Kas yra V antena?
AV antena yra kryptinė laidinė antena, sudaryta iš dviejų laidžių elementų, besitęsiančių iš bendro tiekimo taško. Žiūrint iš viršaus, dvi antenos kojelės sudaro aiškią V formos struktūrą.
V anteną galima laikyti patobulintu dviejų ilgų laidų spinduliuotuvų išdėstymu. Pasirinkus tinkamą atramos ilgį ir įterpimo kampą, dviejų laidų skleidžiama spinduliuotė gali sustiprėti pasirinktomis kryptimis, užtikrinant didesnį kryptingumą nei viena tiesi ilgų laidų antena.
V tipo antenos dažniausiai siejamos su aukšto dažnio ryšio sistemomis, ypač HF diapazone. Tačiau jų veikimo dažnis nėra nustatomas vien fiksuoto diapazono. Tikrasis veikimas priklauso nuo kiekvienos kojos elektrinio ilgio, viršūnės kampo, maitinimo būdo, įrengimo aukščio, aplinkinių žemės sąlygų ir nuo to, ar laidų galai yra atviri, ar užbaigti.
Struktūra ir veikimo principas
Tipinę V anteną sudaro du ilgi laidai, prijungti prie subalansuoto maitinimo taško V antenos viršūnėje. Srovės abiejose kojose sužadinamos skirtingai, tai reiškia, kad jos yra vienodo dydžio ir priešingų momentinių krypčių maitinimo taške.
Kiekvienas laidas sukuria savo spinduliavimo modelį. Kai antenos geometrija parinkta teisingai, pagrindinės dviejų kojų generuojamos spinduliavimo skiltys persidengia ir susijungia išilgai centrinės V ašies. Šis lauko papildymas padidina spinduliuotės intensyvumą norima kryptimi ir pagerina antenos kryptingumą.
Apibūdinant struktūrą, dažnai naudojami du kampai:
- Kampas tarp dviejų antenos kojų yra įtrauktas arba viršūnės kampas.
- Kampas tarp vienos kojos ir centrinės ašies yra lygus pusei įtraukto kampo.
Optimalus kampas nėra universali fiksuota vertė. Jis kinta priklausomai nuo antenos kojų elektrinio ilgio ir numatyto veikimo dažnio.
V formos antenos konstrukcija su dviem ilgais laidais ir viršūnės kampu
Rezonansinės ir užbaigtos V antenos
V formos antenas paprastai galima suskirstyti į dvi konfigūracijas.
Atvira arba rezonansinė V formos antena atspindi dalį srovės bangos nuo laidininkų galų. Šie atspindžiai sukuria stovinčias bangas išilgai antenos kojų. Šio tipo antena paprastai sukuria dvikryptį spinduliavimo modelį, kai stipri spinduliuotė sklinda dviem priešingomis kryptimis išilgai antenos ašies.
Užbaigtoje V formos antenoje tolimuosiuose dviejų laidų galuose naudojamos varžinės apkrovos. Šios apkrovos sumažina srovės atspindžius ir padeda palaikyti sklindančios bangos veikimą. Tai gali slopinti spinduliuotę priešinga kryptimi ir sukurti kryptingesnį galinio židinio modelį.
Užbaigta konstrukcija paprastai užtikrina nuoseklesnį kryptinį veikimą platesniame dažnių diapazone, tačiau dalis radijo dažnių galios išsisklaido užbaigimo rezistoriuose. Todėl antenos projektuotojas turi subalansuoti pralaidumą, kryptingumą, efektyvumą ir galios valdymo reikalavimus.
Dažnių diapazonas ir elektrinis ilgis
Tradicinės V formos antenos plačiai naudojamos HF diapazone nuo maždaug 3 iki 30 MHz, nes ilgi bangos ilgiai šioje juostoje leidžia laidines antenų konstrukcijas pritaikyti fiksuoto ryšio įrenginiams.
Tačiau V anteną apibrėžia jos geometrija ir elektrinis ilgis, o ne vienas privalomas dažnių diapazonas. Kiekviena kojelė gali būti pusės bangos ilgio, vieno bangos ilgio arba kelių bangos ilgių ilgio, priklausomai nuo reikiamo spinduliuotės modelio ir stiprinimo koeficiento.
Didėjant kojų elektriniam ilgiui, antenos kryptingumas paprastai gali pagerėti. Tuo pačiu metu gali atsirasti papildomų šoninių skiltelių, o spinduliuotės modelis gali tapti jautresnis dažniui, įrengimo aukščiui, žemės laidumui ir konstrukcijos tolerancijoms.
Spinduliuotės modelis ir kryptingumas
Rezonansinės V formos antenos spinduliuotės modelis paprastai yra dvikryptis. Dviejų vielinių elementų generuojami laukai susijungia ir sudaro pagrindines skiltis, maždaug sulygiuotas su centrine V formos antenos ašimi.
Galutinį radiacijos modelį lemia keli veiksniai:
- Kiekvienos antenos kojos ilgis
- Įtrauktas kampas tarp kojų
- Veikimo dažnis
- Maitinimo taško varža ir suderinimas
- Montavimo aukštis virš žemės
- Vielos skersmuo ir laidininko nuostoliai
- Atvira arba nutraukta konfigūracija
Padidinus kojos ilgį, galima pasiekti didesnį kryptingumą, tačiau kartu gali būti sukurtos ir stipresnės šoninės skiltys. Dėl šios priežasties antenos stiprinimo nereikėtų vertinti atskirai nuo spindulio pločio, šoninių skiltelių lygio, priekinės ir galinės spinduliuotės santykio bei varžos charakteristikų.
Rezonansinės V antenos dvikryptis spinduliavimo modelis
Maitinimo ir impedanso suderinimas
Kadangi V antena paprastai yra subalansuoto laido konstrukcija, ji dažniausiai maitinama subalansuota perdavimo linija. Jei naudojamas bendraašis kabelis, gali prireikti tinkamo baluno arba derinimo tinklo, kad būtų sumažinta bendrojo režimo srovė kabelyje ir išlaikytas simetriškas spinduliavimo modelis.
Įėjimo varža kinta priklausomai nuo kojos ilgio, viršūnės kampo, darbinio dažnio, įrengimo aukščio ir netoliese esančių konstrukcijų. Tinkamas varžos suderinimas yra svarbus norint sumažinti atspindėtą galią ir pasiekti stabilų sistemos veikimą.
Praktiškai kurdami antenas, inžinieriai paprastai įvertina grįžtamuosius nuostolius, VSWR, spinduliuotės modelį, stiprinimą, poliarizaciją ir efektyvumą prieš galutinai nustatydami antenos geometriją.
V antenų privalumai
V antena turi keletą praktinių privalumų:
- Paprasta vielos pagrindu pagaminta konstrukcija
- Didesnis kryptingumas nei vieno ilgo laido elemento
- Santykinai mažos gamybos sąnaudos
- Tinka didelėms fiksuotoms aukšto dažnio instaliacijoms
- Lankstus kojų ilgis ir viršūnės kampo dizainas
- Galima įsigyti rezonansinės ir keliaujančios bangos konfigūracijų
Dizaino apribojimai
V antenos taip pat turi keletą apribojimų:
- Žemesniuose dažniuose jiems reikia daug įrengimo vietos.
- Rezonansinės versijos gali sukelti stiprias stovinčias bangas.
- Ilgos antenos kojos gali generuoti reikšmingas šonines skiltis.
- Našumas gali pastebimai pasikeisti priklausomai nuo dažnio.
- Grunto sąlygos ir įrengimo aukštis gali turėti įtakos spinduliuotės modeliui.
- Nutrauktos versijos praranda tam tikrą efektyvumą, nes energiją sugeria apkrovos.
Tipinės taikymo sritys
V formos antenos tradiciškai buvo naudojamos:
- HF taškinis radijo ryšys
- Trumpųjų bangų perdavimo ir priėmimo stotys
- Tolimojo nuotolio fiksuoto ryšio jungtys
- Radijo stebėjimo ir signalų priėmimo sistemos
- Komunikacijos tyrimai ir antenų švietimas
- Kryptinės vielos-antenos eksperimentai
- Avarinių ir nuotolinių ryšių sistemos
Inžinerinė reikšmė
Nors šiuolaikinės ryšių sistemos vis dažniau naudoja kompaktiškas antenų matricas, ragines antenas, plačiajuosčio ryšio antenas ir elektroniniu būdu valdomas antenų sistemas, V antena išlieka svarbiu antenų teorijos modeliu.
Tai aiškiai parodo, kaip laidininko ilgis, srovės fazė, antenos geometrija ir lauko superpozicija veikia stiprinimą ir spinduliuotės kryptį. Šių ryšių supratimas yra vertingas tiriant sudėtingesnes antenų struktūras, įskaitant fazines gardeles, plačiajuosčio ryšio matavimo antenas, kryptines mikrobangų antenas ir antenų bandymo sistemas.
RF MISO kuria antenų ir mikrobangų sprendimus RF bandymams, matavimams, ryšiui, radarams ir sistemų integravimo taikymams. Tvirtas pagrindinių antenų struktūrų supratimas padeda inžinieriams pasirinkti tinkamus gaminius ir įvertinti pagrindinius parametrus, tokius kaip stiprinimas, poliarizacija, spindulio plotis, varža ir spinduliuotės modelis.
Norėdami sužinoti daugiau apie antenas, apsilankykite:
Įrašo laikas: 2026 m. liepos 10 d.
