Другие типы антенн УКВ диапазона Часть 1 Расчет характеристик самодополнительного вибратора с шунтом диапазона 210…900 МГц Расчет характеристик самодополнительного вибратора с шунтом (СВШ) выполнен для диапазона 200…1000 МГц. Внешний вид СВШ приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры СВШ 0,48 на 0,48 м. Диаметр проводников 1,6 мм. На рис.2…24 приведены характеристики антенны в свободном пространстве. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 Рис.12 Рис.13 Рис.14 Рис.15 Рис.16 Рис.17 Рис.18 Рис.19 Рис.20 Рис.21 КСВ 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 700 800 900 1000 Рис.22 КБВ 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 200 Рис.23 300 400 500 600 КУ 8 7 6 5 4 3 2 1 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Рис.24 Вывод. Представленная антенна работает в диапазоне 210…900 МГц, сохраняя во всем диапазоне хорошее согласование. В верхней части рабочего диапазона диаграмма направленности носит изменчивый характер. Размер антенны 0,48 м на 0,48 м. Диаметр проводников 1,6 мм. Часть 2 Расчет характеристик Z образной антенны (антенны Харченко) с рефлектором диапазона частот 350…700 МГц Z образная антенна (антенна Харченко) является одним из гениальных образцов антенной техники, сочетающей как простое конструктивное решение, при хорошей широкополосности и направленности. Данная антенна кроме того является короткозамкнутой по постоянному току и не требует применения отдельных симметрирующих устройств. Расчет характеристик Z образной антенны с рефлектором выполнен для диапазона 300…800 МГц. Внешний вид Z образной антенны с рефлектором приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры Z образной антенны с рефлектором приведены ниже. Диаметр проводников антенны 30 мм, диаметр проводников рефлектора 10 мм, длина стороны ромба 214 мм. Внешний вид антенны приведен на рис.2. Рис.2 На рис.3…15 приведены характеристики антенны в свободном пространстве в диапазоне 300…800 МГц. Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 рис.9. Рис.10 Рис.11 Рис.12 КСВ зигзагообразной антенны с рефлектором 6 5 4 3 2 1 0 300 Рис.13 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 КБВ зигзагообразной антенны с рефлектором 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 750 800 Рис.14 КУ зигзагообразной антенны с рефлектором 12 10 8 6 4 2 0 300 Рис.15 350 400 450 500 550 600 650 700 Вывод. Антенна имеет хороший коэффициент усиления более 9.5 дБ в диапазоне частот 350…700 МГц. Согласование обеспечивается в диапазоне 350…800 МГц с КБВ более 0,3. Размер антенны: ширина 446 мм, высота 686 мм, глубина 140 мм. Диаметр проводников антенны 30 мм, диаметр проводников рефлектора 10 мм, длина стороны ромба 214 мм. Часть 3 Расчет характеристик Z образной антенны (антенны Харченко) с рефлектором диапазона частот 650…950 МГц Расчет характеристик Z образной антенны с рефлектором выполнен для диапазона 600…1000 МГц. Внешний вид Z образной антенны с рефлектором приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры Z образной антенны с рефлектором приведены ниже. Высота антенны Sh 0,257143 Высота рефлектора Lh 0,308571 Расстояние до рефлектора. dp 0,064286 Расстояние между проводами рефлектора t 0,025714 На рис.2…8 приведены характеристики антенны над реальной землей с параметрами Е=10, проводимость 10 мсим/м, при высоте подвеса 7м. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 700 МГц приведен на рис.10. Рис.10 КСВ 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 600,00 Рис.11 650,00 700,00 750,00 800,00 850,00 900,00 950,00 1000,00 КБВ 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 600,00 650,00 700,00 750,00 800,00 850,00 900,00 950,00 1000,00 850,00 900,00 950,00 1000,00 Рис.12 КУ 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 600,00 Рис.13 650,00 700,00 750,00 800,00 Вывод. Антенна имеет хороший коэффициент усиления. Антенна имеет хороший коэффициент усиления более 15.5 дБ в диапазоне частот 650…950 МГц. Размер антенны: ширина 308 мм, высота 360 мм, глубина 64 мм. Длина стороны ромба 110 мм. Часть 4 Расчет характеристик Z образной антенны (антенны Харченко) без рефлектора диапазона 350…500 МГц Расчет характеристик Z образной антенны без рефлектора выполнен для диапазона 300…550 МГц. Внешний вид Z образной антенны с рефлектором приведен на рис. 1 Рис. 1 Высота антенны На рис.2…8 приведены характеристики антенны в свободном пространстве. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 КСВ 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 300 350 400 450 500 550 450 500 550 Рис.8 КБВ 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 300 Рис.9 350 400 КУ 8 7 6 5 4 3 2 1 0 300 350 400 450 500 550 Рис.10 Вывод. Антенна согласована и имеет хороший коэффициент усиления более 5 дБ в диапазоне частот 350…500 МГц. Размер антенны: ширина 304 мм, высота 606 мм. Длина стороны ромба 214 мм. Диаметр проводников 10 мм. Часть 5 Расчет характеристик Z образной антенны (антенны Харченко) без рефлектора диапазона 690…970 МГц Расчет характеристик Z образной антенны выполнен для диапазона 600…1100 МГц. Внешний вид Z образной антенны без рефлектора приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры Z образной антенны приведены ниже. Длина стороны ромба 0,11 м. Высота антенны 0,31 м. Ширина 0,154 м. Расчет параметров антенны производился с использованием программы MMANAGAL_Basic. На рис.2…17 приведены характеристики антенны над реальной землей с параметрами Е=10, проводимость 10 мсим/м, при высоте подвеса 7м. Для отдельных частот приведен внешний вид антенны с распределением тока. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 Рис.12 Рис.13 Рис.14 КСВ 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 600 Рис.15 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 КБВ 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 900 950 1000 1050 1100 Рис.16 КУ 13 12,8 12,6 12,4 12,2 12 11,8 11,6 11,4 11,2 11 10,8 600 Рис.17 650 700 750 800 850 Вывод. Антенна имеет хорошее согласование (КБВ более 0,3) и хороший коэффициент усиления более 11 дБ в диапазоне частот 690…970 МГц. Часть 6 Расчет характеристик самодополнительной антенны без шунтов диапазона 200_850 МГц Расчет характеристик самодополнительной антенны без шунтов диапазона выполнен для в диапазоне 200_1000 МГц. В качестве антенны используется самодополнительный симметричный вибратор без шунтов. Внешний вид антенны диапазона 200_850 МГц приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры антенны диапазона 200_850 МГц приведены ниже. Длина 480 мм; Ширина 480 мм; Диаметр проводника 1,6 мм. На рис. 2…21 приведены характеристики антенны в свободном пространстве. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 Рис.12 Рис.13 Рис.14 Рис.15 Рис.16 Рис.17 Рис.18 Рис.19 Рис.20 Рис.21 Рис.22 КСВ 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 150 Рис.23 250 350 450 550 650 750 850 950 КБВ 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 150 250 350 450 550 650 750 850 950 650 750 850 950 Рис.24 КУ 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 150 Рис.25 250 350 450 550 Вывод. Антенна имеет хорошее согласование в диапазоне 200…1000 МГц при волновом сопротивлении фидера 150 Ом. Размер антенны 48 на 48 см. Коэффициент усиления антенны изменяется от 2 до 5,5 дБ. Диаграмма направленности антенны имеет провал в направлении перпендикулярном оси вибратора на частотах от 850 до 1000 МГц глубиной от 3 до 8 дБ. Питание антенны симметричное с волновым сопротивлением 150 Ом. Часть 7 Расчет характеристик турникетной Z образной антенны (турникетной антенны Харченко) Обычно Z образная антенна имеет диаграмму направленности в форме восьмерки в горизонтальной плоскости. С целью обеспечения ненаправленного (в горизонтальной плоскости) излучения предлагается использование турникетной антенны из двух ортогональных Z образных антенн. Расчет характеристик турникетной Z образной антенны выполнен для диапазона 600…1400 МГц. Внешний вид турникетной Z образной антенны без рефлектора приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры Z образной антенны приведены ниже. Длина стороны ромба 0,11 м. Высота антенны 0,31 м. Ширина 0,154 м. Глубина 0,154 м. Диаметр проводника 4 мм. Расчет параметров антенны производился с использованием программы MMANAGAL_Basic. На рис.2…17 приведены характеристики антенны над реальной землей с параметрами Е=10, проводимость 10 мсим/м, при высоте подвеса 7м. Для отдельных частот приведен внешний вид антенны с распределением тока. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 Рис.12 Рис.13 Рис.14 КСВ 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 1100,00 1200,00 1300,00 1400,00 1100,00 1200,00 1300,00 1400,00 Рис.15 КБВ 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 600,00 Рис.16 700,00 800,00 900,00 1000,00 КУ 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 1100,00 1200,00 1300,00 1400,00 Рис.17 Вывод. Антенна имеет хорошее согласование (КБВ более 0,3) и хороший коэффициент усиления более 9 дБ в диапазоне частот 630…1400 МГц. Однако диаграмма направленности в широкой полосе имеет неустойчивую форму (меняется как форма, так и положение максимума ДН при изменении частоты). Кроме того, в широкой полосе частот ДН не является изотропной в горизонтальной плоскости. Часть 8 Расчет характеристик двухэтажной Z образной антенны с рефлектором Расчет характеристик двухэтажной Z образной антенны с рефлектором выполнен для диапазона 600…1150 МГц. Внешний вид двухэтажной Z образной антенны с рефлектором приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры Z образной антенны с рефлектором приведены ниже. На рис.2… 25 приведены характеристики антенны на реальной землей с параметрами Е=10, проводимость 10 мсим/м. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 Рис.12 Рис.13 Рис.14 Рис.15 Рис.16 Рис.17 Рис.18 Рис.19 Рис.20 Рис.21 Рис.22 КСВ 7 6 5 4 3 2 1 0 600 700 800 высота 7м 900 1000 1100 свободное пространство Рис.23 КБВ 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 600 700 800 высота 7м Рис.24 900 1000 свободное пространство 1100 Коэффициент усиления 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 600 700 800 высота 7м Рис.25 900 1000 свободное пространство 1100 Вывод. Антенна имеет хороший коэффициент усиления от 13,4 до 17,4 дБ при размещении антенны на мачте высотой 7м и от 8,2 до 12,15 дБ в свободном пространстве. Обеспечивается КБВ более 0,3 в диапазоне частот от 635 до 755 МГц и от 880 до 1080 МГц. При этом несколько ухудшается согласование в средней части рабочего диапазона. Размеры антенны: высота 0,62 м, ширина 0,31, глубина 0,064 м. Диаметр проводников 4 мм. Часть 9 Расчет характеристик Z образной антенны с рефлектором диапазона 620 … 950 МГц Расчет характеристик Z образной антенны с рефлектором выполнен для диапазона 600…1000 МГц. Внешний вид Z образной антенны с рефлектором приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры Z образной антенны с рефлектором приведены ниже. Sh 0,257143 Lh 0,308571 dp 0,064286 t 0,025714 На рис.2…8 приведены характеристики антенны на реальной землей с параметрами Е=10, проводимость 10 мсим/м. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 Рис.12 КСВ 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 850 900 950 1000 Рис.13 КБВ 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 600 Рис.14 650 700 750 800 КУ 16,8 16,6 16,4 16,2 16 15,8 15,6 15,4 15,2 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 Рис.15 Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 700 МГц приведен на рис.16. Рис.9 Вывод. Рабочий диапазон антенны от 620 до 950 МГц при КБВ более 0,3. Антенна имеет хороший коэффициент усиления от 15 до 16,5 дБ. При этом несколько ухудшается согласование в верхней части рабочего диапазона 950…1000 МГц до КБВ 0,28. Часть 10 Расчет характеристик Z образной антенны с рефлектором диапазона 5000…7800 МГц Расчет характеристик Z образной антенны с рефлектором выполнен для диапазона 5000…7800 МГц. Внешний вид Z образной антенны с рефлектором приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры Z образной антенны с рефлектором приведены ниже. Lh 0,037895 Длина стороны ромбической антенны 0,01320 м. На рис.2…37 приведены характеристики антенны над реальной землей с параметрами Е=10, проводимость 10 мсим/м и в свободным пространстве. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 Рис.12 Рис.13 Рис.14 Рис.15 Рис.16 Рис.17 Рис.18 Рис.19 Рис.20 Рис.21 Рис.22 Рис.23 Рис.24 Рис.25 Рис.26 Рис.27 Рис.28 Рис.29 Рис.30 Рис.31 Рис.32 Рис.33 Рис.34 КСВ 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 5000 5500 6000 6500 7000 7500 7000 7500 Рис.35 КБВ 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 5000 Рис.36 5500 6000 6500 КУ 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 5000 5500 6000 6500 7000 7500 Рис.37 Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 7600 МГц приведен на рис.38. Рис.38 Вывод. Антенна имеет хороший коэффициент усиления от 10,5 до 15,5 дБ и хорошее согласование с КБВ более 0,3 в рассмотренном диапазоне частот 5050…7800 МГц. При этом при правильной прокладке питающего коаксиального кабеля не требуется симметрирующее устройство. Часть 11 Расчет характеристик двухэтажной Z образной антенны без рефлектора диапазона 730…1150 МГц Расчет характеристик двухэтажной Z образной антенны с рефлектором выполнен для диапазона 700…1200 МГц. Внешний вид двухэтажной Z образной антенны с рефлектором приведен на рис. 1 Рис. 1 Размеры Z образной антенны с рефлектором приведены ниже. На рис.2…16 приведены характеристики антенны на реальной землей с параметрами Е=10, проводимость 10 мсим/м и в свободном пространстве. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 Рис.12 Рис.13 КСВ 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1000 1050 1100 1150 1200 Рис.14 КБВ 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 700 Рис.15 750 800 850 900 950 Коэффициент усиления 16 14 12 10 8 6 4 2 0 700 750 800 850 900 Высота 7м Рис.16 950 1000 1050 Свободное пространство 1100 1150 1200 Вывод. Антенна хорошо согласована с фидером сопротивлением 75 Ом в диапазоне 730…1150 МГц. Антенна имеет хороший коэффициент усиления от 14 до 10,2 дБ в диапазоне 700…1000 МГц при высоте антенной опоры 7 м и от 8,4 до 5 дБ в свободном пространстве. В диапазоне свыше 1000 МГц начинается развал ДН в вертикальной плоскости. Приложение 1. Антенна Вариа нт КБВ 1 Диапазон рабочих частот, МГц 210…900 2 350…800 Самодополнитель ный вибратор с шунтом диапазона 210…900 МГц Z образная антенна с рефлектором диапазона частот 350…800 МГц КУ, дБ Диаметр проводника Особенности антенны Более 2,91…7,16 0,48 м на 0,48 0,31 (свободное м (150 Ом) пространст во) 1,6 мм Более 0,29 (75 Ом) Диаметр проводнико в антенны 30 мм, диаметр проводнико в рефлектора 10 мм, На частоте 550 МГц происходит разворот ДН в ГП на 90 градусов. На частоте 950 МГц –развал ДН в ГП, а на частоте 1000 МГц в ВП. Данная антенна является короткозамкнутой по постоянному току и не требует применения отдельных симметрирующих устройств. Кроме того наличие точек нулевого потенциала позволяет крепить ее к опоре без использования изоляторов. 6,7…10,7 (свободное пространст во, в диапазоне 350…800) более 9.5 дБ в диапазоне частот 350…700 МГц Размер Размер антенны: ширина 446 мм, высота 686 мм, глубина 140 мм , длина стороны ромба 214 мм. Z образная антенна с рефлектором диапазона частот 650…950 МГц 3 650…950 Более 0,3 (75 Ом) 15,5…16,7 (при высоте 7м над землей) Размер 12 мм антенны: ширина 308 мм, высота 360 мм, глубина 64 мм. Длина стороны ромба 110 мм. Данная антенна является короткозамкнутой по постоянному току и не требует применения отдельных симметрирующих устройств. Кроме того наличие точек нулевого потенциала позволяет крепить ее к опоре без использования изоляторов. Z образной антенны (антенны Харченко) без рефлектора диапазона 350…500 МГц 4 350…500 Более 0,3 (75 Ом) 5…7,16 (свободное пространст во) Размер 10 мм. антенны: ширина 304 мм, высота 606 мм. Длина стороны ромба 214 мм. Данная антенна является короткозамкнутой по постоянному току и не требует применения отдельных симметрирующих устройств. Кроме того наличие точек нулевого потенциала позволяет крепить ее к опоре без использования изоляторов. Z образная антенна без рефлектора диапазона 690…970 МГц 5 690…970 Более 0,31 (75 Ом) 11,3…12,8 (при высоте 7м над землей) Длина 4 мм стороны ромба 0,11 м. Высота антенны 0,31 м. Ширина 0,154 м. Самодополнитель ная антенна без шунтов диапазона 200…850 МГц 6 200…850 Более 0,3 (150 Ом) в 2…5,5 Длина 480 мм 1,6 мм (свободное Ширина 480 пространст мм во) Данная антенна является короткозамкнутой по постоянному току и не требует применения отдельных симметрирующих устройств. Кроме того наличие точек нулевого потенциала позволяет крепить ее к опоре без использования изоляторов. Диаграмма направленности антенны имеет провал в диапазо не 200… 1000 МГц Турникетная Z образная антенна 7 630…1400 Более 0,3 (75 Ом) 9…12,6 (при высоте 7м над землей) Длина Диаметр стороны проводника ромба 0,11 м. 4 мм. Высота антенны 0,31 м. Ширина 0,154 м. Глубина 0,154 м. направлении перпендикулярном оси вибратора на частотах от 850 до 1000 МГц глубиной от 3 до 8 дБ. Питание антенны симметричное с волновым сопротивлением 150 Ом. Однако диаграмма направленности в широкой полосе имеет неустойчивую форму (меняется как форма, так и положение максимума ДН при изменении частоты). Кроме того в широкой полосе частот ДН не является изотропной в горизонтальной плоскости. Ненаправленная ДН в ГП обеспечивается только на частоте 700 МГц. Двухэтажная Z образная антенна с рефлектором 8 635 … 755; 880 …1080 Z образная антенна с рефлектором диапазона 620 … 950 МГц 9 620 … 950 Z образная антенна с 10 5050…7800 более 0,3 в диапазо не частот от 635 до 755 МГц и от 880 до 1080 МГц (75 Ом) Более 0,3 (75 Ом) 13,4…17,4 при размещени и антенны на мачте высотой 7м и от 8,2 до 12,15 дБ в свободном пространст ве. 15,3…16,5 высота 0,62 м, 4 мм ширина 0,31, глубина 0,064 м. Более 0,3 10,5 …15,5 Высота 0,038 м; Высота 0,36 м; Ширина 0,16 м; Глубина 0,03 м 4 мм 1,6 мм Несколько ухудшается согласование в верхней части рабочего диапазона 950…1000 МГц до КБВ 0,28. рефлектором диапазона 5050…7800 МГц Двухэтажная Z образная антенна без рефлектора диапазона 730…1150 МГц (75 Ом) 11 730…1150 Более 0,32 (75 Ом) от 14 до 10,2 дБ в диапазоне 700…1000 МГц при высоте антенной опоры 7 м и от 8,4 до 5 дБ в свободном пространст ве ширина 0,038 м; глубина 0,008 м 0,62 м на 0,16 м 4 мм В диапазоне свыше 1000 МГц начинается развал ДН в вертикальной плоскости.