Универсальные антенны
Бывают ситуации, когда только одна антенна должна обслуживать несколько диапазонов
Бывают ситуации, когда только одна антенна должна обслуживать несколько высоких частот. Например, на борту судна и в зданиях не только должно быть достаточно одной антенны, но могут существовать физические ограничения в форме и расположении антенны.
Очевидно, что в таких случаях необходимо идти на серьёзные компромиссы в эксплуатационных характеристиках. Одна антенна, используемая для нескольких различных рабочих частот, прежде всего означает, что диаграмма направленности для каждой частоты будет разной - часто значительно разной. На некоторых частотах диаграммы направленности излучения могут быть очень неблагоприятными для связи в желаемом направлении.
Некоторые пользователи восполняют этот недостаток излучения, используя относительно высокую мощность. По мере того, как пространство спектра становится более ценным, этот неэффективный способ станет менее приемлемым, поскольку он создаёт больше помех, чем правильно спроектированная система.
Одна антенна, используемая для нескольких частот, также имеет характеристику сильно отличающихся входных сопротивлений, так что не может быть универсального соответствия импедансов. Это требует переключения отдельных сетей согласования импедансов для каждой частоты или перенастройки цепей связи для каждой частоты.
Рис. 1. Регулируемый двухпроводной загнутый диполь
Когда требуется обслуживание в фиксированной точке или вдоль фиксированного направления, двойной диполь полезен, потому что, по крайней мере, максимальная напряжённость поля всегда излучается в том же направлении, когда частота изменяется в диапазоне более чем от 2 до 1. Однако вертикальный угол луча будет меняться с частотой, если физическая высота остаётся фиксированной.
На рисунке 2 представлена очень полезная форма простой антенны, которую можно использовать в диапазоне частот от 2 1/2 до 1. При необходимости для каждой рабочей частоты в этом диапазоне можно использовать другую согласующую заглушку или другое устройство согласования импеданса. Достоинством системы является то, что диаграмма направленности излучения сохраняет постоянное направление, перпендикулярное антенне, во всём диапазоне, хотя ширина луча диаграммы направленности изменяется. Когда для дневных и ночных частот на заданном фиксированном тракте необходимо использовать одну антенну, эта антенна полезна.
Их размеры рассчитаны так, чтобы каждая сторона от центра имела длину около 225 градусов при самой высокой желаемой рабочей частоте, что обеспечивает распределение тока и диаграмму направленности, показанные на рис. 2C. При немного более низкой частоте длина каждой стороны от центра будет составлять половину длины волны, а система, как показано на рис. 2B, представляет собой два коллинеарных синфазных диполя.
Рис. 2. Двойные диполи и приблизительные схемы
При частоте, равной половине этого последнего значения, система превращается в единый полуволновой диполь с центральным питанием, как показано на рис. 2А. При ещё более низкой частоте антенна была бы электрически короче половины длины волны, а её диаграмма направленности представляла бы собой касательную окружность.
Антенны типа бегущей волны, такие как ромбические или инвертированные V, могут быть настроены таким образом, чтобы иметь относительно равномерное входное сопротивление в широком диапазоне частот, но диаграмма направленности излучения меняется в зависимости от частоты. При применении этих антенн необходимо позаботиться о том, чтобы изменение диаграммы направленности зависело от частоты приемлемым образом, чтобы обеспечить желаемое обслуживание без чрезмерных компромиссов и без необходимости использования чрезмерной мощности.
Автор: E.A. Laport
