Сложенный униполярного антенна представляет собой тип несимметричного вибратора ; он состоит из вертикального металлического стержня или мачты, установленной на проводящей поверхности, называемой заземленной поверхностью . Мачта окружена «юбкой» из вертикальных тросов, электрически прикрепленных к вершине мачты. Провода юбки соединены металлическим кольцом внизу, а линия питания соединена между низом проводов и землей.
Он нашел широкое применение для средневолновых (AM-вещание) станций в США и других странах. Когда AM-станция ( средние волны , длинные антенны) находится в одной вышке с FM-передатчиками ( VHF , короткие антенны), сложенный униполь часто оказывается хорошим выбором. Поскольку основание башни подключается к системе заземления, линии передачи к любым антеннам, установленным на башне, могут проходить вверх по стене башни, не требуя изоляции, даже если сама башня несет ток средней волны .
Изобретение [ править ]
Сложенная униполярная антенна была первым разработана для использования на вещание John H. Mullaney , американским радио вещания пионер, и инженер - консультант. Он был разработан для решения некоторых сложных проблем с существующими вещательными антеннами со средними волнами (MW), частотной модуляцией (FM) и амплитудной модуляцией (AM).
Типовая установка [ править ]
Типичная радиовещательная антенна AM представляет собой монопольную антенну с последовательным питанием, установленную над наземной системой. Система заземления обычно включает 120 скрытых под землей радиальных проводов из меди или фосфорной бронзы длиной не менее четверти длины волны и заземляющий экран в непосредственной близости от вышки. Все компоненты системы заземления соединяются вместе, обычно с помощью пайки или серебряного припоя для минимизации коррозии. Эти антенны имеют изолированные основания. При необходимости используются изолированные оттяжки. Радиочастотная энергия подается через базовый изолятор между системой заземления и самой башней. В США Федеральная комиссия по связи (FCC) требовало, чтобы измерения мощности передатчика для одиночной опоры с последовательным питанием рассчитывались в этой точке питания как квадрат тока, умноженный на резистивную часть импеданса точки питания.
Электрически короткие монопольные антенны имеют низкое сопротивление и высокое реактивное сопротивление. Более длинные антенны могут иметь импедансы , которые являются более предпочтительным , если электрическая высота не превышает примерно 5 / 8 длины волны. В любом случае электрическая сеть у основания башни согласовывает антенну с линией передачи. Если мачта очень короткая, ее емкостное реактивное сопротивление будет настроено этой согласующей цепью. Эта комбинация сети и вышки часто приводит к узкой полосе пропускания, что серьезно ограничивает точность воспроизведения звуковой частоты радиостанции. Электрически короткие антенные системы имеют относительно малые апертуры и высокие потери. Причина этих потерь связана с относительно низкой радиационной стойкостью электрически короткого излучателя по сравнению сВЧ- сопротивление системы заземления и согласующих цепей, все из которых включены последовательно с током антенны.
Использование сложенного униполя увеличит полосу пропускания электрически коротких антенн, поскольку его точка питания имеет меньшее реактивное сопротивление, которое необходимо настраивать. [ Требуется цитата ] Некоторые заявляют о дополнительных характеристиках, когда полученная в результате антенна позволяет убрать большую часть реактивного сопротивления с помощью короткой настройки, а не электрических компонентов в настраиваемой сети.
На рисунке ниже показана еще одна сложенная унипольная антенна, построенная на основе существующего монополя с последовательным питанием. У этой антенны всего три вертикальных провода, составляющих «юбку».
Обычно сложенный униполь создается путем модификации существующей монопольной антенны. Первый соединяет основание башни непосредственно с системой заземления, закорачивая основной изолятор. Затем ряд вертикальных тросов - обычно от четырех до восьми - устанавливаются из приставки около вершины башни; эти провода окружают башню и называются «юбкой». Провода юбки удерживаются на постоянном расстоянии от башни с помощью изолированных конструктивных элементов и скрепляются вместе у основания башни. В результате юбка соединяется наверху башни и остается изолированной по всей длине. Подвод антенны соединяется между землей и проводами юбки, где они соединяются в нижней части башни или рядом с ней.
Сравнение производительности [ править ]
Когда хорошо сделанный сложенный униполь заменяет ветхую антенну или антенну с плохой конструкцией, конечно, будет улучшение характеристик. Однако прямое сравнение сложенных униполей и более обычных вертикальных антенн той же высоты, все хорошо сделанных, практически не показывает разницы в характеристиках ни к лучшему, ни к худшему. [1]
Чаще всего использовались сложенные унипольные конструкции для замены антенны с шунтирующим питанием - широковещательной антенны другой конструкции, которая также имеет заземленное основание. Антенна с параллельным питанием (или с наклонной проволокой) состоит из заземленной опоры с вершиной наклонной однопроволочной фидерной линии, прикрепленной к точке на мачте, что приводит к приблизительному совпадению с импедансом, желаемым на мачте. другой конец наклонной подающей проволоки. [a] [b] Когда сложенная унипольная антенна заменила антенну с наклонным проводом, часто происходило заметное улучшение характеристик. Это породило представление о том, что антенны со сложенными униполями обладают повышенной мощностью или другими замечательными характеристиками, не подтвержденными радиотехническими расчетами.
Площадки с монопольными антеннами, устанавливаемыми на земле, требуют ухода за ландшафтом: не допускайте, чтобы сорняки и трава покрывали проводку антенны к земле как можно короче, поскольку сорняки будут рассеивать радиочастотную мощность, что серьезно снижает эффективность антенны. Предполагается, что площадки со сложенными унипольными антеннами меньше подвержены влиянию помех у земли, которые вызывают затухание в других конструкциях монопольных антенн , но измерения не показывают такого преимущества. [1] [3]
Были сделаны некоторые заявления о том, что другие потери в наземной системе уменьшаются для сложенной унипольной антенны. Однако такие утверждения не учитывают общий принцип, согласно которому для одних и тех же условий полный ток смещения в системе заземления вокруг сложенного униполя по существу идентичен обычному монополю с последовательным питанием, использующему ту же систему заземления. Поэтому неудивительно, что потери на землю для двух конфигураций радиаторов очень похожи. [3] Эксперименты Rackley, Cox, Moser & King (1996) показали, что заявления о превосходных характеристиках сложенного униполя неверны. [1]
Возможным усовершенствованием по сравнению с базовой унипольной антенной в виде складок является «саморезонансная» унипольная антенна, описанная в патенте США 6,133,890 . [c] Другое возможное усовершенствование сложенного униполя описано в патенте США 4 658 266 .
См. Также [ править ]
- Изотропная антенна
- Всенаправленная антенна
- Штыревая антенна
- Управляемый элемент
- Монопольная антенна
- Балун
- Любительское радио
- Коротковолновое прослушивание
Сноски [ править ]
- ^ Точка на мачте почти всегда выбирается слегка индуктивной, чтобы последовательный конденсатор (с малыми потерями) мог отрегулировать остающееся реактивное сопротивление в линии питания. [2]
- ^ Когда подающая проволока опускается параллельно излучающему элементу, а не отклоняется в сторону, такая конфигурация называется гамма-согласованием или гамма-подачей . [2] [ требуется полная ссылка ]
- ^ Патент США 6133890 аннотация: Саморезонансная вертикально поляризованная складчатая унипольная антенна для длинноволнового (LW) [и] средневолнового (MW) вещания, а также для 160-метрового любительского радиодиапазона с заземленной вышкой, соединенной с радиально нисходящими изгибающимися проводами у основания башни в открытом многоугольном кольце, возможно, С-образном кольце с реактивной нагрузкой, последовательно с этим кольцом. Это реактивное сопротивление нейтрализует реактивную составляющую входного импеданса антенны, в результате чего входное сопротивление оказывается резистивным в точке питания. Это приводит к выдающейся линейности и полосе пропускания до плюс-минус 16 кГц и, возможно, превышающей ее, иногда превышающей плюс-минус 20 кГц.
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Рэкли, Рональд Д.; Кокс, Бобби Л .; Мозер, Джеймс Р .; Кинг, Том Ф. (16 апреля 1996 г.). Сравнение эффективности: радиаторы с последовательным питанием AM / средних волн и радиаторы с питанием через юбку (PDF) . Техническая конференция Национальной ассоциации вещателей. Лас-Вегас, Невада. Архивировано из оригинального (PDF) 29 сентября 2011 года . Проверено 18 июля 2011 года .
- ^ a b Антенная книга ARRL . Ньюингтон, Коннектикут: Американская радиорелейная лига.
- ^ a b Cox, Bobby L .; Мозер, Джеймс Р. (2002). «Исследование свернутой унипольной антенны» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 14 июля 2006 года . Проверено 10 сентября 2006 года .
- Рейнс, Джереми К. (2007). Сложенные унипольные антенны: теория и приложения . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
- Рейнс, Джереми К. (январь 2009 г.). «Простые формулы для сложенных антенн» (PDF) . Микроволновый журнал (электронное издание). Архивировано из оригинального (PDF) 05 февраля 2009 года.
Внешние ссылки [ править ]
- "Mullaney Engineering, Inc." . Mullengr.com . Проверено 28 января 2017 .
- «Системы молниезащиты» . Нотт Ltd . Проверено 28 января 2017 .
- «Консультации по электротехнике, электромагнитным полям, системам излучения и рассеяния» . Raines Engineering . Проверено 28 января 2017 .
