Kas yra rombinė antena?
Rombinė antena yra kryptinė vielinė antena, sudaryta iš keturių laidžių elementų, išdėstytų rombo formos struktūroje. Ją galima laikyti dviem V formos antenomis, sujungtomis galais, kurių viena smaili viršūnė naudojama kaip maitinimo taškas, o priešinga viršūnė paprastai prijungta prie galinės rezistoriaus.
Skirtingai nuo rezonansinio dipolio, tinkamai sujungta rombinė antena pirmiausia veikia kaip keliaujančios bangos antena. RD srovė sklinda nuo tiekimo taško išilgai keturių laido sekcijų link galinės apkrovos. Šių sekcijų sukurti elektromagnetiniai laukai susijungia ir sukuria koncentruotą spindulį išilgai pagrindinės rombo ašies.
Rombinės antenos tapo gerai žinomos dėl tolimojo HF ryšio, nes jos gali užtikrinti platų dažnių aprėpties plotą, naudingą tiesioginį stiprinimą ir santykinai stabilias kryptines charakteristikas. Tačiau dėl didelio fizinio dydžio jos labiau tinka stacionariems įrenginiams nei kompaktiškos ryšio platformos.
Pagrindinė struktūra
Įprasta rombo formos antena susideda iš keturių vienodo ilgio laidų, pakabintų virš žemės. Kartu šie laidai sudaro horizontalų rombą su dviem smailiaisiais ir dviem bukais kampais.
Antena maitinama iš vieno galo, o kitas galas prijungtas prie neindukcinio užbaigimo rezistoriaus. Šis rezistorius parenkamas taip, kad apytiksliai atitiktų antenos struktūros būdingąją varžą ir sugertų likusią keliaujančios bangos energiją.
Pagrindiniai projektavimo parametrai apima:
- Kiekvienos vielos sekcijos ilgis
- Ūmus arba viršūninis rombo kampas
- Montavimo aukštis virš žemės
- Maitinimo taško varža
- Nutraukiamoji varža
- Laidininko skersmuo
- Tikslinis dažnių diapazonas ir sklidimo kelias
Optimalus kampas nėra universali fiksuota vertė. Jis priklauso nuo kiekvienos pusės elektrinio ilgio ir norimo pagrindinio spindulio aukščio bei azimuto krypties.
1 pav. Pagrindinė horizontalios rombo formos antenos su nutraukta jungtimi konfigūracija.
Kaip veikia rombinė antena?
Kiekviena rombo pusė veikia kaip ilgo laido spinduliuotojas. Srovei sklindant laidininkais, kiekviena laido atkarpa sukuria kryptingą spinduliuotės komponentę.
Kai antenos matmenys ir kampai tinkamai parinkti, keturių pusių skleidžiami laukai sustiprina vienas kitą į priekį. Kitomis kryptimis kai kurie lauko komponentai iš dalies panaikina vienas kitą. Bendras rezultatas yra gana siauras pagrindinis spindulys išilgai rombo įstrižainės.
Galinis rezistorius atlieka svarbų vaidmenį. Sugerdamas energiją, pasiekiančią tolimąjį galą, jis sumažina srovės atspindį ir neleidžia ant laidininkų susidaryti stipriai stovinčiai bangai. Tai padeda antenai išlaikyti stabilesnę varžą ir spinduliuotės charakteristikas gana plačiame dažnių diapazone.
Kompromisas yra efektyvumas. Dalis siųstuvo galios galinės rezistoriaus paverčiama šiluma, o ne spinduliuojama. Todėl antenos konstrukcijai reikalinga kryptingumo, pralaidumo, impedanso stabilumo ir spinduliuotės efektyvumo pusiausvyra.
Dažnių diapazonas ir elektrinis dydis
Tradicinės pilno dydžio rombinės antenos yra labiausiai susijusios su aukšto dažnio ryšiu. Šiais dažniais antenos šonai dažnai būna kelių bangos ilgių ilgio, todėl konstrukcija gali sukurti didelį kryptinį stiprinimą.
Rombinė antena nėra apibrėžta vienu fiksuotu dažnių diapazonu. Jos matmenis teoriškai galima pritaikyti skirtingiems dažniams, tačiau esant žemesniems dažniams struktūra tampa itin didelė, o esant aukštesniems dažniams reikia griežtesnių mechaninių tolerancijų.
Kompaktiškos rombinės ir rombinės kilpos struktūros taip pat gali būti naudojamos VHF, UHF arba mikrobangų dažniuose. Tačiau šios mastelio keitimo konstrukcijos gali turėti skirtingas maitinimo, poliarizacijos ir spinduliuotės charakteristikas, palyginti su tradicine užbaigta HF rombine antena.
2 pav. Kompaktiškos rombo formos antenos struktūros, skirtos aukštesnio dažnio priėmimui, pavyzdys.
Užbaigtos ir neužbaigtos rombinės antenos
Užbaigta rombinė antena paprastai sukuria vienakryptį spinduliuotės modelį. Didžioji dalis naudingos spinduliuotės nukreipiama iš tiekimo taško link galinio galo.
Jei apkrovos rezistorius pašalinamas, srovė atsispindi nuo atvirojo galo. Tuomet antena sukuria stipresnę stovinčiosios bangos komponentę ir gali sukurti dvikryptį modelį, kuriame pagrindinė spinduliuotė sklinda dviem priešingomis kryptimis.
Neapribota konfigūracija gali padėti išvengti galios nuostolių užbaigimo rezistoriuje, tačiau jos įėjimo varža ir spinduliavimo modelis paprastai labiau kinta priklausomai nuo dažnio. Ji taip pat gali turėti prastesnį priekinio ir galinio signalo santykį ir mažiau nuspėjamą plačiajuosčio ryšio elgseną.
Spinduliuotės modelis ir poliarizacija
Užbaigtos rombinės antenos spinduliavimo modelį apibūdina priekinė pagrindinė skiltis ir kelios šoninės skiltys. Tiksli spindulio kryptis ir plotis priklauso nuo šoninio ilgio, rombo kampo, įrengimo aukščio, veikimo dažnio ir žemės sąlygų.
Padidinus elektrinio pluošto ilgį, galima pagerinti kryptingumą, tačiau taip pat gali atsirasti papildomų šoninių skiltelių. Šios nepageidaujamos skiltelės gali spinduliuoti energiją nenumatytomis kryptimis ir sumažinti pagrindinio spindulio praktinį pranašumą.
Horizontaliai sumontuota rombo formos antena pirmiausia yra horizontaliai poliarizuota pagrindine spinduliuotės kryptimi. Tačiau visas trimatis raštas taip pat gali turėti vertikalios poliarizacijos komponentų, ypač šoninėse skiltyse ir kryptimis, nukreiptomis nuo pagrindinės ašies.
3 pav. Iliustracinis vienakryptės užbaigtos rombinės antenos spinduliavimo modelis.
Maitinimo ir impedanso suderinimas
Rombinė antena paprastai yra subalansuota konstrukcija su gana didele įėjimo varža. Ji dažnai maitinama naudojant subalansuotą perdavimo liniją arba tinkamą varžos transformatorių ir baluną.
Kai naudojamas koaksialinis kabelis, perėjimas tarp nesubalansuotos maitinimo linijos ir subalansuotos antenos turi būti kruopščiai suprojektuotas. Netinkamas suderinimas gali padidinti atspindėtą galią, sukelti bendrojo režimo srovę ir iškreipti numatytą spinduliuotės modelį.
Inžinieriai turėtų įvertinti:
- Įėjimo varža
- Grąžinimo nuostoliai ir VSWR
- Nutraukiamoji varža
- Į priekį stiprinimas
- Priekinės ir galinės ašies santykis
- Spindulio kryptis
- Šoninės skilties lygis
- Poliarizacija
- Galios valdymas
Didelės galios perdavimo sistemoms galinis rezistorius turi turėti galimybę saugiai išsklaidyti didelę radijo dažnių galią.
Privalumai
Pagrindiniai rombinės antenos privalumai:
- Santykinai platus veikimo pralaidumas
- Naudingas kryptinis stiprinimas
- Stabili varža, kai tinkamai užbaigiama
- Paprasta vielos pagrindu pagaminta konstrukcija
- Tinka tolimojo nuotolio HF jungtims
- Geba valdyti didelę siųstuvo galią su atitinkamais komponentais
- Platesnei aprėpčiai arba krypties perjungimui galima išdėstyti kelias rombo formos antenas
Apribojimai
Pagrindiniai jo apribojimai:
- Reikalingas didelis įrengimo plotas
- Reikalingos kelios aukštos atraminės konstrukcijos
- Dalis RF galios prarandama užbaigimo rezistoriuje
- Gali sukelti reikšmingas šonines skiltis
- Našumui įtakos turi aukštis ir žemės sąlygos
- Mechaninė priežiūra gali būti sudėtinga
- Netinka daugumai kompaktiškų ar mobilių platformų
Tipinės taikymo sritys
Rombinės antenos istoriškai buvo naudojamos:
- Didelio nuotolio HF ryšys
- Fiksuoti taškiniai radijo ryšio kanalai
- Trumpųjų bangų priėmimo stotys
- Jonosferos ir dangaus bangų ryšys
- Tarptautiniai ryšių tinklai
- Radijo stebėjimas ir signalų žvalgyba
- Ilgalaidžių ir keliaujančiųjų bangų antenų tyrimai
Nors šiuolaikinės ryšių sistemos dažnai naudoja logaritminio periodinio veikimo antenas, plačiajuosčio ryšio matricas, reflektorines antenas ir elektroniniu būdu valdomas antenų sistemas, rombinė antena išlieka svarbiu antenų teorijos pavyzdžiu.
Tai aiškiai parodo, kaip laidininko ilgis, keliaujančios bangos srovė, geometrinis kampas ir lauko superpozicija gali būti naudojami antenos kryptingumui ir pralaidumui valdyti.
RF MISO teikia antenų ir mikrobangų komponentų sprendimus radijo dažnių (RF) bandymams, ryšiui, radarams, antenų matavimui ir sistemų integravimui. Klasikinių antenų struktūrų, tokių kaip rombinė antena, supratimas padeda inžinieriams įvertinti svarbius parametrus, įskaitant dažnių diapazoną, stiprinimą, poliarizaciją, spindulio plotį, VSWR, šoninės skilties lygį ir spinduliuotės efektyvumą.
Norėdami sužinoti daugiau apie antenas, apsilankykite:
Įrašo laikas: 2026 m. liepos 24 d.
