Дискоконусная антенна способна обеспечить полосу пропускания около 10:1 с характеристикой всенаправленного излучения, что делает ее идеальной для многих применений в ОВЧ и УВЧ частях спектра, в том числе в качестве сканирующей антенны.
Дискоконусная антенна или дискоконусная антенна часто используется там, где требуется конструкция всенаправленной широкополосной или широкополосной радиочастотной антенны. Дискоконусная антенна используется для многих приложений радиосвязи, от сканирования и мониторинга радио для коммерческих или военных служб до энтузиастов домашних сканеров. Ввиду их размера, веса и аэродинамического сопротивления или сопротивления ветра эти антенны обычно используются для частот выше 30 МГц, но в некоторых случаях они могут быть спроектированы для использования на более низких частотах, хотя требуемое пространство может быть большим.
Основы антенны Discone
Дискоконусная антенна, которую иногда называют сканирующей антенной, получила свое название из-за своей формы: она состоит из верхнего диска, под которым находится конус. Диск и конус можно сделать из сплошного металлического листа, но это повысит парусность, т.е. сопротивление ветру или ветровую нагрузку и его вес. Обычно они изготавливаются из стержней, способных электрически имитировать диск и конус. Часто используется от шести до шестнадцати стержней, при этом большинство конструкций находится в пределах нижнего диапазона количества стержней. Дискоконусная антенна может работать в диапазоне частот до 10:1 в зависимости от конкретной конструкции, а также обеспечивает относительно низкий угол излучения (и приема). Это делает его идеальным для приложений VHF / UHF, поскольку его наибольшая чувствительность параллельна или почти параллельна Земле. Однако обнаружено, что ближе к вершине его частотного диапазона угол излучения немного увеличивается.
Хотя она широко используется для приемных приложений, дискоконусная антенна реже используется для передачи. На это есть несколько причин. Хотя он предлагает широкую полосу пропускания, он не оптимизирован для конкретной полосы частот и менее эффективен, чем многие другие типы конструкций РЧ-антенн, которые можно использовать. Кроме того, широкополосный характер РЧ-антенны означает, что паразитные сигналы могут излучаться легче, а уровень отраженной мощности будет варьироваться в пределах рабочего диапазона и может превышать допустимые пределы в некоторых областях. Однако с современным оборудованием фильтрация сигнала обычно очень хорошая, и это не должно быть большой проблемой.
Физические аспекты диска
Базовая конструкция дискообразной РЧ-антенны или антенны сканера состоит из трех основных компонентов: изолятора, конических элементов и дисковых элементов. Что касается компонентов радиочастотной антенны, размер изолятора определяет ряд факторов, влияющих на характеристики антенны. Он изготовлен из изоляционного материала и удерживает дисковые и конические элементы на месте, удерживая их на фиксированном расстоянии друг от друга. На самом деле это расстояние является одним из факторов, определяющих общий частотный диапазон конкретной конструкции радиочастотной антенны. На схеме это обозначено расстоянием D.
Во-вторых, конусные элементы должны быть на четверть длины волны на минимальной рабочей частоте. Это можно рассчитать по формуле:
A — длина элементов конуса в миллиметрах.
f — частота в МГц
В-третьих, элементы диска должны иметь общую длину 0,7 четверти длины волны. Это можно рассчитать по формуле:
B — длина дисковых элементов в миллиметрах.
f — частота в МГц
Диаметр вершины конуса в основном зависит от диаметра используемого коаксиального кабеля. Это определяет верхний частотный предел антенны. Чем меньше диаметр, тем выше частота. На схеме это обозначено расстоянием С. Для многих конструкций, работающих в диапазоне ОВЧ/УВЧ радиоспектра, он составляет около 15 миллиметров. Расстояние между конусом и диском должно составлять около четверти внутреннего диаметра конуса, т.е. около трех-четырех миллиметров.
Дополнительный вертикальный элемент на дисконе
Часто можно увидеть дисконы с дополнительным вертикальным элементом, прикрепленным к верхней части антенны. Это часто бывает, когда они используются в качестве антенны сканера. Этот дополнительный вертикальный элемент на дисконе помогает расширить нижнюю частотную характеристику всей антенны, обеспечивая улучшенную работу на более низких частотах. Недостатком добавления вертикального элемента является то, что он может снизить эффективность на более высоких частотах.
Отключение операции
Принцип работы дискона относительно сложен, но его можно представить в упрощенном виде. Элементы диска и конуса в достаточной степени имитируют электрически завершенный диск и конус, от которых излучается энергия. В результате, чем больше элементов, тем лучше симуляция, хотя на самом деле существует баланс между производительностью, стоимостью и сопротивлением ветру. Часто используется около шести элементов, но количество не критично.
При работе энергия фидера встречается с радиочастотной антенной и распространяется по поверхности конуса от вершины к основанию до тех пор, пока расстояние по вертикали между точкой на конусе и диском не составит четверть длины волны. Таким образом, можно эффективно излучать или принимать энергию. Радиочастотная антенна излучает и принимает энергию с вертикальной поляризацией, а диаграмма направленности излучения является всенаправленной в горизонтальной плоскости. Антенна излучает большую часть энергии под малым углом, который сохраняется на большей части рабочего диапазона. Обычно в диапазоне 5:1 мало изменений, а выше — небольшое увеличение угла. С точкой подачи в верхней части РЧ-антенны текущая точка максимума также находится наверху. Также обнаружено, что ниже минимальной частоты антенна очень плохо согласуется с фидером. Однако, как только частота поднимается выше этой точки, разумное согласование с 50-омным коаксиальным кабелем сохраняется практически во всем диапазоне. С точки зрения эксплуатационных требований антенна автономна. В отличие от различных вертикальных антенн, она не требует использования какого-либо заземления и т. д. Кроме того, дискоконус является несимметричной антенной и может питаться непосредственно от коаксиального фидера. Дискоконусная антенна широко используется на УКВ и выше, где требуется широкополосная антенна. Хотя это и не направленность в том смысле, в каком Yagi является директивой, он обеспечивает малый угол излучения, который идеально подходит для наземных приложений как для коммерческих, так и для любительских/хобби радиосвязи.