Фев 252022
 

Приветствую, друзья!

Сегодня рассмотрим одну очень эффективную антенну, близкую к бикваду Харченко – антенну Quados.

В предыдущих роликах мы уже рассчитывали одинарные, двойные и тройные биквады. И на их примере убедились, что с добавлением дополнительных элементов усиление возрастает не на 3 децибела, а заметно меньше.

Интуитивно понятно, с чем это связано. Квадраты находятся слишком близко друг к другу и сильно влияют друг на друга своим полем разделенных зарядов. Их эквивалентные раскрывы заходят друг на друга, что снижает эффективность такой системы.

Однако эта проблема легко решается – необходимо разнести квадраты дальше друг от друга при помощи воздушной линии.

Для простой синфазной системы излучателей длина воздушных линий должна быть равна половине длины волны. Но так мы получим округлую диаграмму направленности с небольшим усилением в максимуме.

Если подойти с умом, и подобрать длину соединительных линий чуть меньше половины длины волны, то с тем же количеством квадратов мы получим уже более плоскую по горизонту ДН. А значит больший коэффициент усиления в горизонтальной плоскости.

Именно это и сделал сербский радиолюбитель Драгослав Добрижич. Он назвал эту антенну Quados.

6-элементная антенна quados выдаёт усиление на 3 децибела больше, чем 6-элементный bi-quad.

Разница заметная.

Типичные величины усиления quados следующие:

4-элементная Quados — 14.7 dBi

6-элементная Quados — 16.5 dBi

8-элементная Quados — 17.6 dBi, что равносильно приросту мощности сигнала в максимуме ДН в 57 раз относительно точечного изотропного излучателя.

Сейчас для примера рассчитаем 6-ти элементную quados антенну на частоту 2412 МГц, первый канал WiFi.

Длина волны λ: 124.3 мм

Расстояние от точки подключения фидера до первого квадрата — 21.6  мм

Расстояние между первым и вторым квадратом — 43.6  мм

Расстояние между вторым и третьим квадратом — 42.1  мм

Сторона рамки: 37  мм

Сторона рамки на последнем квадрате: 40.7  мм

Ширина воздушной линии: 10.2  мм

Общая длина провода: 1331  мм

Приблизительный диаметр провода: 2  мм

Минимальные размеры рефлектора: 549×74  мм

Высота антенны над рефлектором – 14,7 мм.

Для того, чтобы ещё уменьшить задний и боковые лепестки диаграммы направленности, рефлектор рекомендую увеличить на половину длины волны в обоих измерениях.

Существенной проблемой данной антенны является высокое входное сопротивление, равное 200 Ом, т.к. мы подключаем фидер в точке максимума потенциала.

Сам Добрижич предлагает согласовать 200 омную антенну с 50 омным кабелем при помощи U-колена, полуволнового отрезка кабеля. Про U-колено у нас был отдельный ролик, советую его посмотреть, чтобы лучше понять как это согласующее устройство работает.

Лично я считаю, что гораздо логичнее было бы просто сместить на четверть волны точку подключения фидера. Т.е. расстояние от фидера до первого квадрата сделать в два раза больше и проблема автоматически решается, т.к. мы попадаем в точку максимума тока.

Второй проблемой этой антенны является то, что плоскую по горизонту диаграмму направленности можно получить, только если работать с горизонтальной поляризацией, соответственно расположив антенну вертикально. Для WiFi и мобильных сетей это совершенно не по стандарту.

Зато это великолепно подходит для ТВ, так как у ТВ сигнала поляризация как раз горизонтальная.

Воспользуемся возможностью и рассчитаем 4-элементную антенну quados для частоты например в 500 МГц. Для цифрового ТВ или на центральную частоту аналогового диапазона.

Длина волны λ: 599.6  мм

Расстояние от фидера до первого квадрата: 108.8 мм

Расстояние между первым и вторым квадратом: 193.1 мм

Сторона рамки: 176.4 мм

Сторона рамки на краю квадрата: 193.5 мм

Ширина воздушной линии: 46.5 мм

Расстояние до рефлектора: 85.3 мм

Общая длина провода: 4100 мм

Приблизительный диаметр провода, точнее трубки: 9.8 мм, можно взять плоскую шину с такой же площадью поверхности

Минимальные размеры рефлектора: 1764×358 мм. Рефлектор допустимо делать сеточным или ребристым с расстоянием между элементами не более 60 мм.

Согласовывать антенну с фидером по схеме Добрижича нужно при помощи U-колена, отрезка коаксиала, равного 300 мм умножить на коэффициент укорочения кабеля. Для типичного коэффициента укорочения 0.66 длина петли составляет 198 мм.

Антенна quados оказывается эффективнее антенны bi-quad. Однако минусом является неинтуитивность её конструкции и необходимость рассчёта в quados-калькуляторе или в ЭМ-симуляторе.

Друзья, пишите в комментариях предложения для следующих роликов. Поддержите канал репостом и просмотром любого другого видео на канале.

Подписывайтесь, делитесь плейлистом «Антенны», изучайте материалы в описании.

Спасибо за внимание, удачи!

 Ответить