Kas ir V antena?
AV antena ir virziena stieples antena, ko veido divi vadoši elementi, kas stiepjas uz āru no kopīga barošanas punkta. Skatoties no augšas, abas antenas kājas veido skaidru V veida struktūru.
V antenu var uzskatīt par uzlabotu divu garvadu radiatoru izkārtojumu. Izvēloties atbilstošu kāju garumu un iekļauto leņķi, abu vadu radītais starojums var tikt pastiprināts izvēlētajos virzienos, nodrošinot lielāku virzību nekā viena taisna garvadu antena.
V tipa antenas parasti tiek saistītas ar augstfrekvences sakaru sistēmām, īpaši HF diapazonā. Tomēr to darbības frekvenci nenosaka tikai fiksēta josla. Faktiskā veiktspēja ir atkarīga no katras kājas elektriskā garuma, virsotnes leņķa, barošanas metodes, uzstādīšanas augstuma, apkārtējiem zemes apstākļiem un no tā, vai vadu gali ir atvērti vai noslēgti.
Struktūra un darbības princips
Tipiska V antena sastāv no diviem gariem stieples elementiem, kas savienoti ar balansētu padeves punktu V virsotnē. Strāvas abās kājās tiek ierosinātas atšķirīgi, kas nozīmē, ka tām ir vienāds lielums un pretēji momentānie virzieni padeves punktā.
Katrs vads rada savu starojuma diagrammu. Ja antenas ģeometrija ir pareizi izvēlēta, abu kāju radītās galvenās starojuma daivas pārklājas un apvienojas gar V centrālo asi. Šī lauka pievienošana palielina starojuma intensitāti vēlamajā virzienā un uzlabo antenas virzību.
Aprakstot struktūru, bieži tiek izmantoti divi leņķi:
- Leņķis starp abām antenas kājām ir iekļautais jeb virsotnes leņķis.
- Leņķis starp vienu kāju un centrālo asi ir puse no iekļautā leņķa.
Optimālais leņķis nav universāla fiksēta vērtība. Tas mainās atkarībā no antenas kāju elektriskā garuma un paredzētās darba frekvences.
V formas antenas struktūra ar diviem gariem stieples elementiem un virsotnes leņķi
Rezonanses un terminētās V antenas
V antenas parasti var iedalīt divās konfigurācijās.
Atvērta tipa jeb rezonanses V antena atstaro daļu strāvas viļņa no savu vadītāju galiem. Šīs atstarošanās rada stāvviļņus gar antenas kājām. Šāda veida antena parasti rada divvirzienu starojuma modeli ar spēcīgu starojumu divos pretējos virzienos gar antenas asi.
Terminēta V antena izmanto rezistīvas slodzes abu vadu tālākajos galos. Slodzes samazina strāvas atstarošanos un palīdz uzturēt skrejošā viļņa darbību. Tas var nomākt starojumu pretējā virzienā un radīt virzītāku gala signāla modeli.
Terminētā konstrukcija parasti nodrošina konsekventāku virziena darbību plašākā frekvenču diapazonā, taču daļa RF jaudas tiek izkliedēta terminējošajos rezistoros. Tāpēc antenas projektētājam ir jāatrod līdzsvars starp joslas platumu, virzību, efektivitāti un jaudas apstrādes prasībām.
Frekvenču diapazons un elektriskais garums
Tradicionālās V antenas tiek plaši izmantotas HF diapazonā no aptuveni 3 līdz 30 MHz, jo garie viļņu garumi šajā joslā padara vadu antenu struktūras praktiskas fiksēto sakaru iekārtām.
Tomēr V antenu nosaka tās ģeometrija un elektriskais garums, nevis viens obligāts frekvenču diapazons. Katra kāja var būt pusi viļņa garuma, vienu viļņa garumu vai vairākus viļņu garumus gara atkarībā no nepieciešamā starojuma modeļa un pastiprinājuma.
Palielinoties kāju elektriskajam garumam, antenas virzība parasti var uzlaboties. Vienlaikus var parādīties papildu sānu daivas, un starojuma modelis var kļūt jutīgāks pret frekvenci, uzstādīšanas augstumu, zemes vadītspēju un konstrukcijas pielaidēm.
Starojuma modelis un virzība
Rezonanses V antenas starojuma diagramma parasti ir divvirzienu. Divu vadu elementu radītie lauki apvienojas, veidojot galvenās daivas, kas ir aptuveni vienā līnijā ar V antenas centrālo asi.
Galīgo starojuma modeli nosaka vairāki faktori:
- Katras antenas kājas garums
- Ieskaitīts leņķis starp kājām
- Darbības frekvence
- Barošanas punkta pretestība un saskaņošana
- Uzstādīšanas augstums virs zemes
- Vada diametrs un vadītāja zudumi
- Atvērta vai pārtraukta konfigurācija
Palielinot antenas kājiņas garumu, var panākt lielāku virzību, taču tas var arī radīt spēcīgākas sānu daivas. Šī iemesla dēļ antenas pastiprinājumu nevajadzētu aplūkot atsevišķi no staru kūļa platuma, sānu daivu līmeņa, priekšējās un aizmugurējās attiecības un impedances veiktspējas.
Rezonanses V antenas divvirzienu starojuma modelis
Barošanas un impedances saskaņošana
Tā kā V antena parasti ir balansēta vada struktūra, to parasti baro ar balansētu pārraides līniju. Ja tiek izmantots koaksiālais kabelis, var būt nepieciešams piemērots baluns vai saskaņošanas tīkls, lai samazinātu kabeļa kopējā režīma strāvu un saglabātu simetrisku starojuma modeli.
Ieejas impedance mainās atkarībā no kājas garuma, virsotnes leņķa, darba frekvences, uzstādīšanas augstuma un tuvumā esošajām konstrukcijām. Pareiza impedances saskaņošana ir svarīga, lai samazinātu atstaroto jaudu un panāktu stabilu sistēmas darbību.
Praktiskajā antenu izstrādē inženieri parasti novērtē atstarošanas zudumus, VSWR, starojuma modeli, pastiprinājumu, polarizāciju un efektivitāti, pirms galīgās antenas ģeometrijas izstrādes.
V antenu priekšrocības
V antenai ir vairākas praktiskas priekšrocības:
- Vienkārša stiepļu konstrukcija
- Augstāka virzība nekā vienam garvada elementam
- Salīdzinoši zemas ražošanas izmaksas
- Piemērots lielām fiksētām HF instalācijām
- Elastīgs kāju garums un virsotnes leņķa dizains
- Pieejams rezonanses un skrejošo viļņu konfigurācijās
Dizaina ierobežojumi
V antenām ir arī vairāki ierobežojumi:
- Zemākās frekvencēs tiem nepieciešama ievērojama uzstādīšanas vieta.
- Rezonanses versijas var radīt spēcīgus stāvviļņus.
- Garas antenas kājas var radīt ievērojamas sānu daivas.
- Veiktspēja var ievērojami mainīties atkarībā no frekvences.
- Zemes apstākļi un uzstādīšanas augstums var ietekmēt starojuma modeli.
- Noslēgtās versijas daļēji zaudē efektivitāti, jo jaudu absorbē slodzes.
Tipiski pielietojumi
V antenas tradicionāli tiek izmantotas:
- HF punkta-punkta radiosakari
- Īsviļņu raidīšanas un uztveršanas stacijas
- Tālsatiksmes fiksēto sakaru savienojumi
- Radio uzraudzības un signālu uztveršanas sistēmas
- Komunikācijas pētījumi un antenu izglītība
- Virziena stieples-antenas eksperimenti
- Avārijas un attālo zonu sakaru sistēmas
Inženiertehniskā nozīme
Lai gan mūsdienu sakaru sistēmās arvien vairāk tiek izmantoti kompakti antenu bloki, ragu antenas, platjoslas antenas un elektroniski vadāmas antenu sistēmas, V antena joprojām ir svarīgs modelis antenu teorijā.
Tas skaidri parāda, kā vadītāja garums, strāvas fāze, antenas ģeometrija un lauka superpozīcija ietekmē pastiprinājumu un starojuma virzienu. Šo attiecību izpratne ir vērtīga, pētot sarežģītākas antenu struktūras, tostarp fāzētu antenu blokus, platjoslas mērījumu antenas, virziena mikroviļņu antenas un antenu testa sistēmas.
RF MISO izstrādā antenu un mikroviļņu risinājumus RF testēšanai, mērīšanai, komunikācijai, radariem un sistēmu integrācijas lietojumprogrammām. Pamatīga izpratne par antenu pamatstruktūrām palīdz inženieriem izvēlēties piemērotus produktus un novērtēt galvenos parametrus, piemēram, pastiprinājumu, polarizāciju, staru kūļa platumu, pretestību un starojuma modeli.
Lai uzzinātu vairāk par antenām, lūdzu, apmeklējiet:
Publicēšanas laiks: 2026. gada 10. jūlijs
