HELLORADIO.RU — интернет-магазин средств связи
EN FR DE CN JP
Магазин GearBest.com проводит конкурс-опрос - ответь на вопросы и выиграй 50 долларов!
QRZ.RU > Программное обеспечение для радиолюбителей > Программа для расчета диаграммы направленности ФАР на КВ диапазоны

Программа для расчета диаграммы направленности ФАР на КВ диапазоны

Радиолюбительской общественности представляется возможность оценить отдельные расчетные характеристики антенны типа ФАР, состоящей из N- вертикальных полуволновых широкополосных вибраторов, расположенных по кругу. Почему по кругу? - для большинства радиолюбителей - контестменов этого объяснять не надо - специфика соревнований требует излучения антенны во все стороны, при максимальной "скорости вращения" антенной системы.

Попробуем сформулировать основные требования к Идеальной коротковолновой Антенне:

 

Желательно: Не Желательно:
1.Высокий коэффициент усиления Наличие дорогостоящих редукторов, мачт типа "УНЖА"
2. Возможность "вращать " диаграмму направленности (ДН) в горизонтальной и вертикальной плоскости Большие размеры и парусность
3. Минимальное время на "Вращение" ДН Длительное время на "Вращение" ДН
4.Большая широкополосность - возможность работы на нескольких радиолюбительских диапазонах 14-29 MHz без дополнительной перестройки и переключений Узкополосность
5. Низкий КСВ
6. Высокий КПД
.. Ваши хотелки … .. Ваши …

Попробуем оценить сложность построения коротковолновой ФАР для диапазона 14-28 МГц - т.е. на ВЧ КВ диапазонах. Выберем круговую модель, т.е все N элементов системы расположены по кругу радиусом RAD, для фазового сдвига будем применять линии задержки на коаксиальном кабеле. На некотором расстоянии R от системы установим точку наблюдения, и предположим что в данной точке “сфазируются” все парциальные излучения от каждого элемента системы. Применяя нехитрые правила геометрии на первом этапе вычислим все необходимые фазовые сдвиги для каждого элемента, начиная от “первого”, для которого фазовый сдвиг примем = 0, т.е некий начальный. Если максимум диаграммы направленности проходит не через начальный элемент, а “отстоит” от него на некий угол - введем понятие начальный угол, FIN. Зная фазовые сдвиги (и коэффициент укорочения для кабелей с полиэтиленовой изоляцией = 0,66) далее рассчитаем необходимую длину линий задержки. Суммарная длина кабеля до каждого элемента, следовательно, будет складываться из некоей постоянной величины (зависит от ваших условий, т.е. расстояния от передатчика(коммутатора) до антенны) и дополнения в виде фазового сдвига - для каждого элемента в зависимости от угла - разные

Далее по рассчитанным фазовым сдвигам попробуем построить диаграмму направленности нашей антенной системы - здесь просто с шагом в S градусов просчитывается суммарная амплитуда напряженности поля от всех излучателей (лист Data книги Exсel). Рутинную работу по построению графика диаграммы направленности предоставим Exсel'у.

Скачать файл в ZIP :: Открыть файл сейчас (только для IE)

Расчет ФАР для UA1DZ

Скачать файл в ZIP :: Открыть файл сейчас (только для IE)

Далее попробуйте "поиграться ", варьируя числом элементов, радиусом круга и частотой. (Лист1)

По данным расчета вполне приемлемые параметры достигаются при

  • N = 8
  • Rad=5.9

Кое-кто может задать естественный вопрос - а что , если поместить и в центре круга еще один элемент? Расчеты показывают, что такое решение не дает никаких преимуществ, желающие смогут попрактиковаться в этом самостоятельно - код полностью открыт: дерзайте!

В данной модели подразумевается ,что амплитуды от всех элементов одинаковы. Однако при изменении амплитуд(= мощности) отдельных элементов можно значительно уменьшить уровень боковых и заднего лепестков, но при этом усложняется схема коммутации элементов.

Возможно, также возникнет вопрос - а как и на чем выполнять фазовые задержки, какова сложность схемы коммутации? По данным Г.Румянцева, UA1DZ его схема содержала ~ 40 реле типа РЭ?-33, да в те времена еще не было микрочипов серии MCS-51 или PIC-контроллеров…Для тех кто заинтересуется, могу выслать ...

========

Скажу сразу, ни мне ,ни Сергею Руднику,UA0WY не удалось реализовать все эти идеи в металле. Виной тому и наши житейские проблемы, и "Дикий капитализм" последних лет, а может и просто лень-матушка…
 

Михаил Рыжий, UA0WL, ua0wl (at) mail.ru Абакан 2001

 

Партнеры