mk_z33t_kir

ГРУПИРАЊЕ НА АНТЕНИ ВО АНТЕНСКИ СИСТЕМ


I Z33T home page I страници на македонски јазик I


Две или повеќе антени можат да се групираат („стакираат“) во антенски системи за да се постигне поголемо засилување и потесен агол на зрачење, односно поголема насоченост на антенскиот систем.

Секоја антена има таканаречена „област на зафаќање“ на сигналите (capture area). Колку поголемо засилување има антената - толку поголема површина има областа на зафаќање околу антената!

Бидејќи засилувањето на антената зависи од бројот на елементите на јаги антената, а со тоа и од должината на антената, може да се каже дека големината на областа на зафаќање на анената е правопропорционална со бројот на елементите и со должината на јаги антената. Колку поголема е должината на антената (поголем број на елементи), толку поголема ќе биде областа на зафаќање на антената.

Тоа се гледа на следнава слика каде е прикажана една јаги антена (гледано од предната страна на антената) монтирана на антенски столб. Областа на зафаќање е прикажана со испрекината линија околу антената:

single_ant_mkd

 

Кога се поврзуваат две или повеќе исти антени една до друга, тоа се вели хоризонтално „стакирање“. Кога се поврзуваат две или повеќе исти антени една над друга, тоа се вели вертикално „стакирање“ во обата случаи, со секое дуплирање на бројот на антените, се добива зголемување на засилувањето на антените за „дупло“ односно за 3dB. (тоа е теоретски. Во пракса, зголемувањето на засилувањето е нешто помало и изнесува до 2,8 dB). Значи да резимираме:

Систем од 2 антени групирани на оптимално растојание една од друга, ќе имаат до 3 dB (до 2,8 dB) повеќе засилување од едната антена.

Систем од 4 антени групирани на оптимално растојание една од друга, ќе имаат до 6 dB (до 5,6 dB) повеќе засилување од едната антена.

Систем од 8 антени групирани на оптимално растојание една од друга, ќе имаат до 9 dB (до 8,4 dB) повеќе засилување од едната антена.

Систем од 16 антени групирани на оптимално растојание една од друга, ќе имаат до 12 dB (до 11,2 dB) повеќе засилување од едната антена, итн...

2x7

групирање на две антени со хоризонтална поларизација поставени една над друга

 


Зголемување на засилувањето на антените се прави за сметка на намалување на зрачењето во другите насоки, и придодавање на тоа зрачење во главната насока. Значи колку поголемо засилување има една антена, толку помал (потесен) сноп на зрачење има антената.


Ако антените се „стакираат“ хоризонтално (една до друга) тогаш се стеснува хоризонталниот агол на зрачење, а вертикалниот агол на зрачење останува ист.
Ако антените се „стакираат“ вертикално (една над друга), тогаш се стеснува вертикалниот агол на зрачење, а хоризонталниот агол на зрачење останува ист.


Може да се прави и комбинирано групирање, односно „стакирање“ на антените, на пример две хоризонтално и две вертикално стакирани антени (со вкупно 4 антени). За уште поголемо засилување, се групираат поголем број на антени. Тогаш аголот на зрачење е многу тесен и во хоризонтална и во вертикална рамнина. Таков пример се гледа на следнава фотографија:

4x5

4 јаги антени со по 5 елементи групирани со систем две по две (една над друга и една до друга)

 

Кога се групираат (стакираат) антените, тогаш таквиот антенски систем ќе има најголемо засилување доколку растојанието помеѓу антените е такво што областа на зафаќање на секоја од антените се допира со областа на зафаќање на соседната антена. Доколку антените се поблиску поставени од оптималното растојание, тогаш областа на зафаќање на антените ќе се преклопува, па вкупното зафаќање на целиот антенски систем ќе биде помало, а со тоа ќе биде помало и вкупното засилувањсе на таквиот антенски систем. Исто така, ако антените се поставени на поголемо растојание од оптималното, тогаш исто така не е добро, бидејќи ќе се јават странични снопови кои ќе го намалат засилувањето на главниот сноп во главната насока...
Оптималното растојание помеѓу антените во антенскиот систем составен од 4 антени, кога областа на зафаќање на секоја антена се допира со соседната, е прикажано на следнава слика:

sistem

Претходно спомнав дека големината на површината на областа на зафаќање на секоја антена, зависи од засилувањето на антената. Од друга страна, аголот на зрачење на антената зависи обратнопропорционално од засилувањето на антената. Колку е поголемо засилувањето - толку е помал (потесен) аголот на зрачење на антената, односно, антената.

Кај антените со големо засилување (потесен агол на зрачење) треба да се внимава таа да биде насочена точно во саканата насока, бидејќи во спротивно нема да може да се прима сигналот кој доаѓа од таа насока. Истото важи и при емитување на сигнал со антената. Доколку антената преку која се емитува радио-сигнал не е точно насочена кон местото на прием, односно кон приемната антена, тогаш коресподентот нема да може да го прими сигналот што го емитува антената.

При групирање на антените една до друга или една над друга, тоа треба да се прави на едно оптимално растојание помеѓу антените ако сакаме засилувањето на таквиот антенски систем да биде максимално можно.

Колку е поголемо засилувањето на секоа поединечна антена која се поврзува во системот, толку оптималното растојание помеѓу антените ќе биде поголемо. Претходно реков дека максималното засилување на антените при секое дуплирање на бројот на антените кои се поврзуваат во систем, теоретски изнесува 3 dB, а во пракса (поради неминовни загуби кои се јавуваат во каблите за поврзување и слично) може да се постигне зголемување на засилувањето до 2,8 dB.

За определување на оптималното растојание помеѓу антените кои се поврзани во антенски систем, со доволна точност може да се употреби методот на познатиот германски истражувач на полето на отимизација на јаги антени, Günter Hoch (DL6WU). Во оваа формула, засилувањето на јаги антените кои се групираат е изразено преку ширината на аголот на зрачење на антената во хоризонтална и вертикална рамнина. Притоа важи следното:

- Доколку антените се групираат една до друга, се зема ширината на аголот на зрачење на единечната антена во хоризонтална рамнина.

- Доколку антените се групираат една над друга, се зема ширината на аголот на зрачење на единечната антена во вертикална рамнина.

Еве ја формулата:

formula

 

Доколку се групираат полубранови дипол-антени тогаш добро е да се држиме до следниве оптимизирани правила, ако сакаме да добиеме чист дијаграм на зрачење при оптимално засилување на антенскиот систем:

Две или повеќе вертикално поставени дипол-антени можат да се групираат една над друга, при што оптималното растојание од средината на едната до средината на другата дипол-антена треба да изнесува 0.7 до 0.8 бранови должини (не е критично). На тој начин се добива кружно (омнидирекционално) зрачење, а вертикалниот агол на зрачење се намалува.

Две вертикално поставени дипол-антени можат да се групираат една покрај друга (една до друга), при што оптималното растојание меѓу нив треба да биде 0,5 бранова должина. На тој начин се добива најголемо зрачење во правец на правата која поминува низ средината помеѓу двете антени и е нормална на нив.

Две хоризонтално поставени дипол-антени можат да се групираат една над друга, при што треба да бидат паралелни една во однос на друга. Тогаш оптималното растојание меѓу нив треба да биде 0,5 бранова должина. На тој начин се добива најголемо зрачење во правец на правата која поминува низ средината помеѓу двете антени и е нормална на нив. Вертикалниот агол на зрачење се намалува, а хоризонталниот дијаграм останува ист.

 

Поврзување на антените при нивното групирање

:

При поврзување на 2 антени во систем, може да се користи структура од коаксијални кабли како на следнава шема за поврзување:

2_ant_kabel

 

При поврзување на 4 антени во систем, може да се користи структура од коаксијални кабли како на следнава шема за поврзување:

4_ant_kabel_mkd

Поврзувањето на антените во антенски систем со голем број на антени се врши исто како гореопишаните два начина на поврзување со коаксијални кабли. Притоа се прави комбинација од кабелските структури за поврзување. На пример, при поврзување на 8 антени во антенски систем, најнапред една група од 4 антени ќе се поврзат со кабелска структура за поврзување на 4 антени. Потоа и втората група од 4 антени ќе се поврзат меѓусебно со кабелската структура за поврзување на 4 антени и на крајот двете групи од по 4 антени ќе се поврзат со кабелска структура за поврзување на две антени, опишани погоре...

 

На следнава фотографија е прикажан антенски систем составен од 4 Jаги антени групирани една над друга. Вкупното засилување на антенскиот систем е поголемо за околу 5,6 dB во однос на засилувањето што го има само една антена од овој систем. Ваков систем е погоден за натпревари кога е потребен широк хоризонтален агол на зрачење и тесен вертикален агол на зрачење. Поширок хоризонтален агол на зрачење е потребен за да не мора постојано да се врти антенскиот систем со помош на антренски ротатор. Доколку антенскиот систем има многу тесен хоризонтален агол на зрачење, може да се случи да не слушнеме некоја станица која е малку понастрана од главната насока кон која е усмерен антенскиот систем:

4x5_edna_nad_druga_h_pol

Антенски систем од 4 антени со по 5 елементи поставени една над друга (5 over 5 over 5 over 5)

 

На следната фотографија е прикажан антенски систем составен од 8 групирани антени со по 20 елементи секоја (вкупно 160 елементи) за радио-врски на 432 MHz со користење на Месечината како пасивен рефлектор (EME = Earth-Moon-Earth communication):

8x20

 

На следнава фотографија е прикажан антенскиот систем на американскиот радиоаматери Gary (KB8RQ). Системот е составен од 24 јаги антени со хоризонтална поларизација и се користи за радиоаматерски EME комуникации на 144 MHz:

kb8rq

 

На следнава фотографија е прикажан антенскиот систем на американскиот радиоаматер Dave (W5UN). Системот е составен од 32 Long Yagi (10 метри долги антени со по 17 елементи) со хоризонтална поларизација за 144 MHz, плус 32 10-елементни јаги антени со вертикална поларизација, монтирани на предната страна од носачот:

w5un

 

На следната фотографија е прикажан антенскиот систем за 144 MHz на рускиот радиоаматер Александар (R7AB) од Краснодар. Системот е составен од 64 Јаги антени со по 15 +15 вкрстени елементи за да може да се избира хоризонтална и вертикална поларизација:

r7ab

 

 

 

 


I Z33T home page I страници на македонски јазик I