2.3 Выбор размеров антенны

Рисунок 2.3 Зависимость КНД и КБВ от l/ для

зигзагообразной антенны.

Кривые, показанные на рис 2.3, характеризуют зависимость КНД и КБВ от отношения l/ в 75-омном кабеле для зигзагообразной антенны. С помощью этих графиков можно построить зигзагообразную антенну, имеющую максимальный КНД на заданной частоте.

Полотно антенны изготавливается обычно из металлических полосок. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с кабелем. Вообще же для полотна зигзагообразной антенны пригодны проводники самого различного профиля – трубки, пластины, уголки и т.п.

Рабочий диапазон зигзагообразной антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера l путем образования дополнительной распределительной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные через максимальную длину волны рабочего диапазона уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников антенны дополнительными проводниками, которые и создают дополнительную емкость.

Для улучшения направленных свойств антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на него, отражает в сторону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны.

Как правило, размеры экрана значительны и фаза отраженного поля зависит. Главным образом, от расстояния S. На практике редко выполняют рефлектор в виде сплошного металлического листа. Чаще всего он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору напряженности электрического поля Е.

Длина проводников зависит от максимальной длины волны рабочего диапазона _макс и размеров активного полотна антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости вектора Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины _макс. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и чем ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачивается в заднее полупространство.

Зигзагообразная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем задний лепесток практически отсутствует. В более широком диапазоне частот диаграмма направленности в вертикальной плоскости становится уже.

По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3…5 мм не превышали 0,05…0,1 - минимальной длины волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Во избежании помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись или касались друг друга.

На величину КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки d_пл активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана. Максимум КБВ бедет при l/=0,29 и почти не зависит от ширины планки. Для оптимального согласования с кабелем в широком диапазоне частот полотно зигзагообразной антенны следует располагать на расстоянии S0,18_макс от экрана. С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого направленные свойства антенн не претерпевают заметных изменений. Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а сточки зрения согласования – увеличивать.

Основные размеры зигзагообразной антенны, предназначенной для работы в метровом диапазоне, приведены в таблице 2.1.

Номера каналов	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Высота полотна антенны	6300	5300	4200	3750	3460	1860	1770	1700	1640	1570	1520	1400
Размер l	2220	1870	1480	1320	1220	650	620	600	580	550	530	490
Ширина полотна d	100	84	64	58	53	28	27	26	25	24	23	22
Расстояние а-б			10-15						7-10
Расстояние от рефлектора S	1140	960	750	680	620	340	320	310	300	280	270	260

Таблица 2.1 Размеры зигзагообразной антенны для приема метровых волн (мм)

Размеры, приведенные в таблице, рассчитаны для максимального усиления на каждом из каналов. Как видно из рисунка 2.3, максимальное усиление имеет место при l/=0.39. Однако, как говорилось ранее, эти антенны являются широкополосными и антенна, рассчитанная на 5-й канал, будет принимать сигналы 1-5-го каналов (в двухкратной полосе частот), а антенна 12-го канала будет принимать сигналы 6-12-го каналов.

Основой для расчета размеров зигзагообразных антенн являются графики на рисунке 2.3. Как видно из рисунка, наилучшее согласование имеет место при l/=0.29. Выбрав в качестве  среднюю длину волны выбранного диапазона (как уже отмечалось антенна хорошо работает в двукратном диапазоне частот), можно определить l.

В дециметровом диапазоне ширину полотна обычно берут около 20 мм. Расстояние S от полотна до рефлектора выбирают равным 0,2. Расстояние а-б берется равным 15 мм. Рассчитанные таким образом размеры зигзагообразных антенн для дециметровых волн приведены в таблице 2.2

Каналы	Средняя длина волны, 	Высота полотна	Размер, l	Расстояние от рефлектора, S
21-40	550	450	160	110
31-50	480	400	140	100
41-60	420	345	122	85

Таблица 2.2 Размеры зигзагообразных антенн для

дециметровых волн (мм)

2.4 Расчет диаграммы направленности и коэффициента усиления антенны