V антенны

V-образные антенны

В V-образной антенне используются два длинных провода, сбалансированных параллельно земле, с взаимной ориентацией, которая заставляет главный лепесток с двух сторон складываться вдоль оси V под некоторым желаемым углом возвышения. Наклон луча с горизонтальной поляризацией зависит от длины стороны, угла, образованного сторонами, а также от высоты над землёй.

V-образные антенны имеют следующие характеристики:

Конструкция проста и экономична.
Электрическая схема проста, когда они питаются от apex.
Высокий коэффициент усиления обеспечивается при относительно низких затратах.
В них используются низкие несущие конструкции, но требуются большие площади.
Ширина горизонтального луча и высота точки главного луча не регулируются отдельно, а взаимно зависят от геометрии решётки.

На рисунке 1 показан вид в плане электрических частей простого горизонтального V, состоящего из двух проводов, подключенных к концам от сбалансированного фидера

РИС. 1. V-образная антенна со стоячей волной

В этой форме возникло бы возбуждение стоячей волны из-за отражений от открытых внешних концов излучающих проводов. Следовательно, эта система была бы двунаправленной.

Угол при вершине имеет значение, несколько меньшее, чем удвоенное значение угла между проводом и максимумом первого конуса излучения (θm) для электрической длины провода.

Чтобы получить однонаправленную V-образную антенну, принцип, показанный на рис. 1а

могут быть нанесены на каждую сторону, как показано на рис. 2, так что получаются бегущие волны.

РИС. 2. V-образная антенна бегущей волны

Следует признать, что геометрия длинных проводов, которая приводит к появлению первых конусов излучения вдоль оси V, не является той, которая полностью устраняет эти же конусы на внешних сторонах проводов. Характерно наличие остаточного внешнего лепестка значительной амплитуды под углом 2θ_m с каждой стороны от оси. Можно уменьшить эти нежелательные лепестки, используя принцип, где второй параллельный провод, размещённый с каждой стороны на надлежащем расстоянии, в шахматном порядке и возбуждённый, выполнит необходимое подавление под углом 2θм от оси. Для системы с бегущей волной эта результирующая конфигурация показана на рис. 3.

Бегущие волны могут быть получены другими методами обрыва проводов таким образом, чтобы избыточная энергия, поступающая на концы, рассеивалась.

РИС. 3. Двойная V-образная антенна бегущей волны

Одним из таких методов является продолжение каждого провода наружу на значительное расстояние, очень близко к земле, после наклона их вниз к земле от самой антенны. Это компромиссная мера, разработанная таким образом, чтобы пропускать очень небольшое излучение от удлинительного провода и в то же время быстро увеличивать его затухание из-за близости к земле. Удлинительные провода могут иметь длину в несколько длин волн, но обязательно такой длины, чтобы затухание составляло около 20 децибел.

Внешние концы могут быть заземлены (обеспечивая статический сток) или оставлены разомкнутыми. Удлинительные провода также могут быть железными для увеличения затухания. В некоторых прошлых применениях вся антенна была наклонена, используя одну высокую опору на вершине V и наклоняя обе стороны к земле до точки, где удлинительные провода могут продолжаться непосредственно над землей.

Простота такой конструкции очень привлекательна с точки зрения затрат, но ее использование должно зависеть от диаграммы направленности в соответствии с требованиями к распространению.

На рисунке 3а представлен изометрический эскиз расположения антенны RCA модели D однонаправленного V-типа, возбуждаемой стоячими волнами.

РИС. 3а. Схема антенны RCA модели D

Одна V действует как отражатель для другой, чтобы получить однонаправленность, горизонтально поляризованную вдоль оси в направлении открытого конца V. В этой конструкции с каждой стороны каждого V используются два провода, расположенные один над другим, синфазные и разнесенные на половину длины волны.

Длина каждого провода равна нечётному числу четвертей длины волны, что обеспечивает заметное уменьшение амплитуд некоторых из второстепенных лепестков. Отражатель возбуждается в квадратурно-фазовом соотношении относительно внутреннего V.

Однонаправленная V-образная антенна может быть изготовлена путём объединения полей двух систем стоячих волн, расположенных в непосредственной близости, одна из которых получается из косинусоидального распределения, а другая - из синусоидального распределения в четвертьфазном соотношении. Это воплощение знакомого принципа Арганда, выраженного:

Геометрические параметры показаны на рис. 4 вместе с элементарной схемой. Нижний V, состоящий из двух проводов, более длинных, чем ведомый V, и использующий регулируемую секцию заглушки на своей вершине, паразитически возбуждается полем ведомого V. Правильная фазировка для достижения квадратурного соотношения между управляемым V и паразитным

РИС. 4. Схема антенны RCA модели G

V достигается регулировкой сечения заглушки на вершине. Эта система известна как антенна RCA модели G.

Edmund A. Laport