Kas ir rombiskā antena?
Rombveida antena ir virziena stiepļu antena, ko veido četri vadoši elementi, kas izvietoti rombveida struktūrā. To var uzskatīt par divām V veida antenām, kas savienotas viens ar otru, kur viena smailā virsotne tiek izmantota kā barošanas punkts, bet pretējā virsotne parasti ir savienota ar gala rezistoru.
Atšķirībā no rezonanses dipola, pareizi noslēgta rombveida antena galvenokārt darbojas kā skrejošā viļņa antena. Radiofrekvenču (RF) strāva plūst no padeves punkta pa četrām vadu sekcijām uz noslēguma slodzi. Šo sekciju radītie elektromagnētiskie lauki apvienojas, veidojot koncentrētu staru kūli gar romba galveno asi.
Rombiskās antenas kļuva labi pazīstamas tālsatiksmes HF sakariem, jo tās var nodrošināt plašu frekvenču pārklājumu, noderīgu tiešo pastiprinājumu un relatīvi stabilas virziena raksturlielumus. Tomēr to lielais fiziskais izmērs padara tās piemērotākas fiksētām instalācijām, nevis kompaktām sakaru platformām.
Pamatstruktūra
Parastā romba antena sastāv no četriem vienāda garuma vadiem, kas piekārti virs zemes. Kopā šie vadi veido horizontālu rombu ar diviem šauriem leņķiem un diviem neasiem leņķiem.
Antenas viens gals tiek barots, bet pretējais gals ir savienots ar neinduktīvu gala rezistoru. Šis rezistors ir izvēlēts tā, lai tas tuvināti atbilstu antenas struktūras raksturīgajai impedancei un absorbētu atlikušo skrejošā viļņa enerģiju.
Galvenie dizaina parametri ietver:
- Katras stieples sekcijas garums
- Romba asais jeb virsotnes leņķis
- Uzstādīšanas augstums virs zemes
- Barošanas punkta pretestība
- Izslēgšanas pretestība
- Vadītāja diametrs
- Mērķa frekvenču diapazons un izplatīšanās ceļš
Optimālais leņķis nav universāla fiksēta vērtība. Tas ir atkarīgs no katras puses elektriskā garuma un vēlamā galvenā stara elevācijas un azimuta virziena.
1. attēls. Horizontāla rombveida antenas ar terminētu savienojumu pamatkonfigurācija.
Kā darbojas rombiskā antena?
Katra romba puse darbojas kā garvada radiators. Strāvai izplatoties pa vadītājiem, katra vada daļa rada virziena starojuma komponenti.
Ja antenas izmēri un leņķi ir pareizi izvēlēti, visu četru pušu izstarotie lauki pastiprina viens otru virzienā uz priekšu. Citos virzienos dažas lauka komponentes daļēji atceļas. Apvienotais rezultāts ir relatīvi šaurs galvenais stars gar romba garo diagonāli.
Svarīga loma ir terminējošajam rezistoram. Absorbējot enerģiju, kas sasniedz tālāko galu, tas samazina strāvas atstarošanos un novērš spēcīga stāvviļņa veidošanos uz vadītājiem. Tas palīdz antenai saglabāt stabilāku impedanci un starojuma raksturlielumus relatīvi plašā frekvenču diapazonā.
Kompromiss ir efektivitāte. Daļa raidītāja jaudas tiek pārvērsta siltumā gala rezistorā, nevis izstarota. Tāpēc antenas konstrukcijai ir nepieciešams līdzsvars starp virzienjūtību, joslas platumu, impedances stabilitāti un starojuma efektivitāti.
Frekvenču diapazons un elektriskais izmērs
Tradicionālās pilna izmēra rombveida antenas ir visciešāk saistītas ar HF sakariem. Šajās frekvencēs antenas malas bieži vien ir vairākus viļņu garumus garas, ļaujot struktūrai radīt ievērojamu virziena pastiprinājumu.
Rombveida antenu nedefinē viens fiksēts frekvenču diapazons. Tās izmērus teorētiski var pielāgot dažādām frekvencēm, taču zemākās frekvencēs struktūra kļūst ārkārtīgi liela un augstākās frekvencēs tai ir nepieciešamas stingrākas mehāniskās pielaides.
VHF, UHF vai mikroviļņu frekvencēs var izmantot arī kompaktas rombiskas un rombiskas cilpas struktūras. Tomēr šīm mērogojamajām konstrukcijām var būt atšķirīgas barošanas, polarizācijas un starojuma īpašības nekā tradicionālajai terminētajai HF rombiskajai antenai.
2. attēls. Kompaktas rombveida antenas struktūras piemērs augstākas frekvences uztveršanai.
Terminētas un neterminētas rombveida antenas
Terminēta rombveida antena parasti rada vienvirziena starojuma diagrammu. Lielākā daļa lietderīgā starojuma tiek virzīta no padeves punkta uz terminālo galu.
Ja terminācijas rezistors tiek noņemts, strāva tiek atstarota no atvērtā gala. Tad antena attīsta spēcīgāku stāvviļņa komponenti un var radīt divvirzienu rakstu, kurā galvenais starojums ir divos pretējos virzienos.
Neterminētā konfigurācija var novērst jaudas zudumus terminējošajā rezistorā, taču tās ieejas pretestība un starojuma modelis parasti mainās daudz būtiskāk atkarībā no frekvences. Tai var būt arī sliktāka priekšējās un aizmugurējās joslas attiecība un mazāk paredzama platjoslas darbība.
Radiācijas modelis un polarizācija
Terminētas rombveida antenas starojuma modeli raksturo priekšējā galvenā daiva un vairākas sānu daivas. Precīzs stara virziens un stara platums ir atkarīgs no sānu garuma, romba leņķa, uzstādīšanas augstuma, darba frekvences un zemes apstākļiem.
Palielinot elektrisko garumu, var uzlabot virzību, taču tas var radīt arī papildu sānu daivas. Šīs nevēlamās daivas var izstarot enerģiju neparedzētos virzienos un samazināt galvenā stara praktisko priekšrocību.
Horizontāli uzstādīta rombveida antena galvenokārt ir horizontāli polarizēta galvenajā starojuma virzienā. Tomēr pilns trīsdimensiju raksts var saturēt arī vertikālas polarizācijas komponentus, īpaši sānu daivās un virzienos prom no galvenās ass.
3. attēls. Ilustratīva vienvirziena starojuma diagramma ar terminētu rombveida antenu.
Barošanas un impedances saskaņošana
Rombveida antena parasti ir balansēta struktūra ar relatīvi augstu ieejas pretestību. To bieži baro, izmantojot balansētu pārraides līniju vai piemērotu pretestības transformatoru un balunu.
Izmantojot koaksiālo kabeli, rūpīgi jāprojektē pāreja starp nelīdzsvaroto barošanas līniju un balansēto antenu. Nepietiekama saskaņošana var palielināt atstaroto jaudu, radīt kopējā režīma strāvu un kropļot paredzēto starojuma modeli.
Inženieriem jānovērtē:
- Ieejas pretestība
- Atgriešanas zudumi un VSWR
- Izslēgšanas pretestība
- Uz priekšu vērsta pastiprinājuma
- Priekšpuses un aizmugures attiecība
- Stara virziens
- Sānu daivas līmenis
- Polarizācija
- Jaudas apstrādes spēja
Lieljaudas raidīšanas sistēmām gala rezistoram jāspēj droši izkliedēt ievērojamu radiofrekvenču (RF) jaudu.
Priekšrocības
Rombveida antenas galvenās priekšrocības ir:
- Salīdzinoši plašs darbības joslas platums
- Noderīgs virziena pastiprinājums
- Stabila pretestība, ja tā ir pareizi noslēgta
- Vienkārša stiepļu konstrukcija
- Piemērots tālsatiksmes HF saitēm
- Spēj apstrādāt lielu raidītāja jaudu ar atbilstošām komponentēm
- Vairākas rombveida antenas var izvietot plašākam pārklājumam vai pārslēgšanai starp virzieniem
Ierobežojumi
Tās galvenie ierobežojumi ietver:
- Nepieciešama liela uzstādīšanas platība
- Nepieciešamas vairākas augstas atbalsta konstrukcijas
- Daļa RF jaudas tiek zaudēta terminējošajā rezistorā.
- Var radīt ievērojamas sānu daivas
- Veiktspēju ietekmē augstums un zemes apstākļi
- Mehāniskā apkope var būt sarežģīta
- Nav piemērots lielākajai daļai kompakto vai mobilo platformu
Tipiski pielietojumi
Rombiskās antenas vēsturiski ir izmantotas:
- Tālsatiksmes HF sakari
- Fiksēti punkta-punkta radio kanāli
- Īsviļņu uztveršanas stacijas
- Jonosfēras un debesu viļņu sakari
- Starptautiskie sakaru tīkli
- Radio monitorings un signālu izlūkošana
- Garvadu un skrejošo viļņu antenu pētījumi
Lai gan mūsdienu sakaru sistēmās bieži tiek izmantotas logaritmiski periodiskas antenas, platjoslas masīvi, reflektorantenas un elektroniski vadāmas antenu sistēmas, rombveida antena joprojām ir svarīgs piemērs antenu teorijā.
Tas skaidri parāda, kā vadītāja garumu, skrejošā viļņa strāvu, ģeometrisko leņķi un lauka superpozīciju var izmantot, lai kontrolētu antenas virzību un joslas platumu.
RF MISO nodrošina antenu un mikroviļņu komponentu risinājumus RF testēšanai, sakariem, radariem, antenu mērījumiem un sistēmu integrācijai. Izpratne par klasiskajām antenu struktūrām, piemēram, rombveida antenu, palīdz inženieriem novērtēt svarīgus parametrus, tostarp frekvenču diapazonu, pastiprinājumu, polarizāciju, staru kūļa platumu, VSWR, sānu daivas līmeni un starojuma efektivitāti.
Lai uzzinātu vairāk par antenām, lūdzu, apmeklējiet:
Publicēšanas laiks: 2026. gada 24. jūlijs
