Ikkala tarmoqli pichoqli antenna - Dual-band blade antenna

Yaponiyada harbiy samolyotda pichoq antennasi. Bu ikki tarmoqli emas.

A ikki tarmoqli pichoqli antenna, bir turi pichoq antennasi, a monopol qamchi antennasi samolyotning tashqi tomoniga pichoq shaklida o'rnatilgan aerodinamik qoplama uning havo tortishini kamaytirish uchun. Tomonidan ishlatiladi avionika radioaloqa tizimlar. Ikkala tarmoqli turi har xil yo'nalishda samarali qamrab olish uchun "tekislik va uyalar" dizaynidan foydalanadi, shunda u ikki xil rejimda ishlashi mumkin. radio guruhlari.

Kirish

Odatda monopol antenna bor ko'p yo'nalishli nurlanish naqshlari; antenna o'qiga perpendikulyar bo'lgan barcha azimutal yo'nalishlarda teng radio quvvatini chiqaradi, signal kuchi balandlikka ko'tarilish bilan kamayadi bekor (nol nurlanish kuchining nuqtasi) zenitda.

Monopol antennani a dipolli antenna bu erda dipolli antennaning bir uchi endi ushbu monopol antenna uchun er tekisligiga aylanadi. Ushbu kontseptual fikrlash yo'li bilan monopol antennadan chiqadigan nurlanish shu kabi dipolli antennaning yarmida mavjud degan xulosaga kelish oson. Shuning uchun maksimal daromad odatdagi dipolning maksimal daromadidan ikki baravar ko'p yoki 3 dB qo'shimchadir. Shuning uchun monopolli antenna uchun maksimal nominal qiymati taxminan 5,15dBi ni tashkil qiladi.

Shtutsman buni qisqacha quyidagicha bayon qiladi:

... A monopol markazi besleme nuqtasida ikkiga bo'lingan va er tekisligiga qarshi oziqlangan dipol ...^[1]

Ushbu maqola ikkita tarmoqli pichoqli monopollarning bir turini qamrab oladi. Bu monopol ichidagi teshik. Hisoblash elektromagnit modellashtirish (CEM) kontseptual tushunish uchun operatsiyalarning ba'zi grafikalarini berish uchun ishlatiladi.

Ikkala tarmoqli ikkita rejimda ishlaydi Ohm qonuni asosida ishlaydi V = IR bu erda V = kuchlanish, I = oqim va R = qarshilik.

Nazariya

Monopollar

Monopol tenglamalarini tekshirish orqali erishish mumkin dipolli antenna barcha diafragma antennasi bilan taqqoslaganda barcha nurlanish hajmning yarmida sodir bo'lishini biladigan hosilalar. Bu quyidagi tenglamalarga olib keladi:

Direktivlik

${displaystyle D_ {mono} = {frac {4pi} {Omega _ {A, mono}}} = 2D_ {dipole}}$^[1]

Bu to'g'ridan-to'g'ri daromadning ta'rifi bilan dipolga nisbatan ilgari aytilgan maksimal daromad munosabatlariga olib keladi ${displaystyle G = epsilon D}$ qayerda ${displaystyle epsilon}$ antennaning nurlanish samaradorligi.

Empedans

${displaystyle Z_ {A, mono} = {frac {1} {2}} Z_ {A, Dipole}}$^[1]

Radiatsiyaga chidamlilik

${displaystyle R_ {r, mono} = {frac {1} {2}} R_ {r, mono}}$^[1]

Bog'langan qismning 1-qismida ko'rinib turganidek nurlanish qarshiligi maqola.

Blade antennalari

Pichoqli antenna - kengroq tarmoqli monopolni yaratishga urinish (ingichka simli monopol bilan taqqoslaganda). Ko'pincha pichoq antennalari mavjud trapezoidal shaklida. Ushbu shaklga o'zgartirishlar kiritilgan aerodinamik yanada kengroq tarmoqli ishlashga erishish uchun maqsadlar va chiziqlar kiritildi. Ushbu turdagi monopol antenna odatda aviatsiya uchun ishlatiladi VHF va UHF chastota diapazoni.

Qo'shimcha ma'lumot olish uchun Antenna muhandisligi bo'yicha qo'llanma.^[2]

Slot antennalari

A uyasi antenna qarama-qarshi qutblanishga ega dipol sifatida qaralishi mumkin. Buning sababi, elektron maydonning yo'nalishini uyaning eng kichik chiziqli o'lchamlari bo'yicha belgilaydigan odatiy ozuqa. Vertikal yoki gorizontal slot antennani uning komplektiga (dipol) "tarjima qilish" uchun quyidagi tenglamalardan foydalanish mumkin:

${displaystyle E_ {heta s} = H_ {heta c} qquad E_ {phi s} = H_ {phi c} qquad H_ {heta s} =, - {frac {E_ {heta c}} {eta _ {o} ^ {2}}} qquad H_ {phi s} =, - {frac {E_ {phi} c} {eta _ {o} ^ {2}}}}$^[3]

Bu erda S pastki ekrani ekrandagi ochilishni va C pastki belgisi uning to'ldiruvchisini (dipol) bildiradi. Bunga qo'chimcha, ${displaystyle eta = {sqrt {frac {mu} {epsilon}}}}$ qayerda ${displaystyle mu}$ bu murakkab o'tkazuvchanlik va ${displaystyle epsilon}$ bu murakkab o'tkazuvchanlik ichiga nur sochadigan muhit. Bu cheksiz vositani o'z ichiga oladi. Bunga qo'shimcha ravishda, barcha slot tenglamalari ekranning qalinligini to'lqin uzunligidan ancha kam deb qabul qiladi (${displaystyle <{frac {lambda} {10}}}$). Agar ular haqiqat deb hisoblanmasa, chekka va rejimlarning mavjudligini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi.

Bu bilan belgilanadi Kabinetning printsipi va Booker's Extension bu printsipni yanada kengaytirib, qutblanishni o'z ichiga oladi. Babinet printsipidagi oddiy tenglamalar muallif kiritgan bog'langan sahifada keltirilgan.

Ikkita tarmoqli antennalar

Ikkita tarmoqli antennalar yangi g'oya emas. Bir necha yillar davomida ko'plab ishlab chiqaruvchilar ikkita alohida diapazonda ishlaydigan antennalarni yaratish uchun bir nechta elementlarni birlashtirdilar (buni chastota mustaqil antennalari bilan aralashtirib yubormang, masalan log-davriy antenna ).

Ikkita tarmoqli pichoqli antennani yaratish usullaridan biri bu pichoq antennasida kamroq yoki buyurtma bo'yicha bo'lak yaratishdir. ${displaystyle {frac {lambda} {10}}}$ shuning uchun pastki chastota uyani "ko'rmaydi" (bu to'xtab qolish tufayli yuzaga kelgan bezovtalikning ${displaystyle {frac {lambda} {10}}}$ tuzilishda ahamiyatsiz).

Hisoblash elektromagnit modellashtirish (CEM)

Hisoblash elektromagnit modellashtirish (CEM) antenna naqshini raqamli hisoblash uchun turli usullardan foydalanadi.

O'qimagan ko'zga bu ahamiyatsiz jarayon bo'lib tuyulishi mumkin. Garchi, ba'zi izlanishlar va fikrlar natijasida, barcha mahalliy tuzilmalar nurlanish naqshiga aks etishi, yutilishi, sinishi, sochilishi yoki nurlanish strukturasining bir qismi bo'lishiga ta'sir qiladi. Mahalliy bo'lmagan ba'zi bir tuzilmalar, shuningdek, blokirovka va "qayta nurlanish" kabi narsalarni keltirib chiqaradi. Shuni hisobga olgan holda hisoblash noqulay bo'lishi mumkin.

CEM-da bir nechta algoritmlar mavjud. Ular qatoriga momentlar usuli (MoM), cheklangan elementlar usuli (FEM) va yagona diffraktsiya nazariyasi (UTD) kiradi. Ushbu usullardan bo'sh joyda foydalanadigan dasturiy ta'minot paketlarining ikkita misoli FEKO va WIPL-D. Bu erda keltirilgan misollar WIPL-D-dan olingan. Iltimos, esda tutingki, ushbu dasturiy ta'minot paketlarini jarayonni tushunadigan va hisoblab chiqilgan haqiqiymi yoki modeldagi xato va kiritilgan ma'lumotlar yolg'on chiqish ma'lumotlarini hosil qilganligi to'g'risida qaror qabul qila oladigan kishi tomonidan ishlatilishi kerak (eski chiqindilar axlatga teng bo'ladi) .

Ikkala tarmoqli pichoqli antenna misoli

Ushbu misolda 460 MGts va Biotibbiyot telemetriyasi uchun taxminiy chastota uchun dizayn ishlatiladi GPS bitta to'plamdagi L1 chastotasi (1575.42 MGts) (bitta antennani aytishga ikkilanaman, chunki ikkita radiusli element mavjud, ular uchun mos keladigan ikkita balun kerak). Iltimos, yodda tuting, bu hech qanday elektr uzatish liniyasiga to'g'ri kelmaydi. Shuning uchun dizayn foydalanish uchun amaliy bo'lmaydi. Bu faqat namoyish qilish uchun.

Quyida simulyatsiya uchun ishlatilgan oddiy narsalarni ko'rasiz. Yer tekisligi ikki baravarga teng to'lqin uzunligi 460 MGts chastotada.

Simulyatsiya uchun ishlatiladigan model

Quyida L1 da gorizontal nurlanish naqshlarini pichoq va tirqish uchun taqqoslash keltirilgan. Slot 8-raqamli dipol naqshini yaxshi daromad bilan namoyish etadi. Pichoq hali ham porlayotgan bo'lsa-da, daromad kamroq bo'ladi va naqsh nollarni yaratishda juda yaxshi bo'ladi. Iltimos, e'tibor bering, kattaroq rasm uchun har bir sarlavhadagi havolaga o'ting yoki shunchaki rasmni bosing (agar siz rasmni bosganingizda yanada sifatli bo'ladi).

• L1 gorizontal nurlanish naqshlari
• 

  L1 dagi uyaga gorizontal qutblanish nurlanish namunasi Havola.

• 

  L1 da pichoq uchun gorizontal qutblanish nurlanish namunasi Havola.

Ikkala elementning qutblanishiga ham e'tibor qaratiladi. Yuqorida aytib o'tilganidek, uyaning qutblanishi, odatda, eng kichik chiziqli o'lchov bo'ylab joylashganligi bilan bog'liq. Shunday qilib, bu teshik er tekisligiga nisbatan gorizontal ravishda qutblangan va pichoq er tekisligiga nisbatan vertikal ravishda qutblangan.

• L1 vertikal nurlanish naqshlari
• 

  L1-dagi slot uchun vertikal polarizatsiya nurlanish naqshlari Havola.

• 

  L1 da pichoq uchun vertikal polarizatsiya nurlanish namunasi Havola.

Bu erda biz 460 MGts uchun vertikal ravishda qutblangan radiatsiya naqshlarini yoki Vpolni ko'rib turibmiz.

• 460MHz vertikal nurlanish naqshlari
• 

  460 MGts chastotali slot uchun vertikal polarizatsiya nurlanish namunasi Havola.

• 

  460 MGts chastotali pichoq uchun vertikal polarizatsiya nurlanish modeli Havola.

Bu erda taqdim etilgan bo'lsa-da, biz pichoq va uyasi elementlari uchun Hpol nurlanish naqshini ko'rishimiz mumkin.

• 460MHz gorizontal nurlanish naqshlari
• 

  460 MGts chastota uchun gorizontal qutblanish nurlanish namunasi Havola.

• 

  460 MGts chastotali pichoq uchun gorizontal qutblanish nurlanish namunasi Havola.

Xulosa

Oldingi qismga ko'ra, ikkita tarmoqli pichoq antennasi qutblanish xilma-xilligi bilan bir qatorda ikki tarmoqli bo'lishi mumkin. Ushbu misol uchun tanlangan bantlar chastotasi jihatidan nisbatan yaqin bo'lib, bunday qurilmaning kuchini yomon ko'rsatib turibdi, ammo u nima bilan yakunlanishi mumkinligini yaxshi tasvirlaydi. Etarli miqdordagi ko'chmas mulkni hisobga olgan holda, yaxshi qoplama va qarama-qarshi qutblanish bilan juda xilma-xil ikkita guruhni qoplash mumkin.

Bundan tashqari, to'rtburchaklar uyali nurlanish elementining pastki chastotali monopolning nurlanish naqshiga ta'siri ahamiyatsiz ekanligi aniq ko'rsatilgan. Buning sababi, ilgari tilga olingan qoidaga binoan, pichoqning ishlash chastotasining o'ndan biridan kichikroq tutilishi kerak. Shunday qilib, bu chastota uyani "ko'rmaydi".

Ikkita elementni shu tarzda birlashtirib, ishlab chiqarishda xarajatlarni tejash va antennani o'rnatishda ko'chmas mulkni tejash. Yana bir bor ta'kidlash joizki, har bir nurlantiruvchi element har xil besleme tuzilishiga va, ehtimol, har xil mos keladigan tarmoqqa ega bo'lishi kerak.

Adabiyotlar