Kas ir apgrieztā V antena?
Apgriezta V formas antena ir praktiska centrāli barotas dipola antenas variācija. Tā vietā, lai abus izstarojošos elementus novietotu taisnā horizontālā līnijā, barošanas punkts ir pacelts augstākajā pozīcijā, bet abi antenas balsti ir noliekti uz leju pret zemi.
Skatoties no sāniem, struktūra atgādina apgrieztu burtu “V”, kas devis antenai tās nosaukumu. Šis izkārtojums samazina horizontālo uzstādīšanas vietu un parasti prasa tikai vienu centrālo atbalsta mastu, padarot to pievilcīgu HF sakariem, izvietošanai lauka apstākļos, radio monitoringam un uzstādīšanai vietās, kur ir ierobežota vieta vai atbalsta konstrukcijas.
Lai gan apgrieztās V formas antenas parasti tiek saistītas ar 3–30 MHz HF joslu, to darbības frekvenci nosaka elektriskais garums, nevis viens fiksēts frekvenču diapazons. To pašu pamata ģeometriju var pielāgot vai modificēt citiem RF lietojumiem.
Struktūra un darbības princips
Tipiska apgriezta V formas antena sastāv no diviem aptuveni vienāda garuma vadošiem elementiem, kas savienoti ar balansētu padeves punktu virsotnē. Centrālais padeves punkts ir uzstādīts uz masta, torņa, jumta balsta vai citas nevadošas konstrukcijas, savukārt abu elementu gali ir nolaisti un nostiprināti ar izolatoriem.
Antena parasti ir veidota kā rezonanses dipols. RF strāva ir visspēcīgākā pie padeves punkta un pakāpeniski samazinās virzienā uz atvērtajiem galiem. Abi elementi pārraida pretēju momentānu virzienu strāvas, radot elektromagnētiskos laukus, kas kopā veido antenas kopējo starojuma modeli.
Atšķirībā no skrejošā viļņa antenas, parastā rezonanses apgrieztā V dipola antena atbalsta stāvošā viļņa strāvas sadalījumu. Tāpēc tās veiktspēju spēcīgi ietekmē elementa garums, padeves punkta pretestība, virsotnes leņķis, vadītāja diametrs, uzstādīšanas augstums un apkārtējie objekti.
Virsotnes leņķis un uzstādīšanas ģeometrija
Leņķi starp abām antenas rokām sauc par virsotnes leņķi vai iekļauto leņķi. Parasti praktiskajās konfigurācijās tiek izmantots aptuveni 90° līdz 120° leņķis, lai gan optimālā vērtība ir atkarīga no paredzētās frekvences, impedances, pieejamās vietas un vēlamā starojuma modeļa.
Samazinot virsotnes leņķi, tiek saīsināts horizontālais nospiedums, taču tas arī maina saikni starp abām antenas rokām. Kad rokas tuvojas viena otrai, padeves punkta impedance un rezonanses frekvence var mainīties, un maksimālais pastiprinājums var nedaudz samazināties.
Virsotne parasti jānovieto pēc iespējas augstāk un tālāk no apkārtējām vadošām konstrukcijām. Nav universāla noteikuma, kas noteiktu, ka tai jāpaliek zem vienas ceturtdaļas viļņa garuma. Tā vietā uzstādīšanas augstums jāizvēlas atbilstoši nepieciešamajam pacēluma leņķim, izplatīšanās veidam, pieejamajam atbalstam un zemes apstākļiem.
Vadu galiem jāpaliek arī drošā vietā virs zemes un prom no cilvēkiem, ēkām, elektrolīnijām un metāla priekšmetiem.
Frekvence un elementa garums
Daudzas apgrieztās V antenas ir konstruētas ar kopējo vadītāja garumu, kas pie paredzētās darba frekvences ir tuvu pusei no viļņa garuma. Praksē fiziskais garums bieži tiek nedaudz pielāgots, jo vadītāja diametrs, izolācija, uzstādīšanas augstums, virsotnes leņķis un tuvumā esošie materiāli ietekmē rezonanses frekvenci.
Aptuvenais brīvās telpas viļņa garums ir saistīts ar frekvenci ar:
[\lambda = \frac{c}{f}]
kur:
- (\lambda) ir viļņa garums;
- (c) ir gaismas ātrums;
- (f) ir darba frekvence.
Šis vienādojums sniedz sākotnēju novērtējumu, bet antenas galīgie izmēri parasti jāapstiprina, izmantojot elektromagnētisko simulāciju vai atstarošanas zudumu un VSWR mērījumus.
Radiācijas modelis
Apgrieztas V formas antenas starojuma modelis ir saistīts ar horizontālas pusviļņu dipola starojuma modeli, bet elementu noliekšana uz leju maina trīsdimensiju lauka sadalījumu.
Taisns horizontāls dipols parasti rada maksimālu starojumu vada sānos un dziļas nulles tā galos. Apgrieztā V konfigurācijā lejupvērstie atzari mēdz aizpildīt dažas no šīm nullēm, radot plašāku un bieži vien vienmērīgāku azimuta pārklājumu.
Tāpēc antenu nevajadzētu automātiski raksturot kā vienvirziena. Atkarībā no virsotnes leņķa, augstuma virs zemes, augsnes īpašībām un darbības frekvences horizontālais raksts var būt aptuveni visvirzienu vai saglabāt mērenu virzību uz sāniem.
Arī uzstādīšanas augstumam ir būtiska ietekme uz augstuma modeli. Relatīvi zems HF apgrieztais V var radīt spēcīgu augsta leņķa starojumu, kas var būt noderīgs gandrīz vertikālas krišanas Skywave sakariem. Augstāka uzstādīšana var atbalstīt zemākus pacelšanās leņķus, kas ir piemērotāki sakariem lielākos attālumos.
Polarizācija
Simetriska apgriezta V antena parasti tiek uzskatīta par galvenokārt horizontāli polarizētu, jo horizontālās strāvas komponentes no diviem slīpajiem elementiem viena otru pastiprina.
Tomēr slīpās atzaras rada arī vertikālus lauka komponentus. To ieguldījums ir atkarīgs no virsotnes leņķa, antenas orientācijas, uzstādīšanas augstuma, atstarojumiem no zemes un apkārtējās vides. Šī iemesla dēļ faktiskā polarizācija reālā instalācijā var nebūt pilnīgi horizontāla visos virzienos.
Barošanas un impedances saskaņošana
Tā kā apgrieztā V ir balansēta antena, vēlams to barot ar balansētu pārraides līniju vai izmantot atbilstošu balunu, pievienojot to nebalansētam koaksiālajam kabelim.
Baluns palīdz samazināt kopējā režīma strāvu barošanas līnijā. Bez pienācīgas strāvas kontroles koaksiālais kabelis var kļūt par starojošās sistēmas daļu, mainot antenas impedanci, starojuma modeli, polarizāciju un trokšņa līmeni.
Ieejas impedanci ietekmē:
- Virsotnes leņķis
- Elementa garums un diametrs
- Augstums virs zemes
- Zemes vadītspēja
- Tuvumā esošās struktūras
- Barošanas līnijas izkārtojums
- Darbības frekvence
Pēc uzstādīšanas inženieriem jāizmēra atstarošanas zudumi vai VSWR un, ja nepieciešams, jāpielāgo elementi vai jāpielāgo atbilstības tīkls.
Apgrieztās V formas antenas priekšrocības
Apgrieztā V konfigurācija piedāvā vairākas praktiskas priekšrocības:
- Nepieciešams tikai viens augsts centrālais atbalsts
- Aizņem mazāk horizontālas vietas nekā taisns dipols
- Vienkārša un salīdzinoši lēta konstrukcija
- Piemērots pārnēsājamām un fiksētām instalācijām
- Nodrošina plašu azimuta pārklājumu
- Var tikt izstrādāts vienas joslas vai vairāku joslu darbībai
- Noderīgi HF saziņai un NVIS lietojumprogrammām
Dizaina ierobežojumi
Antenai ir arī vairāki ierobežojumi:
- Padeves punkta impedance mainās atkarībā no virsotnes leņķa
- Pastiprinājums var būt nedaudz mazāks nekā labi uzstādītam horizontālajam dipolam.
- Veiktspēja ir atkarīga no uzstādīšanas augstuma un zemes apstākļiem
- Zemi stiepļu gali var radīt bažas par drošību un zudumiem
- Tuvumā esošās metāla konstrukcijas var izkropļot starojuma modeli
- Rezonanses versijām parasti ir ierobežots darbības joslas platums
- Nepareiza barošanas līnijas maršrutēšana var radīt kopējā režīma starojumu
Tipiski pielietojumi
Apgrieztās V formas antenas parasti izmanto:
- HF radio sakari
- Īsviļņu raidīšanas un uztveršanas sistēmas
- Amatieru radiostacijas
- Ārkārtas un lauka saziņa
- Tuvas vertikālas krišanas Skywave sistēmas
- Radio monitorings un spektra novērošana
- Pārnēsājamas sakaru stacijas
- Antenas apmācība, simulācija un mērījumu eksperimenti
Inženiertehniskā nozīme
Apgrieztā V antena parāda, kā relatīvi nelielas antenas ģeometrijas izmaiņas var ietekmēt impedanci, polarizāciju, pastiprinājumu un starojuma pārklājumu.
Šo attiecību izpratne ir noderīga ne tikai vadu antenu projektēšanā, bet arī platjoslas antenu, ragu antenu, antenu bloku, radaru sistēmu un RF mērīšanas platformu izstrādē un novērtēšanā.
RF MISOnodrošina antenu un mikroviļņu komponentu risinājumus RF testēšanai, sakariem, radariem, antenu mērījumiem un sistēmu integrācijai. Skaidra antenu pamatteorijas izpratne palīdz inženieriem izvēlēties piemērotus produktus un pareizi novērtēt frekvenču diapazonu, pastiprinājumu, polarizāciju, staru kūļa platumu, VSWR un starojuma diagrammas veiktspēju.
Lai uzzinātu vairāk par antenām, lūdzu, apmeklējiet:
Publicēšanas laiks: 2026. gada 17. jūlijs
