ángulo vertical de directividad. Para antenas con igual ganancia, puede diferir.

Empecemos desde lejos. ¿Cómo se puede aumentar el alcance del radio control o la transmisión de video?
1. Cambiar las condiciones del entorno. No todo está en nuestro poder, pero aún así. Volar en el centro de la ciudad es muy diferente en términos de interferencia que volar a 10 km de la ciudad. Es mejor pararse en una loma de un gran claro que cerca de un edificio o bosque. Etc
2. Seleccione el clima. Humedad, etc. Por ejemplo, para equipos de 5,8 GHz, las nubes son caballos opacos de alas muy blancas. Bien podrían haber sido láminas de metal. En resumen: si tiene 5,8 GHz, vuele con tiempo despejado o debajo de las nubes.
3. Aumente la potencia del transmisor. El hierro ayuda, pero hay problemas:

• Reemplazar de 100 mW a 200 mW no aumentará el rango 2 veces. Todo es muy no lineal.
• Cuanto mayor sea la potencia del transmisor, más triste será la situación para los equipos cercanos. ¿Tienes un receptor cerca? ¡Se pondrá peor! ¿Tiene un transmisor de video de 1,5 vatios a bordo? Las servomáquinas comienzan a escuchar el transmisor de video y no el receptor RU al que están conectadas. Se requiere espaciamiento del equipo, blindaje, etc.. La masa aumenta, el rango de control disminuye, etc., etc.
• Consumo de energía.
• Enfriamiento.
• Restricciones legislativas.

4. Y finalmente, el camino más difícil: la selección de una antena más rentable. Hay varias direcciones aquí:

• Opción de antena direccional u omnidireccional.
• Seleccione un tipo específico de antena.
• La elección del método de su instalación y mecanización.
• Ganar selección.

En realidad, me gustaría hablarles sobre la elección de ganancia para antenas de látigo omnidireccionales. La mayoría de las veces terminan en manos de los ciudadanos porque vienen con equipo. Además, son los más asequibles.

Antes de más explicaciones, necesito una comprensión de tres preguntas. Voy a tratar de explicarlo de una manera que cualquiera pueda entender.
1. Existen antenas para radiocomunicaciones. No existen conceptos tales como una antena para recibir o transmitir. La antena con el mismo éxito estará recibiendo y transmitiendo. En la práctica, para condiciones específicas, es más rentable poner tal o cual antena para transmisión y otra para recepción, pero esta es una historia completamente diferente. Te lo cuento a continuación.
2. El patrón de antena es el área en el espacio donde va la señal de la antena. Más allá de esta área, la señal es demasiado débil para poder utilizarse. Si la antena está instalada en el receptor, entonces el área desde la cual la antena puede recibir una señal. Más allá de esta área no aceptará. La forma de esta área puede ser muy diferente: bolas, pétalos, toros, conos, etc. La conclusión es que si los patrones direccionales de las antenas receptora y transmisora ​​se cruzan en el espacio, habrá comunicación. Y si no se cruzan, no habrá conexión.
3. Ganancia de antena. Muy primitivo: esta es la cantidad de veces más fuerte que la antena irradia / recibe una señal, en igualdad de condiciones.

Yo, como muchos otros, creía que la vida era simple. En igualdad de condiciones, el mismo tipo de antena es 5dbi mejor que 2 dbi. ¡Y a 8 dbi aún mejor! Es terrible, pero no lo es. Dio la casualidad de que no tenía a quién contarle sobre este aspecto, y comencé a sufrir gigantomanía. Tenía 12 dbi en el transmisor y 5 dbi en el receptor. ¡Las antenas son casi tan largas como las de los equipos de megahercios! Pero soy una persona sencilla: ¿es el motor de un avión lo suficientemente potente como para transportar tales cosas? Así que no es un problema.
En teoría, una antena con 0 dbi da un patrón de radiación como una pelota. El tamaño de la pelota (en ausencia de estímulos externos, y mejor aún en espacio abierto) dependerá únicamente de la potencia del transmisor o de la sensibilidad del receptor (según sea la antena que transmite o recibe).

Una antena con una ganancia de 1 dbi dará una bola más grande, en igualdad de condiciones, pero no será una bola perfecta, sino tal ... aplanada por arriba y por abajo.

Cuanta más ganancia de antena utilice, mayor será el radio de la bola, pero más aplanada verticalmente. Como resultado, obtendrá una especie de panqueque con un radio enorme, pero un grosor pequeño.

Aquí está el patrón de radiación de una antena de 12dbi montada verticalmente en el suelo. Vista lateral.

Es decir, la antena, para ser honestos, ya no será omnidireccional. Por ejemplo, para una antena con 8dbi, el fabricante escribe:

Ángulo de dirección horizontal = 360 grados.
Ángulo de dirección vertical = 15 grados.

Si sostiene la varilla verticalmente cerca del suelo (1 m por encima de la superficie), entonces, de 15 grados, 7.5 pasan a la clandestinidad. Los 7,5 restantes están a su completa disposición. Incluso puede apuntar el costado de la antena hacia el avión.

A modo de comparación, una pequeña tabla de antenas de látigo de 2,4 GHz según varios fabricantes.

Ángulo vertical KU
5dbi 32-40 grados
8dbi 13-30 grados
12dbi 6-12 grados

H se piden conclusiones:
1. En la propia aeronave, todas las antenas receptoras/transmisoras, si son de látigo, deben tener la ganancia mínima razonable. Creo que es razonable: esto es 1-2.5 dbi. Esto se debe a la imposibilidad de mantener un balanceo y cabeceo constantes de la aeronave.
2. En tierra, las antenas de alta ganancia interferirán en gran medida con los vuelos elevados y los pases elevados. Sin embargo, lejos y bajo es bueno. Por ejemplo, el ángulo de 7,5 grados descrito anteriormente a una distancia de 1,5 km supone que la aeronave no supera los 100 m.
3. Al meter el extremo de la antena en el avión, cuanto peor sea el efecto, mayor será la ganancia de esta antena.
4. Al elegir un pin, tiene sentido tener en cuenta una característica más: el ángulo vertical de directividad. Para antenas con igual ganancia, puede diferir.