Anteny na pasmo CB

Anteny na pasmo CB.

Antena jest bardzo ważnym elementem zestawu nadawczo-odbiorczego. Musi spełnić dwie funkcje, a mianowicie, w czasie nadawania zamienić sygnał z nadajnika na wypromieniowaną falę elektromagnetyczną, natomiast w czasie odbioru przekształcić fale elektromagnetyczne, otaczające antenę na sygnał elektryczny i doprowadzić go do odbiornika. Jest takie powiedzenie: „Najlepszym wzmacniaczem sygnału jest dobra antena,,.

Tak się składa, że niewiele albo nic nie możemy zmieniać przy radiu. Jeśli chodzi o antenę to możliwości są niewyczerpane. Gdy omawialiśmy budowę radia udało się uniknąć zanudzania podstawami fizyki. Teraz się to nie uda. Trochę zatem cierpliwości. Warto.

Podstawowe zależności.

Na rys pokazano dwa sąsiadujące ze sobą przewody zasilane z generatora w.cz. Przyjmijmy, że częstotliwość z jaką pracuje generator wynosi 27 MHz. To znaczy biegunowość napięcia na zasilanych

końcach zmienia się cyklicznie 27 milionów razy na sekundę. Z tą częstością mamy więc tam na przemian napięcie dodatnie i ujemne. Gdyby te przewody były krótkie to w każdej z ich części zmiany napięcia byłyby identyczne jak na wyjściu generatora. A co się stanie gdy przewody z rysunku  będą nieskończenie długie? Odpowiedź jest prosta. Gdyby fala przemieszczała się z nieskończenie wielką prędkością to warunki na początku przewodów i na końcach byłyby identyczne. Ale prędkość fali choć bardzo duża jest jednak ograniczona i wynosi około 300.000 km/s.

Wróćmy na chwilę do generatora. Pełny cykl zmiany napięcia (plus-minus-plus) wynosi 1/27.000.000 sek co oznacza, że w czasie trwania jednego cyklu, zmiana napięcia wymuszona na wejściu przewodów przemieści się w nich jedynie o 11 m. Wynika z tego ważny wniosek. Jeżeli długość przewodów jest porównywalna z długością fali, to warunki w danej chwili na jednym i drugim końcu mogą być zupełnie inne.

Na rysunku widać wykresy rozkładu napięcia i prądu na każdym z przewodów. Jest oczywiste, że niezależnie od tego co się dzieje przy generatorze to na końcu przewodu prąd nie płynie, bo nie ma dokąd, natomiast istnieje zawsze maksymalne napięcie.

Ta właściwość wykorzystana jest do wypromieniowania energii w przestrzeń. Układ przewodów jak na rysunku  jeszcze nie promieniuje, ponieważ powstające pole elektryczne i magantena cb boomerangnetyczne zamknięte jest jakby między tymi przewodami. Sytuacja zmieni się radykalnie gdy zaczniemy wolne końce przewodów rozchylać aż do stworzenia układu jak na rys.

Nie przypadkowo wybraliśmy długość przewodów 1/4 fali, bo po całkowitym rozłożeniu otrzymamy długość wynoszącą dokładnie  1/2 fali. W ten sposób otrzymaliśmy podstawowy układ anteny. Antena taka nazwana została dipolem pół falowym. (dipol = dwa bieguny).

Na rys mamy dipol pół falowy zasilany na środku z zaznaczonym rozkładem napięć i prądów. Jeżeli usuniemy zasilanie i złączymy ramię górne z dolnym to powstanie klasyczny dipol zasilany na końcu. Co jest istotne, nie zmieni to rozkładu napięć i prądów.

 

 

Jest to model historycznie najstarszy. Od dipola półfalowego bierze swój początek większość konstrukcji antenowych. Powyższy rysunek można nazwać drzewem genealogicznym anten. Jeśli przed i za dipolem umieścić elementy zwane reflektorem i direktorem to powstanie z tego antena kierunkowa typu YAGI.

Zamiast dwóch prętów, tworzących dipol pólfalowy, można jeden z nich zastąpić ziemią i otrzymać tak zwany monopol ćwierćfalowy. Można także korzystając z ziemi jako jednego z biegunów otrzymać inne typy anten takie jak dipol pólfalowy oraz 5/8 fali. Ten rodzaj anten znalazł szerokie zastosowanie w instalacjach samochodowych. Z dipola półfalowego powstała także antena zwana bumerangiem. Nazwę swą zawdzięcza charakterystycznemu układowi biegunów. Kolejną mutacją anteny typu Bumerang jest rozwiązanie znane w literaturze jako Triple-Leg. Różnica polega na tym, że ma ona o dwa dolne ramiona więcej niż jej poprzedniczka. Ramiona te są pochylone pod podobnym kątem jak w antenie Bumerang i rozmieszczone co 120 stopni. Anteny uziemione mają bardzo korzystną charakterystykę promieniowania, posiadają jedynie wadę, którą jest konieczność umieszczania ich w sąsiedztwie ziemi. W warunkach miejskich jest to praktycznie niemożliwe. Pogodzenie potrzeby uzyskania dobrej charakterystyki promieniowania oraz chęci umieszczenia anteny wysoko jest możliwe jeżeli zastosujemy antenę typu Ground Piane.

Anteny tego typu są stosowane chyba najczęściej. Dlatego warto im poświęcić nieco więcej uwagi.

Rozwiązanie to zostało opatentowane we Francji w 1933 roku. Istota rozwiązania polega na zastąpieniu ziemi układem prętów zwanych przeciwwagami. Na ogół liczba przeciwwag waha się między 3 a 20. Im jest ich więcej tym lepiej. Najlepiej jest gdy przeciwwagi mają długość mechaniczną zbliżoną do 1/4 fali (około 2,7 m). Unika się wtedy konieczności stosowania cewek kompensacyjnych (straty). Najczęściej spotyka się jednak anteny o skróconych przeciwwagach skompensowane odpowiednią cewką. Rozwiązanie takie choć całkowicie poprawne pod względem elektrycznym ma mniejszą sprawność spowodowaną stratami w cewkach kompensacyjnych.

Pochodną anten Ground Piane są anteny typu J. Antena J składa się z promiennika o długości A oraz ćwierćfalowego układu, służącego do dopasowania impedancji anteny do impedancji kabla. Całkowita długość takiej anteny wynosi 1/2 + 3/4 = 3/4 fali. Antena taka nazywana jest czasem anteną 6/8 fali.

 

Możliwość komentowania jest wyłączona.