Ce este o antenă în V?
O antenă AV este o antenă direcțională cu fir formată din două elemente conductive care se extind spre exterior dintr-un punct comun de alimentare. Privită de sus, cele două picioare ale antenei formează o structură clară în formă de V.
Antena în V poate fi considerată o configurație îmbunătățită a două radiatoare cu fir lung. Prin selectarea unei lungimi adecvate a piciorului și a unui unghi inclus, radiația produsă de cele două fire se poate intensifica în direcțiile selectate, oferind o directivitate mai mare decât o singură antenă dreaptă cu fir lung.
Antenele în V sunt asociate în mod obișnuit cu sistemele de comunicații de înaltă frecvență, în special în gama HF. Cu toate acestea, frecvența lor de funcționare nu este determinată doar de o bandă fixă. Performanța reală depinde de lungimea electrică a fiecărui picior, unghiul apexului, metoda de alimentare, înălțimea de instalare, condițiile terenului înconjurător și dacă capetele firelor sunt deschise sau terminate.
Structură și principiu de funcționare
O antenă V tipică este formată din două elemente cu fir lung conectate la un punct de alimentare echilibrat în vârful antenei V. Curenții din cele două picioare sunt excitați diferențiat, ceea ce înseamnă că au magnitudini egale și direcții instantanee opuse în punctul de alimentare.
Fiecare fir produce propriul diagramă de radiație. Când geometria antenei este selectată corect, lobii principali de radiație generați de cele două picioare se suprapun și se combină de-a lungul axei centrale a V-ului. Această adăugare a câmpului crește intensitatea radiației în direcția dorită și îmbunătățește directivitatea antenei.
Două unghiuri sunt adesea folosite atunci când se descrie structura:
- Unghiul dintre cele două picioare ale antenei este unghiul inclus sau unghiul de vârf.
- Unghiul dintre un picior și axa centrală este jumătate din unghiul inclus.
Unghiul optim nu este o valoare fixă universală. Acesta se modifică în funcție de lungimea electrică a picioarelor antenei și de frecvența de funcționare dorită.
Structura antenei în V cu două elemente cu fir lung și unghi de vârf
Antene rezonante și terminate în V
Antenele în V pot fi în general împărțite în două configurații.
O antenă rezonantă în V sau cu capete deschise reflectă o parte din unda de curent de la capetele conductorilor săi. Aceste reflexii creează unde staționare de-a lungul picioarelor antenei. Acest tip de antenă produce în mod normal un model de radiație bidirecțional, cu radiații puternice în două direcții opuse de-a lungul axei antenei.
O antenă terminată în V utilizează sarcini rezistive la capetele celor două fire. Sarcinile reduc reflexiile curentului și ajută la menținerea funcționării cu undă călătoare. Acest lucru poate suprima radiația în direcția inversă și poate crea un model de foc terminal mai direcțional.
Designul cu terminații oferă de obicei un comportament direcțional mai consistent pe o gamă de frecvențe mai largă, dar o parte din puterea RF este disipată în rezistențele terminale. Prin urmare, proiectantul antenei trebuie să echilibreze lățimea de bandă, directivitatea, eficiența și cerințele de gestionare a puterii.
Interval de frecvență și lungime electrică
Antenele tradiționale în V sunt utilizate pe scară largă în gama HF de la aproximativ 3 la 30 MHz, deoarece lungimile de undă mari din această bandă fac ca structurile de antene pe fir să fie practice pentru instalațiile de comunicații fixe.
Totuși, antena V este definită prin geometria și lungimea sa electrică, mai degrabă decât printr-un interval de frecvență obligatoriu. Fiecare picior poate avea o jumătate de lungime de undă, o lungime de undă sau mai multe lungimi de undă, în funcție de diagramele de radiație și de amplificare necesare.
Pe măsură ce lungimea electrică a picioarelor crește, directivitatea antenei se poate îmbunătăți în general. În același timp, pot apărea lobi laterali suplimentari, iar diagrama de radiație poate deveni mai sensibilă la frecvență, înălțimea de instalare, conductivitatea solului și toleranțele de construcție.
Diagrama de radiație și directivitate
Diagrama de radiație a unei antene rezonante V este de obicei bidirecțională. Câmpurile generate de cele două elemente din sârmă se combină pentru a forma lobi majori aproximativ aliniați cu axa centrală a antenei V.
Diagrama finală de radiație este determinată de mai mulți factori:
- Lungimea fiecărui picior de antenă
- Unghiul inclus între picioare
- Frecvența de funcționare
- Impedanța și adaptarea punctului de alimentare
- Înălțimea de instalare deasupra solului
- Diametrul firului și pierderea conductorului
- Configurație deschisă sau terminată
Creșterea lungimii piciorului poate produce o directivitate mai mare, dar poate crea și lobi laterali mai puternici. Din acest motiv, amplificarea antenei nu ar trebui considerată independent de lățimea fasciculului, nivelul lobilor laterali, raportul față-spate și performanța impedanței.
Diagrama de radiație bidirecțională a unei antene rezonante V
Alimentarea și potrivirea impedanței
Deoarece antena V este în mod normal o structură cu fir echilibrat, aceasta este de obicei alimentată printr-o linie de transmisie echilibrată. Dacă se utilizează cablu coaxial, poate fi necesar un balun sau o rețea de adaptare adecvată pentru a reduce curentul de mod comun pe cablu și a menține un diagramă de radiație simetrică.
Impedanța de intrare se modifică în funcție de lungimea piciorului, unghiul apexului, frecvența de funcționare, înălțimea de instalare și structurile din apropiere. O adaptare corectă a impedanței este importantă pentru reducerea puterii reflectate și obținerea unei performanțe stabile a sistemului.
În dezvoltarea practică a antenelor, inginerii evaluează în mod normal pierderea de retur, VSWR-ul, diagrama de radiație, câștigul, polarizarea și eficiența înainte de a finaliza geometria antenei.
Avantajele antenelor în V
Antena V oferă mai multe avantaje practice:
- Construcție simplă pe bază de sârmă
- Directivitate mai mare decât un singur element cu fir lung
- Cost de fabricație relativ scăzut
- Potrivit pentru instalații HF fixe de mari dimensiuni
- Lungime flexibilă a piciorului și design al unghiului apexian
- Disponibil în configurații cu unde rezonante și călătoare
Limitări de proiectare
Antenele V au și câteva limitări:
- Acestea necesită spațiu considerabil de instalare la frecvențe mai joase.
- Versiunile rezonante pot produce unde staționare puternice.
- Picioarele lungi ale antenei pot genera lobi laterali semnificativi.
- Performanța se poate schimba vizibil în funcție de frecvență.
- Condițiile solului și înălțimea de instalare pot afecta diagrama de radiație.
- Versiunile terminate sacrifică o parte din eficiență deoarece puterea este absorbită de sarcini.
Aplicații tipice
Antenele V au fost utilizate în mod tradițional în:
- Comunicație radio HF punct-la-punct
- Stații de emisie și recepție cu unde scurte
- Legături de comunicații fixe la distanță lungă
- Sisteme de monitorizare și recepție a semnalelor radio
- Cercetare în comunicații și educație în domeniul antenelor
- Experimente cu antene direcționale cu fir
- Sisteme de comunicații de urgență și zone îndepărtate
Semnificația inginerească
Deși sistemele de comunicații moderne utilizează din ce în ce mai mult rețele compacte, antene cu corn, antene în bandă largă și sisteme de antene controlate electronic, antena V rămâne un model important în teoria antenelor.
Demonstrează clar modul în care lungimea conductorului, faza curentului, geometria antenei și suprapunerea câmpului influențează amplificarea și direcția radiației. Înțelegerea acestor relații este valoroasă atunci când se studiază structuri de antene mai avansate, inclusiv rețele fazate, antene de măsurare în bandă largă, antene direcționale cu microunde și sisteme de testare a antenelor.
RF MISO dezvoltă soluții de antene și microunde pentru testarea RF, măsurare, comunicații, radar și aplicații de integrare a sistemelor. O înțelegere solidă a structurilor fundamentale ale antenelor ajută inginerii să selecteze produse potrivite și să evalueze parametrii cheie, cum ar fi amplificarea, polarizarea, lățimea fasciculului, impedanța și diagrama de radiație.
Pentru a afla mai multe despre antene, vă rugăm să vizitați:
Data publicării: 10 iulie 2026
