Научная статья на тему 'Экспериментальное Исследование двойной кольцевой антенны'

Экспериментальное Исследование двойной кольцевой антенны Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
411
133
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДВОЙНАЯ КОЛЬЦЕВАЯ АНТЕННА / РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ / BINARY HOOP ANTENNA / THE RESULTS OF EXPERIMENTS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Зотов В. Е., Юдин В. И.

Рассматриваются результаты экспериментальных испытаний двойной кольцевой антенны УКВ диапазона 30-60 МГц. Обсуждается принцип работы антенны на разных частотах диапазона. Приводятся данные об изменении подстроечных емкостей, необходимых для работы в полосе частот 30 60 МГц. Измерены диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости. Обращается внимание, что введение второго кольцевого элемента позволило значительно повысить параметры антенны и достигнуть более равномерных характеристик антенны по рабочему диапазону частот

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE DOUBLE RING ANTENNA

The results of the experimental data obtained in testing binari ring antenna for VHF band 30-60 MHz. Analyzes the principle of two-element ring antenna at different frequencies range. The data on the trimming tanks needed to work in the frequencirange 30 60 MHz. Analyzes the pattern in the horizontal plane. Iintroduction second ring improve antenna parameters and achieve more uniform performance antenna operating frequency range

Текст научной работы на тему «Экспериментальное Исследование двойной кольцевой антенны»

УДК 621.З96

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОЙНОЙ КОЛЬЦЕВОЙ АНТЕННЫ В.Е. Зотов, В.И. Юдин

Рассматриваются результаты экспериментальных испытаний двойной кольцевой антенны УКВ диапазона 30-60 МГц. Обсуждается принцип работы антенны на разных частотах диапазона. Приводятся данные об изменении подстроечных емкостей, необходимых для работы в полосе частот 30 - 60 МГц. Измерены диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости. Обращается внимание, что введение второго кольцевого элемента позволило значительно повысить параметры антенны и достигнуть более равномерных характеристик антенны по рабочему диапазону частот

Ключевые слова: двойная кольцевая антенна, результаты экспериментов

Серьезным недостатком

маловыступающей кольцевой антенны Бойера [1-4] является ее узкополосность.

Экспериментально исследована сдвоенная кольцевая антенна Бойера с круговой диаграммой направленности.

Антенна - резонансная, и перестройка по частоте осуществлялась при помощи переменной емкости установленной в точке, диаметрально противоположной точке питания (рис.1).Кольцевая антенна имеет форму замкнутого кольца, изготовленного из латунной трубки с внешним диаметром & = 8 мм и периметром Ь=ХШ1у2 , где Хщщ- длина волны, соответствующая верхней частоте диапазона 30-60 МГц. Кольцо устанавливалось на высоте Ь = 50 мм над металлическим листом с помощью диэлектрических изоляторов. Квадратный металлического лист, имел размеры 1,5 м х 1,5 м.

Рис. 1. Внешний вид кольцевой антенны с емкостной перестройкой по частоте

Зотов Владислав Евгеньевич - ВГТУ, аспират, e-mail: zo-v@mail.ru

Юдин Владимир Иванович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, тел. (473) 246-44-36

В диапазоне 30-60 МГц коэффициент усиления однокольцевой антенны изменялся, монотонно возрастая с частотой, от минимального значения ~0.18 до максимального значения ~2

(Кутах/Кутт ~ 10). Для сглаживания кривой усиления в диапазоне 30-60 МГц в

конструкцию антенны было внесено второе меньшее по диаметру кольцо, резонирующее на более высокой частоте. Таким образом,

настроив одно из колец на частоту 60 МГц, а второе - на частоту 40 МГц, удалось значительно улучшить характеристики

антенны. Внешний вид антенны с внесенными изменениями показан на рис. 2. Оба кольца изготовлены из одинакового материала, имеют одинаковую высоту подвески Ь = 50 мм и общий индуктивный шлейф.

Рис. 2. Внешний вид двух элементной кольцевой антенны

Двойная кольцевая антенна работает следующим образом. В нижней части рабочего диапазона частот в полосе 30 -40 МГц большое кольцо, настраиваемое в резонанс емкостью Сі, возбуждается значительно интенсивнее малого, поэтому оно в основном и определяет излучение антенны на этих частотах. По мере приближения к 40 МГц емкость Сі постепенно

уменьшается, достигая своего минимального значения. На частотах выше 40 МГц начинает работать внутреннее малое кольцо, настраиваемое конденсатором С2 на частоту 60 МГц. При этом емкость С1 оставалась постоянной, равной С1мин= 5 пФ.

Полученная экспериментально

зависимость величин емкостей С1 и С2 от рабочей частоты показана на рис.3.

Рис. 3. Изменение емкостей Сь С2 антенны по диапазону

Кривая изменения КБВ двойной кольцевой антенны - от 0,63 до 0,9 в диапазоне частот 3060 МГц (рис.4).

Рис. 4. Изменение коэффициента бегущей волны (КБВ) по диапазону

Исследование диаграммы направленности в горизонтальной плоскости показало, что она мало отличается от диаграмм одиночной кольцевой антенны, и близка к

круговой. (рис. 5). Неравномерность

диаграммы направленности можно объяснить влиянием окружающей местности.

Рис. 5. Диаграмма направленности замкнутой кольцевой и двойной кольцевой антенн в горизонтальной плоскости на частоте 45 МГц

Заметное отличие имеет коэффициент усиления двойной кольцевой антенны по сравнению с замкнутой одиночной кольцевой антенной. Благодаря настройке большего кольца в резонанс на частоте 40 МГц неравномерность коэффициента усиления по диапазону значительно уменьшилась; минимальное значение коэффициента усиления поднялось с 0.18 до 0.4.

Измеренные значения коэффициента усиления для замкнутой кольцевой антенны (график 1) и двойной кольцевой антенны (график 2) представлены на рис. 6.УлучшениеКу на нижних частотах диапазона, как говорилось выше, обусловлен

возбуждением большего кольца

(Кущах/КУтт ~ ^)-

Рис.6. Коэффициент усиления замкнутой кольцевой антенны (график 1) и двухэлементной кольцевой антенн (график 2)

Экспериментально проверено, что двойная кольцевая антенна устраняет основной недостаток одиночной замкнутой кольцевой антенны - малый коэффициент усиления на нижнем участке диапазона рабочих частот. Тем не менее, и она имеет свои слабые стороны, прежде всего, двойная кольцевая антенна сложнее в конструктивном отношении. Во-вторых, ввиду появления второго переменного конденсатора усложняется система

автоматической настройки антенны на нужную рабочую частоту.

Литература

1. Boyer J. M. “Hula-Hoop Antennas” // A Coming Trend Electronics, 36 (1963) January, pp 44-46

2. Пат. 3247515. CI. 343-742 США. Low Profile Antenna./Joseph M. Boyer. - Patented Apr. 19, 1966. - Filed Mar. 4, 1963.

3. В.Е. Зотов, В.И. Юдин Исследование антенны Бойера, размещённой на выпуклом объекте // Вестник ВГТУ. Том 7; №9, 2011 г. - Воронеж: ВГТУ, 2011.

4. В.Е. Зотов, В.И. Юдин Исследование замкнутой

кольцевой антенны для УКВ диапазона на модели мобильного объекта // 2011 International Siberian

Conference on Control and Communications SIBCON. -Красноярск: СФУ, 2011. - 465-467 с.

5. Зотов В.Е., Юдин В.И., Испытание замкнутой кольцевой антенны для мобильной связи на реальном объекте. // Вестник ВГТУ. Том 8; №2, 2012 г. -38-40 -Воронеж: ВГТУ, 2012.

Воронежский государственный технический университет

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE DOUBLE RING ANTENNA V.E. Zotov, V.I. Youdin

The results of the experimental data obtained in testing binari ring antenna for VHF band 30-60 MHz. Analyzes the principle of two-element ring antenna at different frequencies range. The data on the trimming tanks needed to work in the frequencirange 30 - 60 MHz. Analyzes the pattern in the horizontal plane. Iintroduction second ring improve antenna parameters and achieve more uniform performance antenna operating frequency range

Key words: binary hoop antenna, the results of experiments

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.