Самая простая коллинеартная антенна Франклина

На связи Тимур Гаранин, друзья.

Сегодня рассмотрим самую простую коллинеарную антенну, которая называется антенной Франклина. Чарльза Франклина. Патент на антенну он получил в 1924 году.

В самом простом виде антенна состоит из полуволновых синфазных отрезков и из четвертьволновых шлейфов, вынесенных в перпендикулярную плоскость. Эти четвертьволновые шунты принимают на себя полуволны тока противоположного направления.

При этом проводники в шунтах должны располагаться на определённом расстоянии друг от друга, во избежание появления емкостной связи между этими участками полотна.

Изначально антенна состояла из единого куска провода, поэтому для подключения к ней кабеля использовалось гамма согласование. Т.е. находилась такая точка в шлейфе, где сопротивление было равно сопротивлению кабеля.

Сопротивление антенны без входного шлейфа будет составлять 300 Ом. А на конце шлейфа сопротивление будет минимальным. Так что, меняя точку подключения, эту антенну можно согласовать с любым кабелем.

Дальнейшие вариации на тему антенны Франклина уже допускают иные способы согласования.

Можно подключаться просто к точке максимума тока в разрыве шлейфа, можно через симметричную линию, а можно укоротить начальные участки полотна до четверти лямбда.

Тогда мы получим классическую схему современной коллинеарной антенны. Правда в этом случае она обязана иметь противовес, либо быть симметричной.

Конечные полуволновые отрезки полотна рекомендуется укоротить на 10% относительно расчётной половины длины волны. Это делается для компенсации емкостной составляющей входного сопротивления. Но даже если Вы забудете это сделать, антенна всё равно будет работать, просто чуть похуже.

На практике, типичное усиление антенны Франклина с тремя шлейфами – 3,2 dBi. Что вполне ожидаемо, исходя из количества синфазных отрезков полотна.

Пятиэлементная антенна Франклина даст уже 5,4 dBi.

Антенна простая и понятная, строится чётко на основании длины волны, расположение максимумов и минимумов тока в отрезках полотна интуитивно понятно.

Для примера рассчитаем трёхэлементную антенну для частоты 2412 МГц. Это первый канал WiFi.

Длина волны 124 мм.

Для провода диаметром 3 мм возьмём коэффициент укорочения 5%.

Итого, целая лямбда в полотне 118 мм, а полуволновые отрезки равны 59 мм.

Соответственно, четвертьволновые шлейфы имеют длину около 29,5 мм.

Конечные отрезки полотна – 53 мм.

Расстояние между проводниками шлейфов – не менее 3 мм.

Точку подключения фидера стоит искать ближе к концу шлейфа. Т.к. кабель у нас вероятнее всего будет иметь сопротивление 50 Ом, а трёхэлементная антенна Франклина – 300 Ом. Это шестикратное рассогласование, поэтому точка подключения будет рядом с концом шлейфа.

Кстати, шлейфы можно загибать, например по кругу. От этого их работа не ухудшится. Это может пригодится при попытке установить антенну Франклина в трубчатый корпус.

Точно с такими же пропорциями строятся антенны и с большим количеством сегментов. С наращиванием сегментов увеличивается усиление, а диаграмма направленности становится более плоской, с максимальным усилением по горизонту.

Друзья, если ролик был интересен и полезен, поддержите канал комментарием, лайком и репостом. Смотрите другие ролики на канале, подписывайтесь, изучайте материалы в описании. Спасибо! Удачи!

Запись опубликована в рубрике Образовательные ролики с метками , , , , , , , , , , , , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *