Што е ромбна антена?
Ромбната антена е насочена жичена антена формирана од четири спроводливи елементи распоредени во структура во облик на дијамант. Може да се гледа како две V-антени поврзани крај до крај, при што еден остар врв се користи како точка на напојување, а спротивниот врв нормално е поврзан со терминирачки отпорник.
За разлика од резонантниот дипол, правилно терминираната ромбна антена работи првенствено како антена со патувачки бран. RF струјата патува од точката на напојување по должината на четирите жичени делови кон терминалното оптоварување. Електромагнетните полиња произведени од овие делови се комбинираат за да создадат концентриран зрак по должината на главната оска на ромбот.
Ромбните антени станаа добро познати за HF комуникација на долги растојанија бидејќи можат да обезбедат широка фреквентна покриеност, корисно напредно засилување и релативно стабилни насочни карактеристики. Сепак, нивната голема физичка големина ги прави посоодветни за фиксни инсталации отколку за компактните комуникациски платформи.
Основна структура
Конвенционалната ромбна антена се состои од четири жици со еднаква должина кои се закачени над земјата. Заедно, овие жици формираат хоризонтален ромб со два остри агли и два тапи агли.
Антената е напојувана од едниот крај, додека спротивниот крај е поврзан со неиндуктивен терминирачки отпорник. Овој отпорник е избран да ја приближи карактеристичната импеданса на структурата на антената и да ја апсорбира преостанатата енергија на патувачкиот бран.
Главните параметри на дизајнот вклучуваат:
- Должина на секој дел од жицата
- Остриот или врвен агол на ромбот
- Висина на инсталација над земјата
- Импеданса на точката на напојување
- Завршувачки отпор
- Дијаметар на проводник
- Целен фреквентен опсег и патека на пропагација
Оптималниот агол не е универзална фиксна вредност. Тој зависи од електричната должина на секоја страна и посакуваната елевација и азимутната насока на главниот зрак.
Слика 1. Основна конфигурација на терминирана хоризонтална ромбна антена.
Како функционира ромбната антена?
Секоја страна од ромбот се однесува како долг жичен радијатор. Како што струјата се шири по спроводниците, секој жичен дел произведува насочена компонента на зрачење.
Кога димензиите и аглите на антената се правилно избрани, полињата зрачени од четирите страни се засилуваат едни со други во насока напред. Во други насоки, некои компоненти на полето делумно се поништуваат. Комбинираниот резултат е релативно тесен главен зрак по долгата дијагонала на ромбот.
Терминалниот отпорник игра важна улога. Со апсорбирање на енергијата што стигнува до далечниот крај, тој го намалува одбивањето на струјата и спречува формирање на силен стоечки бран на спроводниците. Ова ѝ помага на антената да одржува постабилна импеданса и карактеристики на зрачење низ релативно широк фреквентен опсег.
Компромисот е ефикасноста. Дел од моќноста на предавателот се претвора во топлина во терминирачкиот отпорник, наместо да се зрачи. Затоа, дизајнот на антената бара рамнотежа помеѓу насоченоста, пропусниот опсег, стабилноста на импедансата и ефикасноста на зрачењето.
Фреквентен опсег и електрична големина
Традиционалните ромбни антени со целосна големина се најтесно поврзани со HF комуникацијата. На овие фреквенции, страните на антената често се долги неколку бранови должини, што ѝ овозможува на структурата да произведе значително насочно засилување.
Ромбната антена не е дефинирана со еден фиксен фреквентен опсег. Нејзините димензии теоретски можат да се скалираат за различни фреквенции, но структурата станува екстремно голема на пониски фреквенции и бара построги механички толеранции на повисоки фреквенции.
Компактните ромбни и ромбно-јамчести структури може да се користат и на VHF, UHF или микробранови фреквенции. Сепак, овие скалирани дизајни можат да имаат различни карактеристики на напојување, поларизација и зрачење од традиционалната терминирана HF ромбна антена.
Слика 2. Пример за компактна ромбна структура на антена за прием на повисоки фреквенции.
Завршени и нетерминирани ромбни антени
Терминирана ромбна антена нормално произведува еднонасочен образец на зрачење. Поголемиот дел од корисното зрачење е насочено од точката на напојување кон завршниот крај.
Ако завршниот отпорник се отстрани, струјата се одбива од отворениот крај. Антената потоа развива посилна компонента на стоечки бран и може да произведе двонасочен модел, со главно зрачење во две спротивни насоки.
Нетерминираната конфигурација може да избегне губење на енергија кај терминирачкиот отпорник, но неговата влезна импеданса и шема на зрачење генерално варираат значително со фреквенцијата. Исто така, може да покаже полош сооднос напред-назад и помалку предвидливо однесување на широкопојасен интернет.
Модел на зрачење и поларизација
Шемата на зрачење на терминирана ромбна антена се карактеризира со преден главен лобус и повеќе странични лобуси. Точната насока на зракот и ширината на зракот зависат од должината на страната, аголот на ромбот, висината на инсталацијата, работната фреквенција и условите на земјата.
Зголемувањето на електричната должина може да ја подобри насоченоста, но исто така може да произведе дополнителни странични лобуси. Овие несакани лобуси може да зрачат енергија во ненамерни насоки и да ја намалат практичната предност на главниот зрак.
Хоризонтално инсталираната ромбна антена е првенствено хоризонтално поларизирана во главната насока на зрачење. Сепак, комплетниот тродимензионален модел може да содржи и компоненти на вертикална поларизација, особено во страничните лобуси и во насоки подалеку од главната оска.
Слика 3. Илустративен еднонасочен образец на зрачење на завршена ромбна антена.
Усогласување на напојувањето и импедансата
Ромбната антена е нормално избалансирана структура со релативно висока влезна импеданса. Често се напојува преку избалансиран далновод или преку соодветен импедансен трансформатор и балун.
Кога се користи коаксијален кабел, транзицијата помеѓу неурамнотежената линија за напојување и балансираната антена мора внимателно да се дизајнира. Несоодветното усогласување може да ја зголеми рефлектираната моќност, да воведе струја во заеднички режим и да го наруши предвидениот модел на зрачење.
Инженерите треба да проценат:
- Влезна импеданса
- Загуба на поврат и VSWR
- Завршувачки отпор
- Напредна добивка
- Сооднос напред-назад
- Насока на зракот
- Ниво на страничен лобус
- Поларизација
- Можност за управување со моќност
За системи за предавање со голема моќност, терминирачкиот отпорник мора да биде способен безбедно да дисипира значителна RF моќност.
Предности
Главните предности на ромбната антена вклучуваат:
- Релативно широк работен пропусен опсег
- Корисно насочено засилување
- Стабилна импеданса кога е правилно прекината
- Едноставна конструкција базирана на жица
- Погодно за HF врски на долги растојанија
- Способност за ракување со висока моќност на предавателот со соодветни компоненти
- Може да се постават повеќе ромбни антени за поширока покриеност или префрлување помеѓу насоките.
Ограничувања
Неговите главни ограничувања вклучуваат:
- Потребна е голема површина за инсталација
- Потребни се неколку високи потпорни структури
- Дел од RF моќноста се губи во терминирачкиот отпорник
- Може да произведе значајни странични лобуси
- Перформансите се под влијание на висината и условите на теренот
- Механичкото одржување може да биде тешко
- Не е погодно за повеќето компактни или мобилни платформи
Типични апликации
Ромбните антени историски се користеле за:
- HF комуникација на долги растојанија
- Фиксни радио врски од точка до точка
- Приемни станици со кратки бранови
- Јоносферска и небесна комуникација
- Меѓународни комуникациски мрежи
- Радио мониторинг и сигнална интелигенција
- Истражување на антени со долги жици и антени со патувачки бранови
Иако современите комуникациски системи често користат лог-периодични антени, широкопојасни низи, рефлекторски антени и електронски контролирани антенски системи, ромбичната антена останува важен пример во теоријата на антени.
Јасно покажува како должината на проводникот, струјата на патувачкиот бран, геометрискиот агол и суперпозицијата на полето можат да се користат за контрола на насоченоста и пропусниот опсег на антената.
RF MISO обезбедува решенија за антени и микробранови компоненти за RF тестирање, комуникација, радар, мерење на антени и системска интеграција. Разбирањето на класичните структури на антени, како што е ромбичната антена, им помага на инженерите да проценат важни параметри, вклучувајќи го фреквентниот опсег, засилувањето, поларизацијата, ширината на зракот, VSWR, нивото на страничниот лобус и ефикасноста на зрачењето.
За да дознаете повеќе за антените, посетете ја страницата:
Време на објавување: 24 јули 2026 година
