Счетверенная антенна - Quad antenna

Двухэлементная четырехъядерная антенна, используемая любительское радио станция
Четырехэлементная четырехэлементная антенна любительского радио. Двое работающих над ним мужчин показывают весы. Проволочные петли практически не видны, подвешены на концах скрещенных опор.

А четырехъядерная антенна это тип направленный проводное радио антенна используется на HF и УКВ группы. Как Антенна Яги – Уда («Яги») четверка состоит из ведомого элемента и одного или нескольких паразитические элементы; однако в четырехугольнике каждый из этих элементов является рамочная антенна, который может иметь квадратную, круглую или другую форму. Он используется радиолюбители на любительских диапазонах HF и VHF.

История

Счетверенная антенна - это развитие нескольких изобретений.

  • В 1924 году Моисей Якобсон запатентовал рамочную антенну ромбической формы.[1]
  • В 1938 году Джордж Браун и др. запатентовал рамочную антенну ромбической формы со сторонами четвертьволны.[2]
  • В 1951 г. Кларенс К. Мур, W9LZX, христианский миссионер и инженер в HCJB (коротковолновая миссионерская радиостанция высоко в Андские горы ) разработан и запатентован [3]двухвитковая рамочная антенна, которую он назвал «четырехъядерной». Он разработал эту антенну для решения проблем, вызванных большими корональные разряды при использовании лучевой антенны в разреженном воздухе на больших высотах. Мур описывает свою антенну как «развернутый сложенный диполь». Хотя основным моментом патента Мура была конструкция с двухвитковой одинарной петлей, которая не является сегодня антенной, называемой «четырехъядерной», патент действительно включает упоминание и иллюстрацию двухэлементного однонаправленного «четырехугольника» и описывает время, когда полная волна Была разработана концепция петли:

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение рамочная антенна, имеющая четное количество витков длиной в одну или несколько длин волн вокруг каждого витка в котором практически отсутствуют компоненты напряжения, а существует только напряжение, обусловленное импедансом между соседними контурами.

Летом 1942 года мы взяли с собой около ста фунтов технических справочников во время нашего короткого отпуска в Посораджа, Эквадор, и решили, что с помощью Бога мы можем решить нашу проблему. Там, на полу нашего бамбукового коттеджа, мы разложили все справочники, которые привезли с собой и часами работали над базовой антенной. На наши молитвы, должно быть, был дан ответ, поскольку постепенно по мере того, как мы работали, представление о четырехугольной антенне постепенно росло с появлением новой концепции рамочной антенны, не имеющей концов элементов и сочетающей относительно высокий передающий импеданс и высокое усиление.

В конструкции Мура устранены помехи от коронального разряда. «Конечный эффект», присущий Яги, отсутствует в квадрике, потому что его элементы не имеют концов. Но появились другие преимущества. Более высокий импеданс, упомянутый в приведенной выше цитате, означает меньший ток и, следовательно, меньшие потери в линиях передачи, а коэффициент усиления выше, чем у Yagi.
  • В 1957 году Джеймс Шерифф МакКейг запатентовал то, что мы знаем как «кубическую» (двухэлементную) многодиапазонную четырехканальную антенну.[4]
  • В 1960 году Рудольф Баумгартнер запатентовал швейцарский квадроцикл.[5][6]
  • В 1969 году Вернер Болдт изобрел квадроцикл DJ4VM.[7]
  • В 1971 году Ханс Ф. Рукерт изобрел «Трехдиапазонный кубический четырехугольник с моно-петлей».[8]

Преимущества перед Яги-Уда

Строгие испытания четырехъядерной антенны показали следующие преимущества перед антенной. Антенна Яги – Уда.[9]

Поляризация

Поляризацию легко изменить с вертикальной на горизонтальную.

Многодиапазонная антенна

Проще сконструировать многодиапазонную четырехканальную антенну, чем многодиапазонную антенну Yagi.

Более высокий выигрыш

Двухэлементный квадрацикл имеет почти такое же усиление, как и трехэлементный Yagi: около 7,5 дБ по сравнению с диполем. Точно так же четырехэлементный четырехэлементный четырехэлементный квадратик имеет больший выигрыш, чем трехэлементный Яги. Однако добавление четырехъядерных элементов дает убывающую отдачу. Цитата из Уильяма Орра "В то время как паразитные лучи с двадцатью или тридцатью паразитными директорами являются эффективными антеннами с высоким коэффициентом усиления, может показаться ... что максимальное практическое количество паразитных петлевых элементов для четырехъядерного массива ограничено четырьмя или пятью. »(Орр, стр. 48)

Радиационная стойкость

На радиационную стойкость влияет высота антенны над землей, расстояние между элементами и условия окружающей среды. Однако значения будут выше, чем для Yagi, и более точно соответствуют коаксиальному каналу с сопротивлением 50 Ом.

Высота нижней стрелы

"Двухэлементный трехдиапазонный квад с элементами, установленными всего на высоте 35 футов над землей, даст хорошие характеристики в ситуациях, когда трибанд-яги не будет."[10]

Более короткая стрела

Книга Уильяма Орра[11] показан двухэлементный квадроцикл высотой 10-15-20 метров с длиной стрелы 6 футов 10 дюймов.

Штабелируемый внутри

Взаимодействие между антеннами многодиапазонного квадрокоптера довольно низкое, даже при питании от одной фидерной линии. (Орр, 1959, стр. 63)

Нижний угол излучения

Согласно K0SR[12] ложное утверждение, что квадроциклы «открывают полосу раньше», которое предполагает, что они демонстрируют меньший угол излучения, чем Яги, сохраняется в течение 50 лет, с этим согласны компьютерные модели. Он утверждает, что вертикальные стороны каждого элемента фактически излучают компонент с малым углом.

Недостатки по сравнению с другими антеннами

Пропускная способность

При настройке на максимальное усиление полоса пропускания четырехэлементной четырехэлементной антенны ограничена: отклонение от проектной частоты нарушит баланс паразитных элементов в почти резонансном состоянии. Тем не менее, удлинение управляющих элементов, тем самым жертвуя усилением примерно на 1 дБ, позволяет значительно расширить полосу пропускания.

Обслуживание

Квадроцикл - это трехмерная антенна, поэтому обслуживание может быть затруднено. Даже с опрокидывающейся башней могут потребоваться высокие лестницы или автовышка. Существуют устройства, которые позволяют наклонять башню к земле для работы с кубической антенной, поворотным устройством или башней. Он работает, позволяя четырехугольным петлям поворачиваться в сторону. Когда башня находится в рабочем положении, элементы заблокированы (механизм блокировки приводится в действие силой тяжести).

Рекомендации

  1. ^ Патент США 1747008, Антенна. http://www.google.com/patents/US1747008
  2. ^ Патент США 2207781, Ультравысокочастотная антенна. http://www.google.com/patents/US2207781
  3. ^ Патент США 2537191. http://www.google.com/patents/US2537191
  4. ^ Патент Великобритании 850974. Усовершенствования, касающиеся композитных антенн. http://www.puertobalsillas.com/radio/GB850974A.pdf GB850974A
  5. ^ Патент Швейцарии 384644, Vollgespeiste Richtantenne für Kurz- und Ultrakurzwellen. http://www.puertobalsillas.com/radio/384644.pdf 384644
  6. ^ Die Swiss-Quad-Antenne DL-QTC, 1963/10, стр. 454.
  7. ^ Радиолюбители, август 1969, стр. 41-46
  8. ^ CQ, Януари, 1971, стр. 41-43.
  9. ^ Орр, Вильгельм I и Стюарт Д. Коуэн. (1959). Все о кубических четырехугольных антеннах. Радиопубликации. ISBN  0-933616-03-1, ISBN  978-0-933616-03-5, LCCN 82080282.
  10. ^ ARRL. Антенна ARRL. 17-е издание, глава 12, с. С 12-1 по 12-13.
  11. ^ Орр, Уильям I. (1996). Справочник по ВЧ-антеннам W6SAI. ISBN  978-0-943016-15-3.
  12. ^ ARRL. (Январь / февраль 2008 г.). Журнал национального конкурса. п. 5.

внешняя ссылка