في عام 1959 ، نشر العدد 4 من مجلة راديو مقالًا بارزًا لعشاق التليفزيون سيرجي كوزميتش سوتنيكوف حول استخدام هوائيات مزدوجة وثلاثية مربعة للاستقبال التلفزيوني لمسافات طويلة على MV (وفيما بعد على UHF).
الخصائص الهائلة المعلنة من 10-12 ديسيبل للمربع المزدوج و16-17 ديسيبل للمربع الثلاثي أثارت عقول مجتمع الهواة السوفياتي وعدة عقود من الزمن حددت سلفًا النجاح الهائل لمثل هذه الهوائيات على MV و UHF: أوصت هذه الهوائيات من كتاب إلى آخر ، من مجلة إلى أخرى . كررهم آلاف المواطنين السوفيت.
على الرغم من المبالغة في تقدير هذه الخصائص ، إلا أنها لا تزال تستند إلى منشورات الباحثين ذوي السمعة الطيبة: سام ليزلي (W5DQV ، 1955 منشور) ، ديك بيرد (G4ZU) ، روتهاميل (مع الإشارة إلى ليزلي و بيرد).
في عام 1962 ، نشر فلاديمير بافلوفيتش شيكو فيفيندينسكي (UB5CI) كتابًا "هوائيات لمحطات إذاعة الهواة" في دار النشر DOSAAF ، والذي يحتوي أيضًا على إشارات إلى 13 ديسيبل من ساحة مزدوجة.
قررت وفرة كبيرة من المصادر الموثوقة أن الاستنتاجات الخاطئة بشكل أساسي من Sotnikov شائعة حتى في عام 2018.
دعنا نحاول معرفة أين تقع الحقيقة على الخدعة هنا.
في كتاب Rothammel (ترجمة Krenkel لعام 1967) ، يتم أخذ هوائيات HF ذات المدى 20 و 15 و 10 أمتار (14 و 21 و 30 MHz).
بالإشارة إلى محبي لحم الخنزير سام ليزلي (أوكلاهوما ، W5DQV ، نشر نتائج التجارب الشاملة مع المربعات 1955) ، وديك بيرد (G4ZU ، إنجلترا) ، يُقال إن الهوائيات ذات المربعين على هذه النطاقات لها توجيهية تتراوح من 10 إلى 13 ديسيبل (8 إلى 11) ديسيبل)
تؤكد المحاكاة في 4NEC2 مع الأرض (وضع الأرض الواقع في Sommerfeld-Norton) تمامًا هذه الملاحظات: مع التوصيلية المعتدلة للأرض ، يمكنك الحصول على 12.4 ديسيبل ، ومع موصل مثالي 13.8 ديسيبل على ارتفاع تعليق هوائي 1λ.
تجدر الإشارة إلى أنه في تجارب ليزلي و بيرد ، لم يتم قياس dBd بالنسبة للثنائي القطب المشيد فعليًا ، ولكن عن طريق قياس شدة المجال على مسافة معينة ، عند قدرة معروفة في هوائي TX ومقارنة القوة المقاسة مع تلك المحسوبة باستخدام صيغة Friis.
والحقيقة هي أن ثنائي القطب Hertz المعتاد ، الذي يحتوي على 2.13 ديسيبل ، مع ارتفاع تعليق 1λ على HF يشكل شعاع bilobate بحد أقصى 8.2 ديسيبل. أي ثنائي القطب نفسه بسبب الأرض لديه ميزة على نفسه 6.1 ديسيبل
ترتبط قياسات ليزلي و بيرد بالثنائي القطب المتخيل البالغ 2.13 ديسيبل ، وليس عن طريق تبديل الهوائي "ذي المربع المزدوج" والثنائي بدوره.
تحتوي قناة الموجة المكونة من عنصرين (عاكس + هزاز) أيضًا على مخطط إشعاع "مربع مزدوج" متطابق تقريبًا: 11.8 dBi عند ارتفاع تعليق الهوائي بمقدار 1λ مع توصيلية معتدلة. يشبه شكل الفصوص الجانبية الرئيسية و 3 فصوصًا الجزء السفلي المربّع تقريبًا.
نظرًا لعدم وجود هوائيات في الفضاء الحر على الموجات الديكامترية (HF) ، فإن المنهجية والبيانات التي تم الحصول عليها وثيقة الصلة تمامًا ولها تطبيق عملي. لا يمكن قياس هذه الهوائيات في الفضاء الحر على الموجات الديكامترية (HF).
تعطي المحاكاة في 4NEC2 7.73 ديسيبل للمربع المزدوج و 6.95 ديسيبل لقناة الموجة المكونة من عنصرين.
في عام 1962 ، نشر فلاديمير بافلوفيتش شيكو فيفيندينسكي (UB5CI) ، وهو مشغل راديو هواة من خاركوف ، كتاب هوائيات لمحطات راديو الهواة في دار النشر DOSAAF. في هذا الهوائي ، يرد وصف "المربع المزدوج" في الفصل "هوائيات HF". تقدم Sheiko وصفًا صحيحًا تمامًا لمبدأ التشغيل - "نظام لبعثين أفقيين متحمسين من الموجة الربعية خارج المرحلة".
يتم توفير أحجام وطرق التوريد في النطاقات 20 و 15 و 10 أمتار (14 و 21 و 30 MHz).
في فصل "هوائيات VHF" ، يذكر شييكو هذه الهوائيات ، رغم أنه لا يوصي بها. يقول شييكو عن الخواص الموجهة: "البيانات التالية عن تضخيم هوائيات العروة معروفة: مربع مزدوج - 9-11 ديسيبل (8-13 مرات) ، مربع ثلاثي 14-15 ديسيبل (25-32 مرة).
إذا تم تقديم هذه البيانات للمساحة الحرة ، فإنها تتناقض مع البيانات الواردة في الفصل السابق على هوائيات HF ، لأنه سيكون هناك الكثير مع الأرض. إذا تم إعطاء هذه البيانات مع مراعاة الأرض (استقراء الاتجاه نحو الموجات الديكامترية) ، فإن الأرض على الموجات المترية (VHF) لا تعمل كموصل مسطح لانهائي ، كما هو موضح بالتفصيل في كتاب غونشارينكو "
الفصل 12.1.2 الأرض على الموجات المترية "
بنفس الطريقة التي كانت عليها Sheiko ، قبل ثلاث سنوات في عام 1959 ، كان سيرجي سوتنيكوف متحمسًا.
من أجل توضيح الاتجاه المذهل لمثل هذا الهوائي البسيط ، أوضح سوتنيكوف فرضية أن هزاز الإطار يحتوي على 4 عناصر عمل وهو مكافئ لـ PAR المكون من طابقين من قنوات الموجة المكونة من عنصرين.
لكن المصابيح الأمامية المكونة من طابقين متحمسة في المرحلة - في كل طابق يكون الاتجاه الحالي هو نفسه. في الهوائي الحلقي ، في الطوابق المختلفة ، تتدفق التيارات خارج الطور ، وهذا موصوف في كتاب Rothammel و Sheiko ، ويتبعه استدلالات بسيطة - طول الأجزاء الأفقية والعمودية لكل ذراع هو λ / 2 ، وبالتالي فإن التدفقات الحالية في الطور العلوي في الطابق العلوي.
الهزاز بالإطار ذو محيط 1λ له قرب من اتجاه الخواص ، مع ربح صغير عمودي على الطائرة وتوهين بسيط على الجانبين. اعتمادًا على شكل مثل هذا الإطار ، تتغير مقاومة الموجة بشكل كبير وتتغير الاتجاهية قليلاً جدًا.
إذا كان الإطار عريضًا بقدر الإمكان وله الحد الأدنى للارتفاع - نحصل على حلقة حلقة Pistolkors نصف الموجة تهتز. مقاومتها هي أقصى حد ممكن وقريبة من 300 أوم ، وتعتمد القيمة الدقيقة على أقطار الأنابيب العلوية والسفلية. الاتجاهية هو 2.13 ديسيبل ، كما هو الحال في انقسام هيرتز ثنائي القطب.
مع انخفاض في عرض الحلقة وزيادة في الطول ، تنخفض المقاومة Ra ، ويتغير شكل النموذج قليلاً جدًا. إذا كان العرض يميل إلى الصفر ، والارتفاع إلى λ / 2 ، فسنحصل على خط نقل بطول λ / 2 قصير الدائرة في النهاية. رع من هذا الخط هو 0.
بناءً على نسبة الطول / العرض وشكل الإطار ، يمكنك الحصول على Ra من 0 إلى 300 أوم. مع إطار مربع بطول جانبي λ / 4 ، تبلغ المقاومة حوالي 135-140 أوم ، وللحد الأقصى أقصى للأمام / للخلف عند 3.48 ديسيبل (1.35 ديسيبل). أي أشكال أخرى ممكنة - الإطار المستدير ، الثلاثي ، الدمبل ، المظلة وحتى الأشكال غير النظامية.
لا تكاد توجد مزايا كهربائية لشكل أو آخر من الإطار 1λ. يتمتع الإطار ذو العرض الأصغر بميزة هيكلية - فهو أكثر قوة من الناحية الميكانيكية مع مقطع عرضي للموصل أصغر من اهتزاز Pistolkors. على HF ، من الممكن إنشاء مربعات من سلك رفيع مرن عن طريق سحبها على دعامات متقاطعة. كانت المزايا الميكانيكية والرخيصة هي التي حددت شعبية المربعات في الموجة القصيرة مقارنة بقنوات الأمواج ، والتي لها خصائص كهربائية متشابهة للغاية ، ولكنها تتطلب أنابيب قوية + crosshead + تمتد للحفاظ على الأنابيب الطويلة.
بالإضافة إلى المبالغة في تقدير البيانات بشكل مفرط حول اتجاهية المربعات على الموجات المترية (VHF) ، يقدم Sotnikov بيانات غير صحيحة من حيث الحجم (زلة كبيرة جدًا في الرنين) وفي مقاومة الإشعاع ومطابقته.
في الأبعاد المعطاة للقناة 12 MV (222-230 MHz) من قضيب 6 مم ، يحدث الرنين بتردد 242 MHz (HFSS) و 245 MHz (4NEC2). ر = 150 أوم و 167 أوم ، على التوالي.
لتوصيل مثل هذا الهوائي بخط نقل 75 أوم ، من الضروري عمل جهاز موازنة مطابقة (SSU ، balun) 2: 1. عند الاتصال من خلال 1: 1 balun ، حتى على تردد رنان ، لا يمكن أن يكون SWR أقل من 2. عند الترددات الموجودة أسفل الرنان ، تنخفض Ra بحدة وترتفع تفاعلية سالبة (بالسعة).
بتردد 222 MHz ، KSV75 = 6.8 (NEC2) أو KSV75 = 8 (HFSS).
Ku على تردد رنان قدره 7.19 ديسيبل (HFSS) و 6.67 ديسيبل (NEC2). شكل الفصوص الرئيسية والجانبية في برامج مختلفة متطابقة تقريبا.
نتائج محاكاة الحجم للقناة 12 من MV في HFSS و 4 NEC2
الاستنتاجات
- يشكل هزاز الإطار الذي يبلغ محيطه 1 shape من أي شكل قريبًا من نمط الإشعاع المتناحي. يوجد مكسب طفيف عموديًا على مستوى الإطار - لحلقة نصف موجة تساوي 2.13 ديسيبل ، ولإطار مربع حوالي 3.5 ديسيبل.
- عند إضافة عاكس إلى الإطار ، يمكن زيادة اتجاهه إلى 6.95 ديسيبل لقناة موجة ثنائية العنصر أو إلى 7.73 ديسيبل لمربع مزدوج.
- عند الترددات التي تقل عن MHz 50 ، يؤدي وضع أي هوائي على ارتفاع صغير فوق الأرض (بوحدات لامدا) إلى تغيير النمط الناتج إلى حد كبير. 2.13 ديسيبل يتحول ثنائي القطب إلى 8.2 ديسيبل ، 6.95 ديسيبل موجة قناة يتحول إلى 11.8 ديسيبل ، 7.73 ديسيبل يتحول مربع مزدوج إلى 12.4 ديسيبل.
- تشير بيانات الاتجاه التي وصفها ليزلي وبيرد وروثاميل وشيكو إلى هوائيات منخفضة معلقة فوق الأرض ، تشمل جميع هوائيات HF تقريبًا.
- استنتج سيرجي سوتنيكوف أداء هوائيات HF في مربع مزدوج على الموجات المترية (VHF) ، ولماذا لا ينبغي القيام بذلك - هو مكتوب في الفصل 12.1.2 الأرض على VHF من كتاب Goncharenko.
- لتبرير مثل هذا الاتجاه الهائل للمربعات ، أعاد سوتنيكوف إعادة صياغة مبدأ المربع بشكل جذري ، ومقارنته بـ PAR المكون من طابقين من أقطاب نصف الموجة وقنوات الموجة.
- الاتجاهية الفعلية للهوائيات مزدوجة وثلاثية مربعة قليلاً (أقل من 1 ديسيبل) تتجاوز اتجاهية قنوات الموجة 2 و 3 عناصر.
- تقترب مقاومة الموجة المربعة المزدوجة (بمسافة 0.15λ) من 150 أوم. للعمل على 75 أوم ، تحتاج إلى عجلة خامسة 2: 1 ، و 50 أوم - عجلة خامسة 3: 1. عند العمل من خلال SSU 1: 1 ، لا يمكن أن يكون SWR <2 عند تردد الرنين.
- تم حساب أبعاد الهوائيات التي قدمها سوتنيكوف مع زلة كبيرة في الرنين وبحد أدنى SWR. لذلك فإن الهوائي في النطاق من 222 إلى 230 ميجا هرتز له صدى حوالي 242-245 ميجا هرتز ، وفي نطاق تصميمه ، يتجاوز KSV75 7-8.
- إذا تجاهلنا التقديرات المبالغة في تقدير من 10 إلى 11 ديسيبل ، فيمكن أن يكون الهوائي عاملاً تمامًا (عند حل مشكلة المطابقة) ، و 6.7 ديسيبل على VHF للتلفزيون هو ربح جيد.
- لا تتوافق اتجاهية المربع المزدوج مع قناة الموجة المكونة من 5 عناصر. أعطى هوائي Uda-Yagi الصناعي للقنوات من 6 إلى 12 (عاكس ذو أنبوبين ، هزاز حلقة ، 4 مخرجين) بطول 1.35 مترًا تضخيمًا من 8.6 ديسيبل عند 174 ميجا هرتز إلى 10.9 ديسيبل عند 230 ميجا هرتز ومطابقة بسيطة عند 75 أوم. سيكون النطاق الضيق (قناة أحادية) Uda-Yagi مع طول متساوٍ أو عدد متساوٍ من العناصر مكسبًا أعلى.
ساحة ثلاثية على تلفزيون DMV (DVB-T2)
بناءً على طلب مستخدم
REPISOT ،
سنقوم بتحليل إمكانية استخدام الهوائيات التربيعية لمجموعة البث التلفزيوني العشري.
يتم تصنيع هذا الهوائي تجاريًا تحت الاسم التجاري "Signal 3.0". النطاق المدعى لـ SWR <1.5 هو MHz 862-470 ، ويكسب حتى 14 ديسيبل (16 ديسيبل؟)
سنقوم بإجراء محاكاة مبسطة في HFSS (بدون فواصل بلاستيكية وبدون تقريب الزوايا ، سيؤدي ذلك إلى تغيير طفيف في تردد الرنين ، لكننا لسنا مهتمين بالقيم الدقيقة الآن). الإطار مدير لديه فجوة من 1 ملم.
كما هو متوقع ، لدى الهوائي صدى واحد (حوالي 626 ميغاهرتز) ، Ra = 150 أوم. عند تشغيله عبر SSD 2: 1 إلى كابل 75 أوم ، يمكنك الحصول على SWR = 1 على هذه القناة (حول القناة الأربعين) ، وسيكون SWR <2 في النطاق MHz 737- 562.
أدناه ، مثل كل المربعات ، يكون التفاعل سريعًا للغاية ، كما أن Ra يسقط سريعًا جدًا. KSV150> 6 بالفعل بسرعة 535 ميجاهرتز ، وعند 470 ميجاهرتز KSV150 = 35
الاتجاهية على تردد رنان قدره 6.88 ديسيبل ، F / B = 12.77 ديسيبل
من الصعب للغاية إنشاء وحدة SSU 2: 1 على نطاق UHF ، وبالتالي فإن الشركة المصنعة لم تحاول حتى.
تم تجهيز الهوائي بمكافئ مطبوع من حلقة نصف موجة تعمل مثل محول 4: 1 ، ولكن فقط عندما يكون الطول الكهربائي للحلقة هو L / 2. SSU ، بحكم التعريف ، ضيق النطاق (قناة واحدة). مع حمولة 75 أوم ، مقاومة إدخال SSU هذه هي 300 أوم. لكن الشركة المصنعة مزودة الهوائي بكابل 50 أوم (على الرغم من أن جميع أجهزة التلفاز والموالفات 75 أوم). ربما تعتبر الشركة المصنعة أن 200 أقرب إلى 150 من 300 ، ولتقليل الانعكاس على الحدود ، تبرع كابل الهوائي <-> بتفكير إضافي على حدود الكبل <-> TV.
عند حمولة تبلغ 300 أوم (لوحات أو مضخمات تناظر من النوع SWA / PAE / ALN) ، يكون للهوائي SWR يبلغ حوالي 2 في المدى من MHz 750- 616.
عند حمولة 75 أوم (محوّل رباعي الموجات ، كما هو الحال في مخططات سوتنيكوف) ، يكون الهوائي غير متسق للغاية في كل مكان ، ولكن في مقطع ضيق من 577-608 ميغاهيرتز ينخفض SWR إلى 2.
الإشعاع الأمامي على مستوى 6.7 ديسيبل ، الهوائي يخزن 540 إلى 860 ميغاهيرتز.
عند تردد 500 MHz ، تنخفض F / B إلى 0 (وتشع للأمام والخلف عند 5.2 dBi)
مثل هذا الهوائي من حيث تعقيد التصنيع والتكلفة يتجاوز قناة الموجة المكونة من ثلاثة عناصر Volna-1 بسعر التجزئة بقيمة 3.5 دولار
وفي الخصائص الكهربائية ، فإنه يفقدها بشكل كبير
