Kas yra apversta V formos antena?
Apversta V formos antena yra praktiškas centrinio maitinimo dipolinės antenos variantas. Užuot išdėstę du spinduliuojančius elementus tiesia horizontalia linija, maitinimo taškas pakeliamas į aukščiausią padėtį, o abi antenos svirtys nukreiptos žemyn link žemės.
Žiūrint iš šono, konstrukcija primena apverstą raidę „V“, iš kurios ir kilo antenos pavadinimas. Toks išdėstymas sumažina horizontalią montavimo erdvę ir paprastai reikia tik vieno centrinio atraminio stiebo, todėl ji patraukli HF ryšiui, diegimui lauke, radijo stebėjimui ir įrengimui ten, kur erdvė ar atraminės konstrukcijos yra ribotos.
Nors apverstos V formos antenos dažniausiai siejamos su 3–30 MHz HF diapazonu, jų veikimo dažnis nustatomas pagal elektrinį ilgį, o ne pagal vieną fiksuotą dažnių diapazoną. Ta pati pagrindinė geometrija gali būti pritaikyta arba modifikuota kitoms radijo dažnių taikymo sritims.
Struktūra ir veikimo principas
Tipinę apverstą V formos anteną sudaro du maždaug vienodo ilgio laidūs elementai, sujungti su subalansuotu maitinimo tašku viršūnėje. Centrinis maitinimo taškas pritvirtinamas prie stiebo, bokšto, stogo atramos ar kitos nelaidžios konstrukcijos, o abiejų elementų galai nuleidžiami ir pritvirtinami izoliatoriais.
Antena paprastai suprojektuota kaip rezonansinis dipolis. RD srovė yra stipriausia šalia tiekimo taško ir palaipsniui mažėja link atvirų galų. Du elementai perduoda priešingų momentinių krypčių sroves, sukurdami elektromagnetinius laukus, kurie kartu sudaro bendrą antenos spinduliuotės modelį.
Skirtingai nuo keliaujančios bangos antenos, įprasta rezonansinė apversto V dipolio antena palaiko stovinčios bangos srovės pasiskirstymą. Todėl jos veikimui didelę įtaką daro elemento ilgis, tiekimo taško varža, viršūnės kampas, laidininko skersmuo, įrengimo aukštis ir aplinkiniai objektai.
Viršūnės kampas ir montavimo geometrija
Kampas tarp dviejų antenos rankų vadinamas viršūnės kampu arba įtraukimo kampu. Įprastose praktinėse konfigūracijose naudojamas maždaug 90°–120° kampas, nors optimali vertė priklauso nuo numatyto dažnio, varžos, turimos erdvės ir pageidaujamo spinduliuotės modelio.
Sumažinus antenos viršūnės kampą, sutrumpėja horizontalusis pėdsakas, tačiau taip pat pasikeičia dviejų antenos svirčių sąsaja. Svirtims artėjant viena prie kitos, gali pasikeisti tiekimo taško varža ir rezonansinis dažnis, o didžiausias stiprinimas gali šiek tiek sumažėti.
Viršūnė paprastai turėtų būti kuo aukščiau ir kuo toliau nuo aplinkinių laidžių konstrukcijų, kiek tai praktiškai įmanoma. Nėra universalios taisyklės, kad ji turi būti mažesnė nei ketvirtadalis bangos ilgio. Vietoj to, įrengimo aukštis turėtų būti parenkamas atsižvelgiant į reikiamą aukščio kampą, sklidimo būdą, turimą atramą ir žemės sąlygas.
Laidų galai taip pat turi būti saugiai pakelti virš žemės ir atokiau nuo žmonių, pastatų, elektros linijų ir metalinių daiktų.
Dažnis ir elemento ilgis
Daugelis apverstų V formos antenų yra suprojektuotos taip, kad bendras laidininko ilgis esant numatytam darbiniam dažniui būtų artimas pusei bangos ilgio. Praktiškai fizinis ilgis dažnai šiek tiek koreguojamas, nes laidininko skersmuo, izoliacija, įrengimo aukštis, viršūnės kampas ir šalia esančios medžiagos turi įtakos rezonansiniam dažniui.
Apytikslis laisvos erdvės bangos ilgis yra susijęs su dažniu:
[\lambda = \frac{c}{f}]
kur:
- (\lambda) yra bangos ilgis;
- (c) yra šviesos greitis;
- (f) yra veikimo dažnis.
Ši lygtis pateikia pradinį įvertinimą, tačiau galutiniai antenos matmenys paprastai turėtų būti patvirtinti elektromagnetiniu modeliavimu arba grįžtamojo nuostolio ir VSWR matavimais.
Spinduliuotės modelis
Apverstos V formos antenos spinduliuotės modelis yra susijęs su horizontalios pusbangės dipolio spinduliuotės modeliu, tačiau elementų lenkimas žemyn keičia trimatį lauko pasiskirstymą.
Tiesus horizontalus dipolis paprastai sukuria maksimalią spinduliuotę šoninėje vielos pusėje ir gilius nulius jo galuose. Apverstos V konfigūracijos atveju žemyn nukreiptos atšakos paprastai užpildo kai kuriuos iš šių nulių, sukurdamos platesnį ir dažnai tolygesnį azimuto padengimą.
Todėl antenos nereikėtų automatiškai apibūdinti kaip vienkryptės. Priklausomai nuo viršūnės kampo, aukščio virš žemės, dirvožemio savybių ir veikimo dažnio, horizontalusis spindulys gali būti maždaug visakryptis arba išlaikyti vidutinį plačiakampį kryptingumą.
Įrengimo aukštis taip pat daro didelę įtaką aukščio pokyčiams. Santykinai žemas HF apverstas V gali sukelti stiprią didelio kampo spinduliuotę, kuri gali būti naudinga artimojo vertikaliojo kritimo „Skywave“ ryšiui. Didesnis įrengimas gali palaikyti mažesnius pakilimo kampus, kurie labiau tinka didesnių atstumų ryšiui.
Poliarizacija
Simetrinė apversta V antena paprastai laikoma daugiausia horizontaliai poliarizuota, nes horizontalios srovės dedamosios iš dviejų pasvirusių elementų viena kitą sustiprina.
Tačiau nuožulnios atšakos taip pat sukuria vertikalius lauko komponentus. Jų indėlis priklauso nuo viršūnės kampo, antenos orientacijos, įrengimo aukščio, atspindžių nuo žemės ir supančios aplinkos. Dėl šios priežasties tikroji poliarizacija realiame įrengime gali būti ne idealiai horizontali visomis kryptimis.
Maitinimo ir impedanso suderinimas
Kadangi apversta V yra subalansuota antena, ją geriau maitinti subalansuota perdavimo linija arba naudoti tinkamą baluną, jungiant ją prie nesubalansuoto koaksialinio kabelio.
Balunas padeda sumažinti bendrojo režimo srovę tiekimo linijoje. Be tinkamo srovės valdymo, bendraašis kabelis gali tapti spinduliuojančios sistemos dalimi, pakeisdamas antenos varžą, spinduliuotės modelį, poliarizaciją ir triukšmo charakteristikas.
Įėjimo varžai įtakos turi:
- Viršūnės kampas
- Elemento ilgis ir skersmuo
- Aukštis virš žemės
- Žemės laidumas
- Netoliese esančios struktūros
- Maitinimo linijos išdėstymas
- Veikimo dažnis
Po įrengimo inžinieriai turėtų išmatuoti grįžtamuosius nuostolius arba VSWR ir, jei reikia, pakoreguoti elementus arba pakoreguoti suderinamąjį tinklą.
Apverstos V formos antenos privalumai
Apversta V konfigūracija suteikia keletą praktinių privalumų:
- Reikalinga tik viena aukšta centrinė atrama
- Užima mažiau horizontalios erdvės nei tiesus dipolis
- Paprasta ir santykinai nebrangi konstrukcija
- Tinka nešiojamiems ir stacionariems įrenginiams
- Užtikrina platų azimuto aprėptį
- Gali būti suprojektuotas vienos juostos arba kelių juostų veikimui
- Naudinga HF ryšiui ir NVIS taikymams
Dizaino apribojimai
Antena taip pat turi keletą apribojimų:
- Maitinimo taško varža kinta priklausomai nuo viršūnės kampo
- Stiprinimas gali būti šiek tiek mažesnis nei gerai sumontuoto horizontalaus dipolio
- Našumas priklauso nuo įrengimo aukščio ir žemės sąlygų
- Žemi vielos galai gali sukelti susirūpinimą dėl saugumo ir praradimo
- Netoliese esančios metalinės konstrukcijos gali iškreipti spinduliuotės modelį
- Rezonansinės versijos paprastai turi ribotą veikimo pralaidumą
- Netinkamas maitinimo linijos maršrutas gali sukelti bendrojo režimo spinduliuotę
Tipinės taikymo sritys
Apverstos V formos antenos dažniausiai naudojamos:
- HF radijo ryšys
- Trumpųjų bangų perdavimo ir priėmimo sistemos
- Mėgėjiškos radijo stotys
- Avarinis ir lauko ryšys
- Arti vertikalios atkarpos „Skywave“ sistemos
- Radijo monitoringas ir spektro stebėjimas
- Nešiojamos ryšio stotys
- Antenos mokymas, modeliavimas ir matavimo eksperimentai
Inžinerinė reikšmė
Apversta V formos antena parodo, kaip santykinai nedidelis antenos geometrijos pokytis gali paveikti varžą, poliarizaciją, stiprinimą ir spinduliuotės aprėptį.
Šių ryšių supratimas yra naudingas ne tik projektuojant laidines antenas, bet ir kuriant bei vertinant plačiajuosčio ryšio antenas, ragų antenas, antenų matricas, radarų sistemas ir radijo dažnių matavimo platformas.
RF MISOteikia antenų ir mikrobangų komponentų sprendimus radijo dažnių bandymams, ryšiui, radarams, antenų matavimui ir sistemų integravimui. Aiškus pagrindinės antenų teorijos supratimas padeda inžinieriams pasirinkti tinkamus gaminius ir teisingai įvertinti dažnių diapazoną, stiprinimo koeficientą, poliarizaciją, spindulio plotį, VSWR ir spinduliuotės modelio charakteristikas.
Norėdami sužinoti daugiau apie antenas, apsilankykite:
Įrašo laikas: 2026 m. liepos 17 d.
