7.4.4 Ромбические антенны

Ромбическая антенна, показанная на рисунке 7.45, состоит из горизонтальных проводов (1-4), образующих стороны ромба.

Рисунок 7.45 – Принципиальная схема ромбической антенны

Генератор подключается к началу проводов 1,3 с помощью фидера, имеющего волновое сопротивление такой же величины, как у самой антенны: Z_вф=Z_ва=600...700Ом. Концы 2, 4 проводов замкнуты на сопротивление R_н=Z_ва. Провода ромба интенсивно излучают радиоволны, а оставшаяся мощность, достигнув нагрузки R_н, поглощается ею без отражения. Все это обеспечивает режим бегущих волн в проводах ромбической антенны.

Рассматриваем каждый провод ромба как непрерывную прямолинейную систему диполей Герца. Если l_А»λ, то можно пренебречь направленностью диполя Герца по сравнению с направленностью интерференционного множителя . Тогда первый максимум излучения провода окажется в направлении ,

. (7.62)

Острый угол ромба выбирается равным 2φ_1макс с тем, чтобы лучи а₁, а₂, а₃, а₄ всех четырех проводов совпадали по форме и направлению. При этом условии ромбическая антенна обладает направленностью, максимум которой направлен по большей диагонали ромба.

Обозначается ромбическая антенна РГ , где Ф – половина тупого угла ромба в градусах; и h'=h/λ₀ - относительные длина одного провода и высота подвеса антенны.

Конструкция простой ромбической антенны. Обычно каждую сторону ромба составляют из двух проводов, которые расходятся к вершине тупого угла и сходятся у вершины острого (рисунок 7.46).

Рисунок 7.46 – Конструктивное выполнение простой ромбической антенны

Это позволяет компенсировать уменьшение погонной емкости, обусловленное удалением проводов 1, 4 и 2, 3 друг от друга, и таким образом сохранить постоянным волновое сопротивление антенны по ее длине.

В приемных антеннах поглощающее сопротивление - непроволочное или изготовленное из тонкого провода (безреактивное), а в передающих антеннах - это линия длиной в сотни метров, изготовленная из хромоалюминиевой (фехрали) или стальной («железная линия») проволоки. Поглощающаяся линия располагается на невысоких столбах вдоль большой диагонали ромба. Материал и размеры поглощающей линии выбираются с учетом того, что в ней теряется до 20-40% мощности, подводимой к антенне.

Преимущества антенн типа РГ:

1. При достаточно большой длине провода (l>4λ) изменение длины волны не меняет существенно угол φ_1макс направление максимального излучении ромбической антенны сохраняется постоянным в широком диапазоне волн. Удовлетворяется и второе условие образования диапазоной антенны: хорошее согласование фидера и антенны, которое достигается независимостью входного сопротивления от частоты.

2. В ромбической антенне исключено увеличение напряжения и тока на отдельных участках проводах, имеющих место в антеннах с использованием стоячей волны тока. Отсюда вытекает дополнительное преимущество ромбической антенны: повышенная допустимая мощность излучения.

3. Ромбическая антенна очень проста и удобна в эксплуатации и имеет сравнительно малую высоту (до 50 м).

Недостатки:

1. Высокий уровень боковых лепестков. На рисунке 7.45 видно, что даже основные лепестки (b’, b’’, G’, G’’) ДН отдельных проводов ромба образуют боковое лепестки ДН всей антенны. Значительные потери энергии в боковых направлениях снижают D₀. Для ромбической антенны обычных размеров .

2. Низкий КПД - 60-80%, так как в поглощающем сопротивлении R_в теряется 20...40% входной мощности. Соответственно получается невысоким и коэффициент усиления антенны . Г.З.Айзенберг предложил более совершенную ромбическую антенну - двойную (рисунок 7.47).

Рисунок 7.47 – Двойная ромбическая антенна

Ее обозначение РГ . Она состоит из двух одинаковых ромбов 1234 и 1’2’3’4’, которые смещены в горизонтальной плоскости (по малой диагонали ромба) на 0,8λ₀ и включены параллельно у входных зажимов ab, а’b’. Тогда поля наиболее значительных боковых лепестков ДН этих ромбов оказываются в противофазе и ослабляются, а это повышает КНД.

Синфазные многовибраторные антенны применяются в КВ диапазоне только в качестве радиовещательных передающих. Для радиосвязи отдают предпочтение ромбическим антеннам как более простым, экономичным и широкополосным. Например, для антенн РГД , применяемых на трассах длиной 2000...4000 км, номинальная длина волны λ₀= 12,5м и рабочий диапазон λ = 10,7... 17,5 м.