Шта је ромбична антена?
Ромбична антена је усмерена жичана антена формирана од четири проводна елемента распоређена у структуру облика дијаманта. Може се посматрати као две V антене повезане крајем до краја, при чему се један оштри врх користи као тачка напајања, а супротни врх је обично повезан са завршним отпорником.
За разлику од резонантног дипола, правилно завршена ромбична антена ради првенствено као антена путујућег таласа. РФ струја путује од тачке напајања дуж четворожичних делова према завршном оптерећењу. Електромагнетна поља која производе ови делови комбинују се и стварају концентрисани сноп дуж главне осе ромба.
Ромбске антене су постале добро познате за ВФ комуникацију на великим даљинама јер могу да обезбеде широку фреквентну покривеност, корисно појачање унапред и релативно стабилне карактеристике усмеравања. Међутим, њихова велика физичка величина их чини погоднијим за фиксне инсталације него за компактне комуникационе платформе.
Основна структура
Конвенционална ромбична антена се састоји од четири жице једнаке дужине окачене изнад земље. Заједно, ове жице формирају хоризонтални ромб са два оштра и два тупа угла.
Антена се напаја на једном крају, док је супротни крај повезан са неиндуктивним завршним отпорником. Овај отпорник је изабран тако да приближно одговара карактеристичној импеданси структуре антене и апсорбује преосталу енергију путујућег таласа.
Главни параметри дизајна укључују:
- Дужина сваког дела жице
- Оштар или вршни угао ромба
- Висина инсталације изнад земље
- Импеданса тачке напајања
- Завршни отпор
- Пречник проводника
- Циљни фреквентни опсег и путања простирања
Оптимални угао није универзална фиксна вредност. Зависи од електричне дужине сваке стране и жељене елевације и азимута главног зрака.
Слика 1. Основна конфигурација терминиране хоризонталне ромбичне антене.
Како функционише ромбична антена?
Свака страна ромба се понаша као дугачки жични радијатор. Како се струја шири дуж проводника, сваки део жице производи усмерену компоненту зрачења.
Када су димензије и углови антене правилно одабрани, поља која зраче четири стране се међусобно појачавају у правцу напред. У другим правцима, неке компоненте поља делимично поништавају. Комбиновани резултат је релативно узак главни сноп дуж дуге дијагонале ромба.
Завршни отпорник игра важну улогу. Апсорбујући енергију која стиже до краја антене, смањује рефлексију струје и спречава формирање јаког стојећег таласа на проводницима. Ово помаже антени да одржи стабилнију импедансу и карактеристике зрачења у релативно широком фреквентном опсегу.
Компромис је ефикасност. Део снаге предајника се претвара у топлоту у завршном отпорнику уместо да се зрачи. Дизајн антене стога захтева равнотежу између усмерености, пропусног опсега, стабилности импедансе и ефикасности зрачења.
Фреквентни опсег и електрична величина
Традиционалне ромбичне антене пуне величине су најближе повезане са ВФ комуникацијом. На овим фреквенцијама, странице антене су често дугачке неколико таласних дужина, што омогућава структури да произведе значајно усмерено појачање.
Ромбична антена није дефинисана једним фиксним фреквентним опсегом. Њене димензије се теоретски могу скалирати за различите фреквенције, али структура постаје изузетно велика на нижим фреквенцијама и захтева веће механичке толеранције на вишим фреквенцијама.
Компактне ромбичне и ромбично-петљасте структуре могу се користити и на VHF, UHF или микроталасним фреквенцијама. Међутим, ови скалирани дизајни могу имати другачије карактеристике напајања, поларизације и зрачења од традиционалне ВФ ромбичне антене са завршетком.
Слика 2. Пример компактне ромбичне антенске структуре за пријем на вишим фреквенцијама.
Ромбске антене са и без завршетка
Завршена ромбична антена обично производи једносмерни дијаграм зрачења. Већина корисног зрачења је усмерена од тачке напајања ка завршном крају.
Ако се уклони завршни отпорник, струја се рефлектује од отвореног краја. Антена тада развија јачу компоненту стојећег таласа и може да произведе двосмерни дијаграм зрачења, са главним зрачењем у два супротна смера.
Нетерминисана конфигурација може избећи губитак снаге у завршном отпорнику, али његова улазна импеданса и дијаграм зрачења генерално значајније варирају са фреквенцијом. Такође може показати лошији однос предњег и задњег сигнала и мање предвидљиво понашање широкопојасног опсега.
Диаграм зрачења и поларизација
Дијаграм зрачења терминиране ромбичне антене карактерише се предњим главним режњевом и вишеструким бочним режњевима. Тачан правац снопа и ширина снопа зависе од дужине странице, угла ромба, висине инсталације, радне фреквенције и услова тла.
Повећање електричне дужине може побољшати усмереност, али такође може произвести додатне бочне режњеве. Ови нежељени режњеви могу зрачити енергију ка нежељеним правцима и смањити практичну предност главног снопа.
Хоризонтално постављена ромбична антена је првенствено хоризонтално поларизована у главном правцу зрачења. Међутим, комплетан тродимензионални дијаграм може садржати и вертикалне компоненте поларизације, посебно у бочним режњевима и у правцима даље од главне осе.
Слика 3. Илустративни једносмерни дијаграм зрачења завршене ромбичне антене.
Напајање и усклађивање импедансе
Ромбична антена је обично балансирана структура са релативно високом улазном импедансом. Често се напаја помоћу балансиране преносне линије или преко одговарајућег импедансног трансформатора и балуна.
Када се користи коаксијални кабл, прелаз између небалансиране напојне линије и балансиране антене мора бити пажљиво пројектован. Неадекватно подударање може повећати рефлектовану снагу, увести струју заједничког режима и искривити жељени дијаграм зрачења.
Инжењери треба да процене:
- Улазна импеданса
- Губитак повратка и VSWR
- Завршни отпор
- Појачање унапред
- Однос предњег и задњег дела
- Правац снопа
- Ниво бочног режња
- Поларизација
- Способност руковања снагом
За системе за пренос велике снаге, завршни отпорник мора бити у стању да безбедно расипа значајну РФ снагу.
Предности
Главне предности ромбичне антене укључују:
- Релативно широк оперативни пропусни опсег
- Корисни усмерени добитак
- Стабилна импеданса када је правилно завршена
- Једноставна конструкција на бази жице
- Погодно за ВФ везе на велике удаљености
- Способан да поднесе велику снагу предајника са одговарајућим компонентама
- Вишеструке ромбијске антене могу се распоредити за ширу покривеност или пребацивање између праваца
Ограничења
Његова главна ограничења укључују:
- Захтева велики простор за инсталацију
- Потребно је неколико високих потпорних конструкција
- Део РФ снаге се губи у завршном отпорнику
- Може произвести значајне бочне режњеве
- На перформансе утичу висина и услови тла
- Механичко одржавање може бити захтевно
- Није погодно за већину компактних или мобилних платформи
Типичне примене
Ромбске антене су историјски коришћене за:
- ВФ комуникација на велике удаљености
- Фиксне радио везе од тачке до тачке
- Пријемне станице за кратке таласе
- Јоносферска и небеска таласна комуникација
- Међународне комуникационе мреже
- Радио праћење и сигнална обавештајна служба
- Истраживање антена са дугим жицама и антена са путујућим таласом
Иако модерни комуникациони системи често користе лог-периодичне антене, широкопојасне низове, рефлекторске антене и електронски контролисане антенске системе, ромбична антена остаје важан пример у теорији антена.
Јасно показује како се дужина проводника, струја путујућег таласа, геометријски угао и суперпозиција поља могу користити за контролу усмерености и пропусног опсега антене.
РФ МИСО пружа решења за антене и микроталасне компоненте за РФ тестирање, комуникацију, радар, мерење антена и системску интеграцију. Разумевање класичних структура антена, као што је ромбична антена, помаже инжењерима да процене важне параметре, укључујући фреквентни опсег, појачање, поларизацију, ширину снопа, VSWR, ниво бочних режњева и ефикасност зрачења.
Да бисте сазнали више о антенама, посетите:
Време објаве: 24. јул 2026.
