Дб колинеарная укв антенна
С любезного разрешения Harry Lythall (SM0VPO)
Эта не очень сложная для повторения УКВ антенна с вертикальной поляризацией имеет усиление 6 дБ. Антенна "Slim-Jim" наиболее популярна но имеет усление всего около 1,7 дБ. У меня были проблемы с моей станцией пакетного радио и я видел выход в увеличении коэффициента усиления антенны. Поэтому сейчас я имею усиление в 6 дБ на УКВ колинеарке.
Этот рисунок показывает основную конструкцию. Здесь нет ничего нового в технологии. Моя антенна выполнена из 4 мм алюминиевых прутков, поддерживаемых нейлоновыми кусочками, которые я отыскал на кухне (конечно, когда дома не было жены). Длина каждого элемента антенны и шлейф рассчитаны в полволны (1030 мм), но шлейф длинее на 5 см. Шлейф сгибается так, чтобы образовались два параллельных проводника с расстоянием между ними в 5 см. Два излучающих вибратора остаются прямыми. Все три сформированных элемента (два вибратора и шлейф) соединяются при помощи двух вырезанных из нейлона блоков.
Я не показал размеры вырезанных нейлоновых блоков, а вставил в первую картинку только их форму. Все зависит от конструкции и размеров деревянного бума, который Вы имеете. Это, конечно, мог быть металл, но у меня на балконе лежал кусок деревянного бруска, который я и использовал. Важно только, чтобы он был не кроче 1/4 волны.
Вставьте центральный фиксатор (бум) первым, а затем воткните в диэлектрические блоки все остальные элементы (при этом они должны войти с некоторым усилием). Вертикальные/горизонтальные отверстия на концах блока должны иметь электрический контакт между вибраторами и шлейфом. Я использовал для этого отрезки железистого провода (он липнет к магниту) с компонентами свинца, который имеет хороший контакт между двумя элементами. Медный провод применять не следует, так как со временем между ним и алюминием образуется коррозия.
Прочность нейлонового блока более, чем достаточна для того, чтобы поддерживать все элементы даже при сильном ветре.
Кабель присоединен на расстоянии 15 см от короткозамкнутого конца шлейфа. Шлейф запитывается 50-200 омным коаксиальным кабелем через симметрирующий трансформатор. Для этого используется кабель RG58 или URM76. Длина петли, формирующей трансформатор должна составлять 0.33 длины волны. Полуволновый излучающий элемент для 145 МГц равен 1030 мм, поэтому длина коаксиального трансформатора должна быть около 345 мм (в согнутом пополам виде).
Я недавно увидел несколько опубликованных статей с использованием антенны этого типа, но сделанной из медной трубки. Но я думаю, что мой метод значительно проще и практически ничего не стоит как в деньгах, так и в усилиях (конечно, если жена Вас не застанет на кухне за отрезанием куска нейлона).
Перевод Н.Большакова.
Активная антенна в багажнике
Мардарьев Э.А., E-mail: galin@chat.ru
В качестве антенны УКВ приемника использована крышка багажника, см. "Радиолюбитель" 11/96, стр.37 Кузов автомобиля в качестве антенны. Кто не читал, ответная часть замка багажника изолируется от кузова, при закрытой крышке образуется щель между ней и кузовом от замка до навесов в обе стороны. Бот она то и есть антенна. Работает немного хуже штыря, установленного на крыше, зато никакая ........ (нужное вписать) не спионерит. Настраивать лучше по АЧХтору, хотя можно и по ГСС при известной сноровке, рекомендую полосу 100-108 МГц. Задача в том, чтобы до усилителя отфильтровать лишнее. В канале СБ усилитель не нужен, только шумов прибавляет.
L1 и L2 - бескаркасные, 6 витков на оправке 4мм проводом 0.5мм. Настройка - растягиванием витков. Дроссели типа ДМ.
Активная передающая антенна
М.АНИСИМОВ (RU3PF, ex UA3POC),
300002, г.Тула, а/я 520.
Проблема создания передающих антенн интересует многих радиолюбителей. Как известно, хорошо излучают полноразмерные антенны, т.е. такие антенны, размеры которых соизмеримы с длиной волны. Однако создать полноразмерную антенну часто оказывается трудно. Поэтому многие обращаются к укороченным антеннам.
При использовании таких антенн возникает парадоксальная ситуация, при которой низкое выходное сопротивление транзисторного каскада Rвых (например при Ек=12,6 В, Pвых=10 Вт, Rвых=8 Ом) трансформируется в высокое волновое сопротивление кабеля 50 или 75 Ом, а затем вновь понижается для согласования с низким сопротивлением укороченной антенны. Проще согласовать низкое выходное сопротивление (в нашем примере — 8 Ом) транзисторного каскада с низким сопротивлением укороченной рамочной антенны (при коэффициенте укорочения 0,45 Rизл=8 Ом). Для этого необходимо непосредственно объединить выходной каскад с укороченной антенной.
Принципиальная схема активной антенны СВ-диапазона приведена на рисунке. Усилительный каскад работает в режиме класса "С" и может использоваться для усиления Ч М- и CW-сигналов. Выходная мощность каскада — 10 Вт. Она достигается
при входной мощности 0,1...1,0 Вт — в зависимости от типа используемого транзистора. Наиболее высокий коэффициент усиления обеспечивают транзисторы КТ965А, КТ966А, несколько меньший — КТ958А, КТ920В. Для согласования входного сопротивления с кабелем используется трансформатор, который выполнен на феррито-вом кольце диаметром 10 мм с проницаемостью 400. Обмотка состоит из 10 витков двух скрученных проводов ПЭВ-2 диаметром 0,31 мм.
На выходе усилительного каскада включена укороченная рамочная антенна, имеющая размеры 1,3х1,3 м и выполненная из медной шины сечением 3х5 мм. Усилитель включается в разрыв середины одной из вертикальных сторон, обеспечивая работу антенны с вертикальной поляризацией. Для снижения собственной резонансной частоты в точки 3, 4 включена укорачивающая емкость С4, которая должна обладать достаточной электрической прочностью (например конденсатор с воздушным диэлектриком).
Проводники, соединяющие рамку с транзистором, должны иметь минимальную длину (1...2 см).
Для работы AM и SSB между точками А и В включается резистор 500...600 Ом, с помощью которого устанавливается ток покоя 50 мА. Следует отметить, что в этом случае температурная стабильность каскада будет невысокой, и использовать его можно только в помещении.
Транзистор должен быть снабжен радиатором, площадь которого не менее 500 см2. Дроссель Др1 — типа ДПМ-2,4.
Для питания активной антенны можно использовать отдельный провод, но особенно удобно питать ее по входному коаксиальному кабелю с помощью разделительных конденсаторов и дросселей. Допустимая плотность тока для центральной жилы кабеля составляет 3 А/мм2, что позволяет использовать любые кабели, за исключением самых тонких.
Активная антенна может быть закреплена в оконном проеме или на балконе.
Первоначальная настройка антенны может быть осуществлена с помощью ГСС, слабо связанного с антенной (например с помощью небольшой рамки), и индикатором напряженности поля. Затем устанавливается напряжение питания (50% от номинального) и подается напряжение возбуждения на транзистор. Изменением величины укорачивающей емкости добиваются резонанса, что проявляется в повышении коллекторного тока и увеличении показаний измерителя напряженности поля. После этого перемещением точки 2 на боковой стороне рамки добиваются дальнейшего увеличения показаний индикатора напряженности, периодически подстраивая С4. Затем напряжение питания доводится до номинального.
Настройку можно также проводить с помощью измерителя частотных характеристик, включив на выход ИЧХ вход активной антенны, а вход ИЧХ соединив с небольшой рамкой, слабо связанной с активной рамочной антенной. Желательно проверить КСВ входной цепи, который должен быть близок к 1.
Литература
1. Анисимов М. (UA3POC), Анисимов М. (UA3PML).
Способ питания укороченной рамочной антенны.
— Радиолюбитель KB и УКВ, 1997, N12,c.30,31.
РАДИОЛЮБИТЕЛЬ 10/98, c.39.
Антенна бевереджа
Аитенна Бевереджа или, как ее еще называют, антенна бегущей волны (АБВ), широко используется в профессиональной радиосвязи. Большинство трансокеанских QSO на 160 метров радиолюбители проводят, используя антенну Бевереджа на прием. В инструкции к радиостанции Р126 указано, что при использовании четвертьволнового штыря дальность связи между двумя однотипными радиостанциями составляет 2 км, при использовании АБВ — 4...5 км. Для радиостанции Р 105 дальность связи при использовании штыревой четвертьволновой антенны составляет 6 км, при использовании АБВ — до 25 км. Надеюсь, эти цифры, неоднократно проверенные военными, убедят противников антенны Бевереджа в том, что в ней действительно что-то есть.
Антенна Бевереджа может работать без перестройки во всех любительских диапазонах при минимальных затратах на ее изготовление и не нуждается в настройке при смене диапазонов работы. Эта ее особенность привлекает не только радиолюбителей, но и любителей дальнего приема вещательных станций.
1. ИДЕАЛЬНАЯ АНТЕННА БЕВЕРЕДЖА
Классическая АБВ представляет собой провод, длина которого в несколько раз больше длины волны, на которой работает антенна. Он нагружен на сопротивление, равное ее волновому сопротивлению (Рис. 1). Высота подвеса АБВ составляет от 1 до 5 м в зависимости от диапазона частот, в котором она используется.
Входное сопротивление АБВ высоко и равно волновому сопротивлению линии, образованной проводом, составляющим полотно антенны, и землей, играющей роль второго провода. Оно составляет 400...600 Ом. При подвешивании АБВ нет необходимости всюду соблюдать равную высоту подвеса. На 160 метров эффективно работает антенна с высотой подвеса 3...5 м, а на 10-метровом диапазоне — с высотой подвеса не менее 1 м.
Коэффициент усиления АБВ равен: G=Кх(L/l),где G — коэффициент усиления; К — коэффициент, не зависящий от качества изготовления АБВ; L - длина антенны; l - длина волны, на которой работает антенна.
Чем длиннее полотно антенны, тем выше ее коэффициент усиления. Антенна Бевереджа принимает вертикально поляризованную волну, падающую на нее под небольшим утлом. Такие характеристики имеют поверхностная волна, находящейся в пределах видимости, радиостанции и волна дальней радиостанции, отраженная от ионосферы под малым углом.
В горизонтальной плоскости максимум приема лежит в направлении, параллельном полотну антенны. При перпендикулярном падении электромагнитная волна просто ничего не наведет в антенне, а при падении под углом, вследствие сложения наведенных в антенне с разными фазами напряжений, последние будут компенсировать друг друга.
Д.Н. антенны Бевереджа представляет собой узкий луч в горизонтальной и вертикальной плоскостях, направленный в сторону нагрузки (рис.2). При значительном превышении длины полотна антенны над длиной волны происходит дробление Д.Н. на лепестки. Чем меньше задний лепесток Д.Н., тем лучше согласована антенна с нагрузкой.
2. "ЗЕМЛЯ" АНТЕННЫ ВЕВЕРЕДЖА
Работа реальной АБВ во многом зависит от качества "земли". Лучше всего проложить несколько "земляных" проводов от нагрузки к генератору.
На практике, если предполагают использовать АБВ на передачу, то для эффективной работы прокладывают не менее 3 "земляных" проводов. Один — под полотном антенны, а два других — по краям от него на расстоянии, равном (0,5...1) высоты подвеса полотна антенны (рис.3). Для повышения эффективности работы этих проводов они должны быть или подняты над землей на небольшую высоту (5... 10 см), или защищены от коррозии, если они все же лежат на земле.
При использовании АБВ как приемной антенны можно использовать только один "земляной" провод. Иногда на приемных центрах вместо "земляного" провода используют 10... 30 противовесов длиной около 0,1 длины антенны, расположенных на конце нагрузки и трансформатора и закопанных на глубину 10 см (рис.4). Однако при этом не экономится провод для противовесов и в некоторых случаях возрастает шум антенны за счет того, что в нее включаются участки земли, которые могут служить источником шума. Обычно конкретный источник шума определить очень трудно. Он может возникать за счет токов, протекающих в земной коре; может быть обусловлен действием промышленных факторов (воздушные ЛЭП, подземные линии электропередач и т.д.).
На приемных радиоцентрах выбирают местности, где таких воздействий нет, а в Вашем случае вполне может оказаться, что QTH расположен как раз вблизи такого источника шума. Антенна Беве-реджа наиболее подвержена воздействию таких шумовых источников, особенно без "земляного" провода под ней. На передачу такая антенна (рис.4) будет работать неудовлетворительно. Это связано с тем, что в цепь антенны включено сопротивление земли R3, которое в общем случае сравнимо с волновым сопротивлением антенны и существенно снижает ее КПД. При использовании АБВ на прием это можно допустить, так как обычно приемники имеют запас по усилению. Но при работе на передачу КПД является главнейшим показателем антенны.
Не следует забывать и о том, что почва может промерзать зимой на значительную глубину. Это существенно снизит и без того малую эффективность антенны Бевереджа (рис.4). Но часто по многим причинам трудно или нецелесообразно использовать "земляной" провод под полотном антенны. В этом случае используют так называемую "лучевую" антенну.
3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КАЧЕСТВЕ "ЗЕМЛИ" ЧЕТВЕРТЬВОЛНОВЫХ ПРОТИВОВЕСОВ
"Лучевая" антенна, используемая для работы на радиостанциях типа Р105, изображена на рис.5. Она представляет собой провод длиной 1, составляющей около десяти длин волны, к которому через резистор 400 Ом подключено несколько противовесов длиной в четверть волны. Несколько таких же противовесов подключено и к корпусу радиостанции.
Ток в такой антенне протекает за счет токов смещения в пространстве между противовесами. Ток в почве в этом случае не играет большой роли. Для увеличения КПД нужно стремиться к уменьшению сопротивления системы противовесов. При волновом сопротивлении антенны 400... 600 Ом желательно использовать не менее 2 резонансных противовесов на стороне нагрузки и стороне питания.
При использовании АБВ в разных диапазонах необходимо для каждого диапазона использовать не менее 2 резонансных противовесов длиной в четверть волны для каждого из диапазонов. Антенна с четвертьволновыми противовесами отличается от классической АБВ тем, что не имеет непрерывного перекрытия по частоте.
4. НАГРУЗКА АНТЕННЫ БЕВЕРЕДЖА
Примерно от 30 до 50 процентов мощности передатчика рассеивается на нагрузке, поэтому крайне важно, чтобы резистор нагрузки был безиндукционным.
При конструировании передающих антенн Бевереджа можно использовать резисторы типа МЛТ-2, соединенные в параллель. Конструктивно они располагаются кольцом. Для защиты такой нагрузки от атмосферных воздействий ее окрашивают прочным лаком. Желательно исключить прямое попадание на нее дождя, разместив ее под какой-нибудь крышкой. Обычно для антенны Бевереджа используют нагрузку около 300...600 Ом. Точно установить волновое сопротивление антенны трудно, на практике это можно сделать лишь изменением нагрузки и измерением при этом КСВ антенны.
5. ДЛИНА И КПД АНТЕННЫ БЕВЕРЕДЖА
Выше было указано, что коэффициент усиления АБВ зависит от ее длины, но лучшие результаты получаются, когда длина антенны кратна нечетному количеству длин полуволн. Для успешной работы она должна быть не меньше длины волны, на которой работает передатчик.
Чтобы определить КПД, рассмотрим, где происходят потери энергии. Во-первых, в нагрузочном резисторе RH. Во-вторых, чем длиннее антенна, тем больше излучение, интенсивность которого растет с ростом высоты подвеса (Н) АБВ над землей. Таким образом, КПД можно примерно определить по формуле:
КПД = 1 /Rн*L/l*Н/lЗ*К, где L — длина антенны;
l — длина волны; К — коэффициент эффективности.
Для повышения КПД и улучшения направленных свойств АБВ используют их параллельное включение. Располагают их при этом как параллельно, так и последовательно (Рис.6).
КПД антенны Бевереджа длиной в одну волну с высотой подвеса около 0,005 длины волны не превышает 10 процентов. Увеличение длины антенны до 6 длин волны повышает КПД примерно до 40 %, затем рост КПД замедляется.
6. ИЗМЕНЕНИЕ Д.Н. АНТЕННЫ БЕВЕРЕДЖА
Одним из главных недостатков АБВ является то, что ее Д.Н. фиксирована. Мною был опробован вариант антенны Бевереджа с двумя трансформаторами (рис.7), который позволяет коммутировать Д.Н. в двух направлениях. При подаче постоянного напряжения по кабелю реле срабатывают и меняют местами точки подключения и питания (использованы реле типа РМУГ). Такая антенна имела КСВ не более 1,8 во всем диапазоне частот от 1,8 до 30 МГц, разница при переключении направления излучения менялась от 1 ...2 баллов на НЧ-до 6 баллов на ВЧ-диапазонах.
Встречаются рекомендации по установке круглой антенны Бевереджа. В этом случае диаграмма направленности такой антенны — круг, но ее коэффициент усиления будет меньше, чем у диполя. При наличии достаточного количества открытой линии или КАТВ можно сделать упрощенное переключение Д.Н. Схема антенны для этого приведена на рис.8. При таком выполнении антенны открытая линия должна быть приподнята над землей. Возрастает затухание антенны и уменьшается ее КПД. Но если антенна используется на прием, такое ее построение вполне приемлемо. Для переключения направления Д.Н. в этом случае можно использовать даже обыкновенный тумблер.
7. УСТАНОВКА АНТЕННЫ БЕВЕРЕДЖА
Для успешной работы АБВ должна быть правильно установлена относительно посторонних предметов. Конечно, идеальная установка — это когда рядом нет никаких проводящих предметов. Однако на практике такое встречается редко. Следует стремиться к тому, чтобы не было проводящих предметов в главном и, если возможно, в заднем лепестке. Так как АБВ излучает вертикально поляризованную волну, следует обратить внимание на вертикальные проводящие предметы. Очень хороший вариант — установка на край крыши дома, когда в главном лепестке Д.Н. лежит свободное пространство. Именно такая АБВ используется с 1989 г. на моей станции UZ3ZK. Часто на крыше проходят провода радиосети и телефона, которые могут быть параллельны Вашей АБВ. Они буду т восприниматься как "земля", и в них будут наводиться значительные токи, которые могут привести к помехе многопрограммному вещанию и, возможно, теле-фонной связи. Для устранения этого эффекта достаточно проложить "земляной" провод рядом с этими проводами. Во всех случаях, с которыми я сталкивался, на столбиках были свободные "рожки" для его установки. Провод следует заземлить возле каждой из мачт. В тяжелых случаях может потребоваться установка нескольких таких проводов на расстоянии 20... 50 см друг от друга.
Вообще же антенна Бевереджа является одной из самых неприхот- ливых антенн. Чистое пространство в радиусе около 1 ...2 метров от-носительно полотна антенны обеспечит ее работу. Ни одна из сосед- них антенн не мешает ей, так же как и АБВ оказывает минимальное влияние на другие антенны.
В грозовом отношении АБВ безопасна. Полотно ее заземлено с двух сторон, так что даже прямое попадание молнии в нее не приведет к поражению оператора и разрушению радиоаппаратуры. АБВ обычно расположена ниже других проводящих предметов, что обеспечивает ее дополнительную защиту от грозы. АБВ не накапливает 1 электростатику, и это особенно заметно при приеме перед грозой. На нее можно работать даже во время грозы. 1
Литература.
1. Г.З.Айзенберг, Коротковолновые антенны, М.: Радио и связь, 1985г.
И.ГРИГОРОВ, 308015, Белгород-15, а/я 68. РЛ 9/93)
Антенна "двойной треугольник"
В диапазоне 28 МГц я применяю антенну, состоящую из двух проволочных треугольников (см. рисунок). Конструктивно она удобно совмещается с "Ground Plane" на 14 МГц.
По своим параметрам "двойной треугольник" приближается к антенне G4ZU.
Ю. КОНДРАТЬЕВ (UA1ZAS) п. Ревда Мурманской обл.
Антенна "isotron" 80/40 combo
Модель #20 впереди, #10 справа. Модель #10 впереди, #15 справа
Антенна "isotron" для диапазона 14-30 мгц
Модель #10 с прямым проводом, модель #20 с изогнутым проводом
Антенна "Isotron" для диапазонов 14-30 МГц
Модель #
10
11
12
Высота, Ширина, Глубина: мм |
406x292x102 |
406x292x102 |
533x292x102 |
Ширина диапазона: |
1Mhz * |
1Mhz * |
450khz * |
Коаксиальный кабель: |
50-75 ohms |
50-75 ohms |
50-75 ohms |
Частота: |
28-30 Mhz |
40 каналов CB |
Весь диапазон |
Подводимая мощность: |
1000 PEP** |
1000 PEP** |
1000 PEP** |
Модель #20 с изогнутым проводом
Антенна "Isotron" для диапазонов 14-30 МГц
Модель #
15
17
20
20 & 15 & 10 Combo
Высота, Ширина, Глубина: мм |
533x292x102 |
533x292x102 |
533x203x102 |
Ширина диапазона: |
450khz * |
450khz * |
350khz * |
Коаксиальный кабель: |
50-75 ohms |
50-75 ohms |
50-75 ohms |
Частота: |
Весь диапазон |
Весь диапазон |
Весь диапазон |
Подводимая мощность: |
1000 PEP** |
1000 PEP** |
1000 PEP** |
Экиз конструкции антенны
Антенна "Isotron" 80/40 COMBO
Антенна "isotron" для низкочастотных диапазонов
Атенна "Isotron" превосходно показала себя в работе в том случае, когда радиолюбитель не располагает достаточным местом для установки полноразмерных антенн. Антенна может быть установлена в условиях большого жилого дома на окне или балконе. Так же она может применяться в полевых условиях, например в кемпинге, на дачном участке, в походе и т.п. Антенна имеет низкий уровеннь шумов.
Конструктивно атенна "Isotron" представляет собой "открытый" колебательный контур и состоит из катушки индуктивности и конденсатора выполненного в виде металлических пластин или стержней. Катушка имеет невысокую добротность и поэтому антенна достаточно широкополосна. Коэффициен усиления антенны примерно такой же как и у полуволнового диполя. Для питания антенны используется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 или 50 Ом, длина кабеля кратна полволны с учетом коэффициента укорочения.
Настойка антенны осуществляется изменением расстояния между пластинами конденсатора.
Выпускается целая серия антенн отдельно для каждого диапазона. К сожалению, подробных размеров для данной конструкции нет. Но думаю, что радиолюбители могут поэкспериментировать и затем поделиться опытом изготовления такой антенны.
Модель# 80 длинная, Модель #40 укороченная
Атенна "Isotron" для низкочастотных диапазонов 1.8-7.3 MHZ
Модель #
160
80
40 ***
80 & 40 Combo
Высота, Ширина, Глубина, мм: |
559x406x381 |
813x406x381 |
559x406x381 |
Ширина диапазона (для SWR 2:1): |
100khz * |
110khz * |
250khz * |
Коаксиальный кабель: |
50-75 ohms |
50-75 ohms |
50-75 ohms |
Частота: |
1.8-2.0 Mhz |
3.5-4.0 Mhz |
7.0-7.5 Mhz |
Мощность Вт: |
2000 PEP** |
2000 PEP** |
2000 PEP** |
Антенна "Isotron" для диапазона 14-30 МГц
Антенна "Isotron" 80/40 COMBO
Антенна "мини-квадрат"
Макс Блюмер (WA1MKP) предложил разработанную им антенну, занимающую минимум места. Антенна представляет собой петлю с периметром, равным длине волны.
Рисунок поясняет замысел конструктора антенны. В качестве основы была взята обычная рамка (левый эскиз), питаемая в точках х и у. Эта рамка излучает вертикально поляризованную волну в двух перпендикулярных плоскости чертежа направлениях, максимум напряженности поля находится в плоскости А-А'. Рамка может быть превращена в квадрат, затем (без существенной потери эффективности) - в прямоугольник (средний эскиз). При этом поляризация волны и направленно-ность излучения будут теми же, что и у круглой рамки. Если согнуть этот прямоугольник на 90° сначала по линии А-А', а затем по линиям В-В' и С - С', плоская петля превратится в объемный куб (правый эскиз). Периметр антенны, естественно, будет равен длине волны (L), а каждая из сторон куба составит всего 1/10L.
При этом сохранится вертикальная поляризация излучаемой волны, а вместо двунаправленной диаграммы направленности будет получена практически всенаправлен-ная диаграмма.
Изложенный принцип был вначале реализован в виде антенны диапазона 144 МГц. Для питания использовался 50-омный коаксиальный кабель с согласующим устройством (КСВ по диапазону менялся от 1,2 до 1,4). Исследование диаграммы направленности с помощью измерителя напряженности поля показало, что имеется незначительное отличие излучений вперед-назад (1,8 дБ) и вперед-вбок (3 дБ), последнее по-видимому объяснялось экранирующим влиянием питающего кабеля и элементов конструкции.
Затем WA1MKP изготовил аналогичную антенну на диапазон 21 МГц. Она имела такие же характеристики (правда, КСВ оказался несколько выше). Кроме QSO с другими штатами США были проведены связи с Южной Америкой и Европой.
("QST" (США), 1973, N 2.)
Антенна на 144 мгц
Развитие локальных ЧМ сетей в диапазоне 144 МГц и все большее распространение ретрансляторов привело к повышенному интересу радиолюбителей к всенаправленным антеннам с вертикальной поляризацией. Помимо классического четвертьволнового штыря (GP) очень часто применяется антенна с длиной излучателя 5/8 L. У такой антенны диаграмма направленности в вертикальной плоскости прижата к земле, что способствует увеличению дальности связи. Более того, по сравнению с GP антенна 5/8L имеет усиление 3 дБ.
В корейском журнале KARL Monthly (1996, April, p. 55-56) было опубликовано краткое описание УКВ антенны, которая представляет собой синфазный излучатель, составленный из двух антенн 5/8L.
Из общих соображений можно утверждать, что такая антенна при вполне приемлемых размерах (полная высота с мачтой около 3 м) имеет еще большее усиление чем одинарная 5/8L по сравнению с GP. Описанная версия антенны используется ВМФ США (USN STAR GP ANTENNA VHF) и имеет полосу рабочих частот 120...158 МГц при КСВ не более 1,3.
Схематически антенна показана на рис. 1. Верхний вертикальный излучатель питается через фазосдвигающую линию. Под углом 45" к нижнему вертикальному излучателю подключены два дополнительных излучателя, которые расширяют рабочую полосу частот. Два противовеса также расположены под углом 45° к вертикальным излучателям и имеют длину примерно 5/8L. Элемент согласования антенны с 50-омным фидером - контур L1C1.
Конструктивное исполнение антенны показано на рис. 2. Верхний и нижний излучатели соединены диэлектрической вставкой, на которую наматывают фазосдвигающую линию. Фазосдвигающая линия выполнена из медного провода в изоляции. Диаметр провода в статье не указан, но из общих соображений он должен быть как можно большим (лишь бы линия поместилась на каркас). Треугольная форма позволяет ее намотать на диэлектрический каркас виток к витку. Между нижним концом нижнего излучателя и металлической мачтой длиной 1 м также имеется диэлектрическая вставка (противовесы с мачтой электрически не соединены).
противовесы и диэлектрическая вставка зажаты между трехлепестковыми деталями (см. рис. 2). Дополнительные нижние излучатели и противовесы составные. К трехлепестковыми деталям прикреплены отрезки труб с зажимами, в которые входят излучатели и противовесы, которые изготовлены из труб меньшего диаметра. Это дает возможность изменять их длину в процессе настройки антенны. Катушка бескаркасная. Она выполнена из медного голого провода диаметром 1,5 мм и имеет два витка с внутренним диаметром 16 мм. Емкость конденсатора С1 5...10 пф.
Поскольку антенна заводского изготовления, то вертикальные излучатели имеют переменный диаметр. У нижней трубы он, в частности, изменяется от 19 до 16 мм (см. рис. 2). В любительской конструкции можно, конечно, использовать обычную трубу с постоянным диаметром.
Антенна на подоконнике
Практически любой владелец СВ радиостанции приходит со временем к необходимости установки хорошей стационарной антенны. Однако, в городских условиях это оказывается не всегда просто, т.к. приходится решать как минимум три проблемы : юридическую ( в плане санкционирования и получения доступа на крышу ), механическую ( обеспечение необходимой ветроустойчивости) и антивандальную ( борьба за сохранность и исправность антенны и кабеля ).
Очевидно, что в ряде случаев этих трудностей можно избежать, если отказаться от антенны на крыше и использовать варианты балконных или даже подоконниковых антенн. Разумеется, их эффективность в значительной степени зависит от высоты подвески над уровнем земли , однако при грамотном построении можно добиться неплохих результатов и получить антенну с весьма хорошими параметрами, способную неплохо работать даже на уровне второго этажа.
Следует отметить, что в данном случае речь идет не о балконных антеннах класса "BOOMERANG", которые не получили широкого распространения из-за своих невысоких параметров ( полоса по уровню КСВ =2.0 не более 30 ... 35 каналов, минимальное значение КСВ очень трудно опустить ниже 1.3 ), а также некоторых конструктивных недостатков - слабого узла крепления и сравнительно большой длине штыря (его верхняя часть практически заглядывает в окно соседа сверху). Вниманию читателей предлагается описание несложной антенны, которая легко монтируется на подокониике, балконе и т.п. и обладает сравнительно неплохими параметрами. В ее основу положена идея обычного автомобильной антенны - укороченного штыря с удлиняющей катушкой и автотрансформаторным согласующим устройством.
Существует распространенное мнение, что автомобильные антенны с магнитным креплением невозможно настроить без солидного противовеса, которым является корпус автомашины. На самом деле это не так. Трудности, как правило, связаны с тем, что резонансная частота антенны при уменьшении противовеса смещается вверх и выходит за пределы СВ диапазона. При этом за счет большого рассогласования начинает излучать и антенный кабель, что крайне затрудняет проведение измерений и приводит к противоречивым результатам при попытках настройки всей системы. Не трудно убедиться, что, поместив антенну на подоконник и удлинив ее каким- либо образом на 25-30 см., можно добиться смещения резонанса обратно, однако минимальное значение КСВ при этом скорее всего окажется неприятно высоким. Действительно, более длинная антенна имеет более высокое входное сопротивление и для нее требуется дополнительное согласование с подводящим кабелем.
Таким образом, существует возможность использования стандартной автомобильной антенны в качестве стационарной. Необходимые переделки при этом сводятся к удлинению штыря ( в простейшем случае с помощью обычного "крокодила" и куска упругой проволоки ) и увеличению на 0.5 ... 1.5 витка нижней части согласующего автотрансформатора. Для точной настройки антенны можно воспользоваться методикой, приведенной ниже.
В тоже время подобный путь вряд ли может быть признан целесообразным. Во-первых, жалко портить хорошую вещь и, во-вторых, не все антенны удается безболезненно разобрать для получения доступа к согласующему устройству. Поэтому ниже приводится описание конструкции простой самодельной антенны, не содержащей каких либо дорогостоящих узлов и допускающей известные отклонения в размерах неосновных деталей.
Конструкция антенны с указанием основных размеров показана на рисунках 1 и 2. Как видно из рисунков, антенна состоит из следующих блоков: составного штыря ( 1,2 ), блока противовесов ( 3,4 ) , согласующего устройства ( 9 ) и штанги с элементами крепления ( 5,6,7,8 ,10).
|
Рис. 1. Конструкция антенны - вид сбоку .
Составной штырь представляет собой металлическую трубку 2 диаметром 7 ... 9 мм ( лучше из меди или дюраля ), в которую вставлена стальная проволока диаметром 2.5 ... 4 мм. Такая конструкция позволяет получить высокую механическую прочность и при необходимости легко изменять длину антенны.
Блок противовесов выполнен из фольгированного стеклотекстолита ( толщиной 3 .. 4 мм ) в виде круга 4, к которому припаяны проволочные лучи 3. Для их изготовления может быть использована медная проволока диаметром 2 .. 3 мм.
Для крепления антенны использована Т-образная штанга (6,7), изготовленная из трех металлических уголков, свинченных винтами. Уголок 7 служит для крепления штанги к нижней доске оконной рамы. Блок противовесов привинчивается к штанге через втулки 8 длинными винтами или шпильками 5. Для придания большей жесткости всей конструкции желательно раскрепить антенный штырь деревянными рейками 10, как это показано на рис . 1.
Более подробно следует остановиться на конструкции согласующего устройства, которая показана на рисунке 3. На центральный изолятор ( текстолит, эбонит, и т.п.) диаметром 18 ... 22 мм намотаны катушки автотрансформатора . По его оси вставлены две резьбовые шпильки, которые фиксируются латунными винтами, служащими одновременно площадками для подпайки проводов и антенного кабеля. На верхнюю шпильку либо непосредственно, либо через резьбовую втулку навинчивается штырь антенны, а посредством нижней шпильки согласующее устройство привинчивается к блоку противовесов. Желательно закрыть согласующее устройство сверху каким либо непроводящим кожухом- например, пластмассовым стаканом подходящих размеров.
|
Рис. 2. Конструкция антенны - вид сверху.
Для катушек автотрансформатора следует использовать медную проволоку диаметром d не менее 1.5 мм. Место подпайки центральной жилы кабеля может изменяться для каждой конкретной антенны, поэтому следует зачистить изоляцию в нескольких точках. При сборке антенны следует обратить особое внимание на надежность всех электрических контактов и на их влагостойкость.
|
Рис. 3. Согласующее устройство.
В следующей таблице приведены конструктивные параметры согласующего устройства, обеспечивщие точную настройку описываемой антенны:
D |
d |
Nсв |
Nудл |
19 |
1.8 |
3.5 |
8.5 |
Настройка антенны проводится в два этапа. Первый из них является тренировочным и может происходить непосредственно в комнате. В домах с железобетонными перекрытиями антенну следует приподнять над полом на высоту в 30 ... 40 см. для уменьшения влияния арматуры на свойства противовеса. При этом желательно , чтобы верхний конец штыря находился как можно дальше от сетевых проводов и стен комнаты. Собственно настройка антенны заключается в изменении длины штыря и измерении ее КСВ в максимально широкой полосе частот. Здесь не следует лениться и ограничиваться двумя-тремя измерениями, т.к. на этом этапе важны не абсолютные значения КСВ, а выяснение тенденции их изменения в полосе частот. Желательно записывать полученные данные, потому, что разница в значениях может оказаться очень небольшой. Цель этих измерений заключается в поиске резонанса и смещении его в середину желаемой сетки частот посредством изменения длины штыря. Следует помнить, что уменьшение величины КСВ с ростом частоты (в направлении сетки F) требует удлинения штыря и, наоборот. При благополучном исходе этой операции нужно подбором точки присоединения антенного кабеля к автотрансформатору согласующего устройства добиться минимального значения КСВ при резонансе. Дополнительным признаком успешной настройки является стабильность значений КСВ при различном положении кабеля и касании руками корпусов радиостанции и КСВ-метра.
Следует учитывать, что при установке антенны за окно ее параметры обязательно изменятся. Поэтому еще на первом этапе желательно предусмотреть возможность подстройки согласующего устройства. Для этой цели можно рекомендовать способ подстройки с помощью короткозамкнутого витка, как это сделано , например, в некоторых стационарных антеннах. При этом не следует всерьез опасаться того, что эффективность антенны от этого, якобы, резко уменьшится. Хорошо сделанный короткозамкнутый виток - из полоски толстой медной фольги шириной 15 ... 30 мм, тщательно пропаянной в месте стыка, обладает очень малым сопротивлением и незначительно уменьшает добротность системы. В практическом плане нужно позаботиться о том, чтобы это кольцо располагалось как можно ближе к виткам катушки, было от нее хорошо изолировано и могло с небольшим усилием перемещаться вдоль ее оси. Ниже будет проиллюстрирован процесс настройки антенны таким способом.
После закрепления антенны снаружи дома нужно повторить настроечные манипуляции. В случае особо некорректной настройки внутри здания может потребоваться как изменение длины штыря, так и перепайка точки отвода согласующего устройства, однако это не должно вызывать трудностей с учетом накопленного на первом этапе опыта.. Рекомендуется настроить антенну в резонанс в сетке А и с помощью короткозамкнутого витка сместить его вверх по частоте на нужный канал. После завершения процесса настройки нужно закрыть согласующее устройство кожухом и убедиться в механической крепости подвески и распорок.
Частотная характеристика описанной антенны приведена на рисунке 4. Измерения проводились в следующих условиях: уровень мощности - 10 Вт ( р\ст. Dragon SY101 + PANDA 10ST), КСВ-метр SWR-430.
На том же рисунке показана характеристика антенны "BOOMERANG-SYRIO -27A"( тип- GP, общая длина 3.2 м). Их сравнение убеждает в определенных преимуществах самодельной антенны. При практических испытаниях данная антенна, будучи установленной на уровне двадцатого этажа, обеспечила прибавку по приему дальних ( 55 ..65 км) корреспондентов до 2 баллов по сравнению с антенной, аналогичной антенне "BOOMERANG-SYRIO".
И, в заключение, еще раз о настройке антенны короткозамкнутым витком. На рисунке 5 показано соответствующее изменение частотной характеристики описанной антенны при неизменной длине штыря. Из рисунка видно, что при надвигании витка на согласующее устройство резонанс смещается в нужном напрaвлении и рабочая полоса антенны несколько расширяется.
|
Рис 4. Сравнительные характеристики антенн.
|
Рис. 5. Настройка антенны с помощью КЗ-витка.
Антенное сторожевое устройство
В последнее время стал популярным новый вид воровства - хищение дорогих индивидуальных антенн промышленного производства с антенными усилителями, устанавливаемых на крышах многоэтажных домов. Это происходит обычно в тот момент, когда просмотр передач не ведется, и об отсутствии антенны их владельцы узнают лишь включив телевизор.
Предлагаемое мной устройство охранной сигнализации подает звуковой сигнал тревоги при попытке отключения телевизионной антенны или обрыве питающего кабеля. Оно отличается надежностью, простотой конструкции, широким диапазоном питающих напряжений, малыми размерами, не требует дефицитных деталей и может быть собрано даже начинающим радиолюбителем.
Питается устройство от блока питания, входящего в комплект антенного усилителя, потребляя ток в режиме покоя не более 3 мА, а в режиме подачи сигнала тревоги - менее 1 мА. Это особенно важно, так как ток, потребляемый непосредственно антенным усилителем, составляет более 30 мА, а трансформатор, входящий в состав блока питания, работает в режиме предельных нагрузок.
Схема устройства представлена на рисунке. Она состоит из ключа на транзисторах VT1 и VT2 и тонального генератора на микросхеме DD1. Устройство включено в разрыв минусовой цепи питания антенного усилителя и работает следующим образом. При включении блока питания в сеть транзистор VT1, благодаря резистору R1, открывается, и напряжение подается на антенный усилитель. Ток, протекающий через усилитель, создает падение напряжения, достаточное для открывания транзистора VT2. При этом напряжение на его коллекторе менее 1 В,что воспринимается входом элемента DD1.1 как логический "О", и генератор не работает.
При обрыве или отсоединении антенного кабеля питающее напряжение снимается с транзистора VT1. Транзистор VT2 закрывается. На его коллекторе появляется напряжение логической "1". При этом генератор включается и подает сигнал тревоги.
Тональный генератор выполнен по схеме мультивибратора на двух логических элементах - DD1.1 и DD1.2. Элемент DD1.3 является буферным. Генератор нагружен на пьезоэлектрический излучатель от электронных часов. Конструкция устройства позволяет использовать любые маломощные германиевые транзисторы структуры п-р-п, обладающие в открытом состоянии меньшим сопротивлением перехода коллектор-эмиттер и имеющие меньшее напряжение смещения. Допускается использование транзисторов структуры р-п-р, однако это потребует изменения полярности включения устройства в цепь питания антенного усилителя и применения дополнительного инвертора перед DD1.1.
Микросхему DD1 можно заменить аналогичной из серий К1561 или 564. Резисторы и конденсаторы - любого типа, желательно малогабаритные. Устройство смонтировано в корпусе блока питания антенного усилителя. При этом пьезоэлектрический излучатель выведен наружу и приклеен к боковой стенке корпуса через тонкую поролоновую прокладку.
Проверка работы устройства производится следующим образом.
Включите блок питания антенного усилителя в сеть. От антенного штекера, ведущего к телевизору, отсоедините центральную жилу кабеля (она прикручивается винтом). При этом должен прозвучать тональный сигнал тревоги. При необходимости частоту тона можно изменить подбором емкости С1.
Данное сторожевое устройство можно использовать для защиты от хищения спутниковых антенн и других изделий, питание которых производится по двухпроводной линии.
С.РЫБЧИНСКИЙ, г.Валдай-5, Новгородской обл.
(РЛ 2-99)
Антенны
ТРЕХДИАПАЗОННАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА БЕЗ ТРАПОВ
Стационарная антенна для радиотелефона SN-258
Экспериментальная антенна на 144 МГц
СПОСОБ ПИТАНИЯ УКОРОЧЕННОЙ РАМОЧНОЙ АНТЕННЫ
АКТИВНАЯ ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА
УКВ АНТЕННА С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ
АНТЕННА НА 144 МГЦ
Две антенны на диапазон 2 метра
ДВУХДИАПАЗОННАЯ УКВ АНТЕННА
ВЛИЯНИЕ БЛИЗЛЕЖАЩИХ ПРЕДМЕТОВ НА РАБОТУ ШТЫРЯ И ГРОЗОЗАЩИТА
JUNGLE JOB, или Новые технические принципы конструирования компактных бимов
АНТЕННА БЕВЕРЕДЖА
УКОРОЧЕННАЯ YAGI НА 28 МГЦ
ВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА НА 144 МГЦ
МИНИАТЮРНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ АНТЕННА НА ДИАПАЗОН 144-146 МГЦ
АНТЕННЫ ДИАПАЗОНА 27 МГЦ
YAGI на 28 МГц
ПРОСТАЯ АНТЕННА
АНТЕННЫЙ ТЮНЕР
Прибор для настройки антенн
ШИРОКОПОЛОСНАЯ СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА
Логопериодическая антенна
Зигзагообразная проволочная антенна
АНТЕННА "МИНИ-КВАДРАТ"
УКОРОЧЕННАЯ АНТЕННА НА 160 М
Антенна на подоконнике
Рамочная антенна для КВ-диапазонов
Диско-конусная антенна.
Малогабаритная двухэлементная антенна для диапазона 20 м
АНТЕННА "ДВОЙНОЙ ТРЕУГОЛЬНИК"
Треугольная антенна
МАЛОШУМЯЩИЙ АНТЕННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫЙ "ZYGI BEAM"
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ
АНТЕННОЕ СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО
Вертикальная направленная антенна
ЕЩЕ ОДИН ВАРИАНТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОЙ АНТЕННЫ
Модифицированная антенна
Волновой канал на 144-146 МГц
НАПРАВЛЕННАЯ 2-Х ЭЛЕМЕНТНАЯ АНТЕННА HB9CV
ОДНОДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА БЫСТРОГО РАЗВЕРТЫВАНИЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЕ УКВ-АНТЕННЫ YAGI
Антенный коммутатор на 144 МГц
6 дБ колинеарная УКВ антенна
GP-Plus
МНОГОДИАПАЗОННАЯ ДВУХЭЛЕМЕНТНАЯ "DELTA LOOP"
Двухэлементная укороченная антенна
Активная антенна в багажнике
Антенна "Isotron" для низкочастотных диапазонов
Медная многодиапазонная УКВ антенна "Кактус"
GP с емкостной нагрузкой для 160 м
Дискоконусная антенна для 7 МГц
ТРЕХДИАПАЗОННЫЙ ДИПОЛЬ
СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА ДЛЯ ПЕРЕНОСНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ
Антенны диапазона 27 мгц
Новый диапазон гражданской связи 27 МГц дал возможность выйти в эфир многим тысячам радиолюбителей. Но рано или поздно перед владельцем такой радиостанции становится вопрос об увеличении дальности связи. Это может быть необходимо для связи с удаленным объектом, к примеру, дачей, местом отдыха или со знакомыми владельцами радиостанций на 27 МГц, проживающими на значительном удалении.
Возможно, Вы увлечетесь и дальней связью на 27 МГц, и коллекционированием QSL. В мире сотни тысяч людей увлекаются этим, и QSL-карточки СВ-станций, на мой взгляд, гораздо красивее карточек коротковолновиков.
Во всяком случае, проведение дальней связи с той штыревой антенной, которая прилагается к радиостанции, невозможно. Необходимо иметь эффективную наружную антенну. Но антенну необходимо еще соответствующим образом присоединить к передатчику.
Большинство импортных передатчиков СВ-связи имеет байонет-ный антенный разъем, что позволяет отсоединить штыревую антенну и подключить наружную (рис.1). Такой передатчик позволяет подключать 50-омный коаксиальный кабель, нагруженный на антенну сопротивлением от 30 до 100 Ом.
Антенны, описанные в этой статье, как раз и будут подходить под эти параметры. Трансиверы СВ-связи производства СНГ и простые зарубежные трансиверы могут и не иметь такого разъема. В случае использования Вашего трансивера для дальней связи такой разъем дкрбходимо установить. Далее, выход таких передатчиков для со-лгасования его с 75- или 50-Омным кабелем будет нуждаться в простом согласующем устройстве, изображенном на рис.2.
Катушка индуктивности, используемая в согласующем устройстве, — бескаркасная. Она намотана медным проводом диаметром 1-2 мм на оправке диаметром 2,2 см и растянута на длину 4 см. Количество витков — 10. Кабель первоначально подключается ко 2-му витку катушки, а антенна трансивера — к 4-му.
Конденсатор переменной емкости должен быть воздушным. Использование керамического подстроечного конденсатора ведет к снижению КПД устройства. Конструктивно устройство можно оформить в виде, показанном на рис.3. Коробка должна быть выполнена из металла — меди или фольгированного стеклотекстолита. Стыки должны быть тщательно пропаяны. После настройки коробка может быть закрыта крышкой, и конденсатор подстраивают еще раз. Настроить согласующее устройство можно используя сигналы СВ-станций или простейший ВЧ-вольтметр. Присоединяя антенну и выход трансивера к разным виткам катушки, добиваются максимума отклонения стрелки вольтметра или максимума приема сигнала.
Но для настройки согласующего устройства, конечно, необходима антенна. Любителям дальней СВ-свяэи необходимо помнить — антенна для DX должна быть или высокой, или длинной. Обычно на дачах или в частном доме нет проблем с установкой антенны.
Это может быть простой полуволновой диполь с длиной плеч по 2,7 м. Для эффективной работы диполь должен быть поднят на высоту хотя бы 2,5 метра от земли. Диполь имеет диаграмму направленности в форме восьмерки. Он может быть выполнен из медного, алюминиевого или железного провода диаметром 1-4 мм.
Центральный изолятор удобно выполнить из фольгированного стеклотекстолита, разрезав фольгу посередине. Кабель можно или непосредственно припаять к фольге, или сделать его изогнутым, что лучше, так как в этом случае кабель надежнее защищен от попадания влаги вовнутрь.
В любом случае раскрытый кабель следует защищать от влаги с помощью парафина или эпоксидной смолы.
Концевые изоляторы можно также выполнить из толстого стеклотекстолита, фольгированного и нефольгированного, а можно и просто привязать оттягивающий капроновый шнур или леску к полотну антенны.
Желательно, чтобы кабель от дипольной антенны был перпендикулярен полотну антенны хотя бы на длину 2,5 метра. Эту антенну можно располагать не только параллельно земле, но и вертикально, и под углом к ней.
Для штыревой антенны (рис.4) можно использовать в качестве изолятора пластмассу, дерево или, что еще лучше, специальный опорный изолятор. Полезно верхний конец антенны растянуть с помощью капронового шнура для повышения ее устойчивости. Штыревая антенна имеет круговую диаграмму направленности, что в некоторых случаях удобно. Такие антенны можно устанавливать и на крышах городских многоэтажных домов.
Если Вы хотите связаться с места рыбалки или охоты, желательно использовать антенну Бевереджа (рис.5). Сама антенна должна иметь длину полотна не менее 40 метров (можно больше) и может быть выполнена из провода диаметром 0,5-1 мм. Провод может быть подвешен на небольшой высоте над землей — 1-2 метра. На конце нагрузки антенны и на согласующем устройстве желательно использовать 3-4 противовеса.
Такая антенна может быть установлена и на крыше многоэтажного дома. Согласующее устройство в этом случае необходимо как на стороне антенны, так и на стороне трансивера.
При соответствующем опыте Вы можете использовать любую сложную любительскую связную антенну, пересчитав ее размеры для СВ-диапазона.
В заключение хочу дать совет: не пытайтесь усиливать сигнал Вашего СВ-трансивера. Многие СВ-радиостанции производства СНГ и простые зарубежные переносные трансиверы не позволяют получить качественный выходной сигнал при его усилении, потому что передатчик в них собран по простой схеме, где задающий генератор с кварцевой стабилизацией работает на частоте передачи радиостанции. Вследствие недостаточной (а иногда и полностью отсутствующей) экранировки корпуса радиостанции при усилении ее ВЧ-мощности качество сигнала может значительно ухудшиться, не говоря уже о помехах телевидению.
Лучше приложите силы к установке более эффективной антенны или купите радиостанцию промышленного изготовления с мощным выходом.
И. ГРИГOPOB (UZ3ZK), 308015, Белгород-15, а/я 68
Антенный коммутатор на 144 мгц
С.Ксенофонтов, ES4BW г.Кохтла-Ярве
Из теории длинных линий известно, что четвертьволновый отрезок коаксиального кабеля, короткозамкнутый на конце, на резонансной частоте имеет бесконечно большое сопротивление. Из-за отсутствия высокочастотных коаксиальных реле длительное'время использую это свойство для коммутации антенного усилителя, рис.1.
В режиме приема на антенный усилитель и обмотки реле подано напряжение питания. Четвертьволновые отрезки, подключенные к входу и выходу усилителя являются продолжением соединительного кабеля и при Rвх к Rвых, равного волновому сопротивлению кабеля не оказывают влияния на параметры фидера. Четвертьволновые отрезки, предназначенные для "обхода", короткозамкнутыми отрезками со стороны антенны и трансивера имеют большое сопротивление. Их амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) приведена на рис.2.
Таким образом, кроме чисто изоляционных свойств они обладают и фильтрующими свойствами, являясь довольно эффективным фильтром с крутыми скатами, обусловленными высокой добротностью на резонансной частоте.
В режиме передачи питание с усилителя снимается, а его вход и выход заземляются, что обеспечивает практически полную гарантию защищенности от проникновения ВЧ сигнала передатчика. Кроме того, четвертьволновые отрезки, подключенные непосредственно к входу и выходу антенного усилителя, являются режекторными фильтрами для передатчика, а два других отрезка, соединенные последовательно, имеют длину, равную 0,5 лямбда и обладают свойством трансформатора сопротивлений 1:1, не оказывая влияния на параметры фидера.
В качестве коммутационных реле могут использоваться любые, имеющиеся в наличии. Основное требование к реле - как можно меньшая межконтактная емкость. Хорошие результаты получаются при использовании РЭС-34, РПВ-2/7 и т.п. при выходной мощности до 200 Вт.
Вариант изготовления антенного коммутатора приведен на рис.3.
Четыре четвертьволновых отрезка кабеля, длиной 342 мм для частоты 144,1 МГц размещаются в дюралевой трубе длиной 340 мм и диаметром 30 мм. Один конец трубы завальцован в небольшую коробку с двумя высокочастотными коаксиальными разъемами (справа на рисунке), разделенными экраном. Другой конец завальцован в большую коробку (слева на рисунке), в которой находятся два реле и плата усилителя мощности, рис.3. Следует учитывать требования к монтажу высокочастотных устройств и обязательно отделять экраном входную цепь от выходной.
На этом же принципе, основываясь на свойстве четвертьволнового отрезка, осуществляется безрелейная коммутация 20-ти ваттного усилителя мощности, установленного в автомобиле. Вместо высокочастотных реле используется диодная коммутация - встречно-параллельное включение кремниевых диодов КД503Б, рис.4.
В режиме передачи ВЧ сигнал трансивера открывает ключи и четвертьволновый отрезок со стороны входа РА оказывается короткозамкнутым, а со стороны антенны имеет большое сопротивление. В режиме приема мощности сигнала, поступающего из антенны, недостаточно для того, чтобы открыть ключи и сигнал через четвертьволновый отрезок беспрепятственно проходит на вход трансивера. При очень большом сигнале диодные ключи выполняют защитную функцию.
Усилитель мощности собран на транзисторах КТ925А и КТ925В по схеме, опубликаванной в "Р-Д" №1-96.
На его вход с "ручного" трансивера подается 100 мВт, а на нагрузке 50 Ом получается около 20 Вт. Усилитель работает на укороченную четвертьволновую магнитную антенну СВ диапазона с частично обрезанной верхней частью - выше удлиняющей катушки.
(Радио - Дизайн N 1-98,c.19-20)
Антенный тюнер
При всем разнообразии схемных решений согласующие устройства выполняют одну и ту же задачу — трансформируют комплексное входное сопротивление антенны в низкоомное (50...75 Ом) и компенсируют реактивную составляющую в широком диапазоне частот. В англоязычной литературе такие устройства называются ATU (сокращение от antenna tuner unit). Это же сокращение иногда используется при CW QSO. Согласование контролируют КСВ-метром, установленным между передатчиком и антенным тюнером по минимуму стоячей волны.
КСВ-метр может быть выполнен по любой схеме, например, см. [ 1 ]. Там же написано, как правильно откалибровать КСВ-метр. Калибровка должна быть выполнена с применением эквивалента, рав- ' ного выходному сопротивлению выходного каскада ТХ.
Наиболее распространенная схема антенного тюнера — Т-обраэ-иая схема (рис.1), обладающая хорошей широкополосностью и исключающая подстройку при изменении частоты в пределах одного диапазона. Такую схему отличает широкополосность и подавление гармоник 10... 15 дБ в зависимости от типа антенны и рабочей частоты.
На рис.3 изображена наиболее узкополосная схема, но подавление гармоник достигает 28 дБ. Такой тюнер способен работать с антеннами различного сопротивления — от десятка Ом до десятков кОм. Ведущие фирмы, производящие согласующие устройства, такие как MFJ и другие, придерживаются Т-образных схем.
Существует и другое схемное решение (рис.2). Это относительно неудобная схема, требующая частой подстройки при перемещении по диапазону, однако узкая полоса может быть полезна как с точки зрения подавления гармоник ТХ, так и при приеме для отстройки от QRM.
Во всех случаях применялась переменная индуктивность от старого передатчика РСБ-5, однако можно использовать аналогичную с индуктивностью 26. ..28 мкГн для работы в диапазоне 1,8.. .30 МГц. Конденсаторы переменной емкости должны быть с зазором 2... 3,5 мм в зависимости от мощности передатчика. Когда речь идет о применяемых конденсаторах, важно максимальное, а не минимальное значение емкости. В Т-образной схеме емкость каждого конденсатора может быть не менее 180 пф, однако лучше брать конденсаторы по 240...250 пф. В случае применения длиннопроводных антенн потребуются именно такие значения емкостей. Если нет необходимой переменной емкости, можно с помощью ВЧ-реле добавлять постоянный конденсатор параллельно переменному.
Любая из схем согласующих устройств трансформирует комплексное сопротивление любого куска провода в 50...75 Ом, однако КПД такого куска провода как антенны будет низким при высоком КПД передатчика, так как он нагружен на необходимую нагрузку. Поэтому если уж использовать в качестве антенны провод произвольной длины, желательно, чтобы он имел предельно возможную длину.
Для любого согласующего устройства необходимо хорошее заземление, от этого зависит эффективность работы тюнера. Для работы с симметричными линиями передачи применяют по выходу согласую
щего устройства симметрирующий трансформатор 1:4, выполненный на ферритовом кольце, или применяют такие схемы согласующих устройств, которые исключают применение ферромагнитных материалов. Последние более предпочтительны и устойчивы в плане TVI. Фильтр нижних частот, который может быть использован для подавления гармоник передатчика, должен быть установлен между КСВ-метром и входом согласующего устройства.
Литература
1. Справочник коротковолновика, 1984, "КСВ-метр", С.Бунин, Л.Яйленко.
2. "РЛ" N 1,1991 г. "Согласующее устройство", UC2AGL.
3. "РЛ" N 3,1991 г. "Ваттметр вместо термопары", UC2AGL.
4. "РЛ" N 12, 1991 г. "Как повысить эффективность работы радиостанции", UC2AGL.
И.ПОДГОРНЫЙ (UC2AGL), 220050, Минск, а/я 76.
Диско-конусная антенна.
По сравнению с коаксиальной антенной диско-конусная антенна, обладая также круговой диаграммой направленности и таким же способом питания, имеет значительно большую полосу пропускания. По сравнению с обычным диполем коэффициент усиления этой антенны равняется -ЗдБ. Это уменьшение коэффициента усиления не должно вызывать удивления, так как диско-конусная антенна имеет правильную диаграмму направленности при очень большой полосе пропускания. Конструкция диско-конусной антенны, изображенная на рис. 11-40, при соблюдении указанных размеров и непосредственном питании по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 60 Ом имеет полосу гропускания от 85 до 500 МГц.
Puc.1
Конус изготовляется в виде рупора из листа меди или какого-либо другого материала, который легко паять. Кабель питания проводится внутри конуса и его внешняя оплетка припаивается к конусу, а очищенный отрезок внутренней жилы длиной 100 мм - к металлическому диску. Диск удерживается в горизонтальном положении с помощью изолирующих подпорок.
Для установления дальних радиосвязей в диапазонах 144- 146 Мгц и особенно на 420-425 Мгц необходимо сконцентрировать излучение электромагнитной энергии в виде узкого луча и направить его возможно ближе к горизонту. При этом также необходимо иметь возможность устанавливать радиосвязи с корреспондентами, находящимися в различных направлениях от радиостанции при неподвижной антенне. Для такого случая антенна должна иметь в вертикальной плоскости диаграмму направленности в виде вытянутой восьмерки, а в горизонтальной - в виде окружности. Подобную диаграмму можно получить при исполнении биконической антенны (рис. 2), представляющей собой два металлических конуса, к одному из которых присоединена средняя жила кабеля, а к другому - его оплетка. Недостатком такой антенны является необходимость симметричного возбуждения.
Puc.2Широкополосная биконическая дискоконусная антенна (рис. 3), в которой роль верхнего конуса выполняет диск, не требует симметричного возбуждения. В табл.1 приведены размеры дискоконусных антенн, рассчитанных для работы в любительских диапазонах.
|
Таблица 1
|
|
Размеры, мм
|
Рабочий диапазон
|
|
частот. Мгц
|
|
|
|
|
|
A
|
Б
|
В
|
г
|
30-90
|
1500
|
1 820
|
152П
|
40
|
90-450
|
550
|
685
|
555
|
30
|
900-1 800
|
80
|
125
|
85
|
10
При выбранных размерах антенны работу желательно вести в области наиболее низких рабочих частот, так как при повышении рабочей частоты угол между направлением максимального излучения и горизонтом увеличивается. Питание антенны производится кабелем с волновым сопротивлением порядка 60- 70 ом без согласующих устройств. Диск изолируется от конуса, который может быть заземлен. Для работы в диапазоне 38-40 Мгц конус и диск выполняются из штырей диаметром 3 - 5 мм (рис.4). Максимальное расстояние между штырями не должно превышать 0,05L.
Puc.3 - 4
Литература:
1. К.Ротхаммель. Антенны. Москва "Энергия". 1979г.
2. Ф.Бурдейный и др. Справочник коротковолновика. Из-во ДОСААФ, Москва. 1959г.
Дискоконусная антенна для 7 мгц
Виктор Холод. г.Грайворон, Белгородская обл.
Антенна уступает диполю при ближних связях, но существенно превосходит его при дальних QSO. Полоса пропускания на 7 МГц - около 500 КГц. Можно рекомендовать ее для работы на более высокочастотных диапазонах как в таком виде, так и в расчитанном однодиапазонном.
Две антенны на диапазон 2 метра
Портативная антенна
|
Антенна выполнена из медного провода диаметром 2,5 мм длиной около 45 см. Катушка L1 содержит 5,5 витков (шаг 5,5 мм). Ее внутренний диаметр 12 мм. Сверху антенны припаян металлический "зонтик", обеспечивающий ей широко-полосность и снижающий сопротивление излучения. К нижнему концу антенны припаян разъем СР50. Антенна, схематически изображенная на рис. 1, сконструирована радиолюбителями W6AAQ и W6TWW для установки на автомобили. По своим параметрам она близка к вертикальным антеннам, имеющим длину 5/8А, . |
"Pounder"
K1TD, используя теорию логопериодических антенн, сконструировал четырехэлементную антенну, которая из-за своего малого веса (около 500 г) получила название Pounder (в переводе с английского означает фунт). Схематический чертеж этой антенны приведен на рис. 2.
Элементы антенны выполнены из дюралюминиевых труб диаметром 6 мм, которые крепят к питающей линии винтами М4. Для настройки с наружной стороны элементов целесообразно предусмотреть возможность ввинчивания в них винтов М4 длиной около 50 мм.
Питающая линия изготовлена из двух дюралюминиевого уголка 12х12х1,5 мм, между которыми находится изоляционная прокладка (из органического стекла, фторопласта и т.д.) толщиной 3...6 мм. Между собой уголки скреплены со стороны элемента L4 винтом М4, со стороны L1 - ВЧ-разъемом, к которому подключают питающий коаксиальный кабель. К мачте антенну крепят, используя траверсу длиной около 1 м из изоляционного материала.
Для симметрирования антенны коаксиальный кабель вблизи разъема наматывают (шесть витков) на ферритовое кольцо.
Антенна имеет усиление около 5 дБ. КСВ на краях рабочего диапазона находится в пределах 1...1.8. Соотношение излучения вперед-назад приблизительно равно 20 дБ.
Георгий Члиянц (UY5XE) Украина, г.Львов
Двухдиапазонная укв антенна
Интерес к работе на диапазонах 144 и 430 МГц в местных сетях вызвал соответствующий интерес к многодиапазонным УКВ антеннам. Установленные на одной мачте и запитываемые одним коаксиальным кабелем они позволяют существенным образом сократить расходы на их изготовление.
На рис.1 приведена структура несложной двухдиапазонной УКВ антенны, предложенной DJ2AZ. Она состоит из четвертьволнового излучателя (GP) на диапазон 144 МГц, на нижнюю часть которого установлен четвертьволновый "стакан" на диапазон 430 МГц ("дном" вниз, электрически внизу соединен с излучателем).
На диапазоне 144 МГц этот "стакан" эквивалентен небольшой индуктивности, включенной в четвертьволновый излучатель на уровне верхнего среза "стакана". Влияние его невелико и в процессе настройки компенсируется изменением длины излучателя. На диапазоне 430 МГц длина верхней (над "стаканом") части излучателя будет 5/8L. "Стакан" работает на этом диапазоне как согласующий трансформатор, обеспечивая нормальное питание верхней части излучателя.
Возможный вариант конструктивного исполнения такой антенны приведен на рис. 2. Он рассчитан на непосредственное подключение к радиостанции через разъем PL-259 (стандартный для многих радиостанций зарубежного производства). Для других вариантов установки ее нижняя часть (относящаяся к разъему) соответствующим образом модифицируется.
Основной излучатель составной. Нижняя его часть выполнена из алюминиевого (лучше латунного или медного) прутка диаметром 4 мм. На его верхнюю часть надвинута трубка с внешним диа
метром 6 мм и толщиной стенок 1 мм, перемещением которой и настраивают антенну. "Стакан" выполнен из трубки диаметром 8 мм и толщиной стенок 0,5 мм. В нижней его части имеется металлическая вставка, через которую положение "стакана" на излучателе фиксируется с помощью стопорного винта. В верхней части "стакана" имеется вставка из тефлона или любого другого высокочастотного диэлектрика, которая фиксирует его положение по отношению к основному излучателю и исключает попадание атмосферных осадков в "стакан".
Диаметр излучателя 4 мм в данном варианте практического исполнения антенны выбран из чисто конструктивных соображений - соответствует диаметру центрального контакта разъема PL-259 (нижний конец излучателя выполняет функции этого контакта). При других вариантах исполнения антенны диаметр излучателя , естественно, может быть и другим, но тогда надо пропорционально изменить и диаметр трубки, образующей "стакан", а также верхней регулирующей насадки на излучателе.
"Земля" у этой антенны обычная: противовесы на каждый диапазон (не менее трех), металлическая поверхность (крыша автомобиля) и т.п. Кстати, эта антенна может быть выполнена и как обычный диполь, состоящий из двух таких излучателей.
Настройка антенны осуществляется по минимуму КСВ на обоих диапазонах подбором длины излучателя и, в небольших пределах, положения "стакана" на излучателе. Начинать надо с самого нижнего положения "стакана". Сначала подбором длины излучателя антенну настраивают на диапазоне 144 МГц. Затем, изменяя положение "стакана", добиваются минимума КСВ на диапазоне 430 МГц. После этого при необходимости подстраивают антенну на диапазоне 144 МГц.
Victor Menzlewski. Mehrbandantennen fur den VHF/UHF Bereich. - CQ-DL, 1988. № 1, S. 11-14
Двухэлементная укороченная антенна
Д. Уолш. (W8HRF)
Включение элементов, электрически удлиняющих антенну, во внешние участки диполей более выгодно по сравнению с включением их в центр, поскольку оно обеспечивает более высокое сопротивление излучения по отношению к сопротивлению потерь системы. Кроме того, потери в этом случае получаются меньше за счет помещения элемента в точку, через которую Протекает меньший ток. Наконец такое включение удобнее и с конструктивной точки зрения - не требуется включать в центр диполя изолирующие вставки, ослабляющие жесткость конструкции.
В соответствии с изложенными соображениями радиолюбитель Д. Уолш. (W8HRF) построил укороченную антенну для 20-метрового любительского диапазона. Антенна состоит из активного элемента с гамма-согласующим устройством и пассивного директора. Элементами, удлиняющими антенну, являются катушки и конденсаторы. Последние образованы проволочными кругами с перекрестиями, укрепленными на концах элементов (рис. 1).
Рис.1
Катушки активного элемента содержат по 15 витков, директора - по 11 витков алюминиевого провода. Диаметр катушек - 75 мм. Для придания жесткости конструкции внутрь катушек введены распорки из оргстекла.
Катушки активного элемента смонтированы на изоляционной вставке, как показано на рис. 2. Для монтажа директора эта вставка может не применяться.
Рис.2
Емкостные элементы выполнены из алюминиевой проволоки. Диаметр кругов 430 мм.
Настройка антенны производилась растяжением и сжатием витков катушек и изменением длины элементов. Для работы в телефонном участке диапазона директор был настроен на 14,8 Мгц, активный элемент - на 14,3 Мгц с помощью ГИР. При измерении КСВ были получены такие результаты: 14,2 Мгц - 1,5; 14,3 Мгц - 1,05; 14,35 Мгц - 1,3.
При работе на эту антенну использовался передатчик мощностью 2 кВт р.е.р. (1 кВт CW).
Антенна может быть рекомендована любителям, испытывающим затруднение с размещением полноразмерных антенн.
QST, 1969, N 2
Еще один вариант вертикальной направленной антенны
В предыдущей статье автора (В. Поляков. Вертикальная направленная антенна. "KB журнал", № 5, 1998 г., с. 27-31) была подробно описана двухэлементная направленная антенна, состоящая из двух активных вертикальных вибраторов. В процессе экспериментов с ней был придуман и другой способ питания вертикальных вибраторов, без применения четвертьволновой двухпроводной линии. Может быть, это в какой-то мере возврат к старому и известному, тем не менее антенна заработала, легко настраивалась, показала неплохие результаты и была использо вана практически. Предлагаем эту конструкцию на суд читателям.
По идеологии эта антенна по-прежнему является ZL-бимом с двумя близко расположенными вертикальными полуволновыми вибраторами, питаемыми почти в противофазе (фазовый сдвиг токов в вибраторах около 215°). Изменения касаются способа питания вибраторов. Обратимся к рис. 1, где показан неразрезной полуволновый вибратор и распределения тока I и напряжения U в нем.
Графики этих распределений почти точно соответствуют отрезкам синусоид. В точке X, смещенной на некоторое расстояние от середины вибратора, его сопротивление, в полном соответствии с законом Ома, определяется отношением напряжения к току, R=U/I. Оно равно нулю в середине вибратора (поскольку здесь напряжение обращается в нуль) и возрастает пропорционально tg(2пX/L,) при смещении точки питания на расстояние Х от середины вибратора. Таким способом, кстати, осуществляется питание антенны Windom однопроводным фидером с сопротивлением около 600 Ом. Нам же понадобится сопротивление около 25 Ом, поэтому смещение точки питания от середины вибраторов будет очень незначительным.
Электрическая схема предлагаемой антенны с ориентировочными размерами, приведенными в длинах волн, показана на рис.2.
Кабель питания с волновым сопротивлением 50 Ом подключается к точкам Y-Y, обеспечивая их противофазное возбуждение. Эти точки соединяются короткими "толстыми" отрезками проводников с точками питания вибраторов Х-Х. "Толстые" проводники нужны здесь для понижения их индуктивного сопротивления, которое, впрочем, будет скомпенсировано при настройке антенны, и как выяснилось, существенного влияния не оказывает. Для питающего фидера входные сопротивления вибраторов включены последовательно, вот поэтому-то входное сопротивление вибраторов в точках Х-Х и должно быть около 25 Ом. С равным успехом антенну можно согласовать и с 75-омным кабелем, просто расстояние от середины вибраторов до точек Х-Х будет чуть-чуть больше.
Если бы вибраторы были одинаковыми, они возбудились бы точно в про-тивофазе и антенна излучала бы плохо, с диаграммой направленности из двух одинаковых лепестков вперед и назад. Для необходимой фазировки передний вибратор сделан несколько короче полуволны, а задний - несколько длиннее (как и полагается рефлектору). Электрические длины вибраторов на рис.2 приведены с учетом "естественного" укорочения вибраторов, имеющих конечную толщину. Укорочение переднего вибратора дает сдвиг фазы около 16° (0.045L) в сторону опережения, а удлинение заднего - такой же фазовый сдвиг в сторону отставания. Расстояние между вибраторами составляет 0,09L, поэтому волна, излученная передним вибратором назад, оказывается точно противофазной волне, излученной назад задним вибратором, и обе волны оказываются скомпенсированными. Поэтому излучение назад отсутствует. Разность фаз между волнами, излучаемыми обоими вибраторами вперед, составляет более 60°, и эти волны не компенсируются, образуя направленное излучение.
Описанная антенна была смоделирована в диапазоне 430 МГц следующим образом: на пластинке фольгиро-ванного стеклотекстолита размерами 7х80 мм в середине фольга была прорезана и туда был припаян кабель( точки Y-Y), оплеткой в сторону рефлектора (так удобнее называть задний, более длинный вибратор). Вибраторы были изготовлены из медного провода диаметром 1,8 мм и крепились к стекло-текстолитовой планке пружинящими скобочками (точки Х-Х), так, чтобы вибраторы можно было передвигать по вертикали. Таким передвижением, или смещением точек Х-Х, удавалось достичь КСВ== 1 на рабочей частоте. Подавление излучения назад достигалось подбором длин вибраторов. Вот что получилось после настройки: выигрыш антенны по сравнению с одиночным полуволновым вибратором составил 5 дБ. Диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях показаны на рис.3.
Puc.3
Они очень типичны для двухэлементной антенны и никаких особенностей не имеют. Угол раскрыва диаграммы по половинной мощности составляет 110° в горизонтальной плоскости (по азимуту) и 90° в вертикальной плоскости (по углу места). В последнем случае сказываются направленные свойства самих вибраторов, добавляющиеся к направленным свойствам системы излучателей. Оценка выигрыша по диаграмме направленности дает значение 6,5 дБ по отношению к изотропному излучателю, что достаточно хорошо соответствует приведенной выше цифре.
Размеры, приведенные на рис.4, получены уже после настройки антенны. Чтобы проверить повторяемость результатов, другой раз антенна была собрана на земле по приведенным размерам и поднята без настройки. Отношение излучения вперед/назад получилось около 25 дБ, а КСВ менее 2. Потребовалась лишь небольшая подстройка КСВ перемещением вибраторов по вертикали в их креплениях.
С этой антенной был проведен эксперимент по приему сигналов скандинавских маяков в один из дней, когда прохождения на 10-метровом диапазоне и в помине не было. Настроив приемник на 28,268 МГц и направив антенну на северо-запад, автор полтора часа терпеливо слушал чистейший шум эфира. Надо сказать, что эксперимент проходил в достаточно "тихом" месте, где шум эфира, приведенный к 50-ом-ному входу приемника, составил 0,08...0,1 мкВ в SSB полосе 2,4 кГц. Терпение было вознаграждено тремя, одной сильной и двумя более слабыми "вспышками" сигнала финского маяка OH9TEN, излучающего 20 Вт вертикальной всенаправленной антенной. "Вспышки" длились от одной до четырех секунд, и никакого сомнения нет, что это были отражения сигнала от спорадических метеорных следов. Последующие расчеты дали значения затухания метеорного сигнала на этой трассе порядка 170...180дБ, т.е. величину, которую вполне можно перекрыть, используя излучаемую мощность в несколько десятков ватт, чувствительные приемники и простейшие направленные антенны, подобные описанной. Таким образом, метеорная связь на "десятке" вполне возможна!
Владимир Поляков (RA3AAE) г. Москва.
KB ЖУРНАЛ N 6, 1998г.
Получив эти результаты, было решено построить портативную разборную антенну для работы в полевых условиях на диапазоне 10 м. Ее эскиз приведен на рис.4. Антенна поднималась на телескопической мачте высотой 6,5 м, изготовленной из отрезков дюралюминиевых труб диаметром от 24 до 35 мм. Чтобы мачта не возбуждалась полем излучения антенны, ее длина не должна быть кратной четверти длины волны. Хотя это положение экспериментально и не проверялось, заметного влияния мачты указанной высоты на работу антенны отмечено не было. Можно использовать и диэлектрические мачты любой высоты. Мачта фиксировалась в вертикальном положении растяжками из полиамидного рыболовного шнура. На верхнем конце мачты была закреплена пластина из толстого (15 мм) органического стекла (изолятор), к которой болтами крепились горизонтальные части питающей линии. Они были изготовлены из дюралюминиевого П-образного профиля сечением 35х20 мм. Размеры профиля некритичны, лишь бы он обеспечивал достаточную механическую жесткость крепления вибраторов. Под болты крепления профиля к изолятору были подложены лепестки, к которым припаивался кабель. Для уменьшения затекания токов на оплетку кабеля, на него были надеты два ферритовых кольца. Электрического контакта с мачтой кабель не имел.
Вибраторы были изготовлены из двух дюралюминиевых трубок диаметром 14 и длиной 3000 мм. С обоих концов вибраторы надставлялись стеньгами из более тонкой и очень легкой трубки. Стеньги можно было передви гать и фиксировать винтами, регулируя длину вибраторов. К концам профилей (в точках Х-Х) вибраторы крепились обжимками из мягкого дюралюминия и винтами с резьбовым отверстиям в профиле. Пока винты не зажаты, вибраторы можно было передвигать по вертикали с некоторым усилием, держа за нижнюю стеньгу.
Настройка антенны свелась к подбору длин вибраторов выдвиганием и вдвиганием нижних стеньг. При этом контролировалась диаграмма направленности. Практически это удобно делать при приеме какой-либо радиостанции, сигнал от которой стабилен и приходит земной волной. Вращая мачту, наблюдают диаграмму направленности. Автор, экспериментируя на садовом участке в 60 км от Москвы, принимал радиостанцию московской "Службы спасения" в СВ диапазоне 27 Мгц, и получил разницу при приеме "спереди" и "сзади" в 4...5 баллов (до 30 дБ). Затем размеры вибраторов были укорочены на 4% для перестройки на 28 МГц. Получив приемлемую диаграмму, передвигают вибраторы по вертикали до получения хорошего КСВ в питающем фидере. Вибраторы при этом расстраиваются мало, но все же операции по формированию диаграммы и согласованию лучше повторить последовательно несколько раз. Это можно делать в рабочем положении антенны, может быть приспустив мачту на одно колено, поскольку достать для регулировки надо только до нижних стеньг обоих вибраторов. Ни в коем случае нельзя дотрагиваться до стеньг при включенном передатчике, поскольку на концах вибраторов находятся пучности (максимумы) напряжения и можно получить высокочастотные ожоги. К тому же и антенна расстраивается даже при поднесении рук к концам вибраторов. После регулировки антенну опускают, затягивают все крепежные винты и поднимают снова в рабочее положение.
Антенны
В.Цитко, RW4CB г.Ртищево
За основу взята конструкция вертикальной антенны из книги К.Ротхаммеля, но вместо вертикального полуволнового вибратора с целью повышения волнового сопротивления используется шлейфовый излучатель с системой противовесов, расположенных под углом 120 градусов. Четыре пассивных элемента антенны согнуты под таким же углом. В середине каждого пассивного элемента установлены реле, рис.1.
Известно, что максимум излучения антенны приходится на место, где имеется максимум тока. (???) Если высота установки (подвеса) антенны меньше 1/4 лямбда, то лучше использовать вертикальное расположение излучателя (вертикальная поляризация). Конструируя эту антенну, исходил из следующей предпосылки. Проживая в панельном 5-ти этажном доме, крыша которого общедоступна по определению, как-то не хотелось использовать достаточно дорогие материалы и узлы - очень рискованно - упрут. Поэтому появилось желание минимизировать затраты на ее изготовление. Предлагаемая антенна для 20-ти метрового диапазона не содержит дефицитных материалов и занимает площадь 10 на 10 метров, работает, на мой взгляд, нс хуже двойного квадрата, а время переключения диаграммы излучения занимает всего одну секунду. Основой конструкции является металлическая (стальная) труба диаметром 25 мм и высотой 9 метров с металлической крестовиной на верху. Длина каждой перекладины 2,6 метра (по 1,3 м в каждую сторону). Ниже на расстоянии 5,5 м устанавливается изоляционная пластина, на которой крепятся противовесы и шлейфовый вибратор, растянутый параллельно трубе-мачте. Расстояние между активным и пассивными элементами вверху и внизу некритично и выбирается 1 ... 1,5 м. Расстояние от точки питания до реле равно 3 м и определяется длиной оттяжки между реле и изоляционной пластиной. Крестовина приваривается на 0,5 м ниже верхнего конца трубы и расчаливается стальной проволокой. Нижние концы пассивных элементов и противовесов через короткие оттяжки закрепляются на крыше и как-бы усиливают антенну, поэтому вполне достаточно одного яруса оттяжек, идущих от 1/3 трубы сверху. Длина шлейфового виб-ратора около 5,3 м, а расстояние между его проводами 30 см. Длина противовесов 5,3 м, рис.2.
Длина пассивного элемента как директора - Юм, контакты реле замыкают удлиняющий шлейф. Длина пассивного элемента как рефлектора - 11м, контакты реле разомкнуты. Проволочный шлейф длиной 1 м подвешен на оттяжке, идущей от реле. Переключающие реле типа РЭС-9, обе группы контактов соеди-нены параллельно. Параллельно обмоткам реле установлены конденсаторы 0,01 мкФ, рис.3.
Излучение антенны (диаграмма направленности) переключается двумя тумблерами с нейтральным положением. Один переключает направление восток -запад, другой север - юг. Каждая позиция тумблера подключает соответствующее реле.
Возможны 8 (восемь) рабочих комбинаций:, 4 позиции - один директор три рефлектора и 4 позиции - два директора дав рефлектора, что соответствует выбору следующих направлений: Север, Север-Восток, Восток, Юго-Восток, Юг, Юго-Запад, Запад, Северо-Запад.
Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем 50 Ом. Для симметрирования и уменьшения шумов при приеме этим хе кабелем на ферритовом кольце с магнитной проницаемостью (600 - 2000 НН) наматывается 5 ... 10 витков. Кольцо располагается в непосредственной близости у точки питания антенны.
Настройка антенны сводится к подбору длины вибратора по минимуму КСВ, а подбором длины рефлектора необходимо добиться максимума подавления назад. Делать это очень удобно, так как конец рефлектора находится низко над крышей.
По оценкам корреспондентов при сравнении с диполем выигрыш составляет до двух баллов, а подавление заднего лепестка доходит до четырех.
Без особого ухудшения параметров антенны ее можно сделать на три диапазона, что и реализовано в конечном варианте. Параллельно трубе-мачте (на рисунке не показано) от точки питания до верха трубы, а затем оттяжкой в сторону размещается провод длиной 10,3 м (на частоте 14 МГц он имеет высокое входное сопротивление и не влияет на работу основной антенны). Подключаются такой же длины противовесы и антенна начинает работать в диапазоне 7 МГц, как укороченный GP, а также на диапазоне 21 МГц на третьей гармонике. Количество противовесов на каждом из диапазонов должно быть нс менее четырех. Замечено также, что антенна вполне удовлетворительно работает даже на диапазоне 28 МГц.
На основной частоте антенна имеет малые углы излучения в вертикальной плоскости и весьма эффективна при проведении дальних связей. На ближних трассах (расстояниях) иногда проигрывает "веревочным" антеннам.
"Радио-Дизайн" Выпуск № 10 (3-98)
Антенны
Виктор Холод. г.Грайворон, Белгородская обл.
Высота штыря, м |
18 |
21.5 |
25 |
28 |
32 |
35.5 |
39 |
E, м |
16.5 |
15 |
11.5 |
6.5 |
5.9 |
4 |
1.5 |
А (75 Ом), м |
13.6 |
А (75 Ом), м |
9.6 |
Диаметр А, мм |
22 |
Длина фидера, м |
27 или 52.75 |
Изготовление укв-антенны yagi
Г.КАМЕНЕВ. Россия, г.Черкесск
Любой радиолюбитель, особенно начинающий, приступая к изготовлению антенны "волновой канал", сразу сталкивается с проблемой, как наиболее точно воплотить в металле все размеры. Точность изготовления должна быть довольно высока для диапазона 144 МГц- ±1,5 мм, для диапазона 432 МГц - ±0,5 мм
Чем точнее выполнена антенна, тем ее параметры будут выше Не способствует качественному изготовлению антенны и обычный домашний набор слесарного инструмента -дрель, ножницы и ножовка по металлу И тем не менее, я берусь утверждать, что имея этот минимальный набор инструментов, можно точно изготовить антенну даже с длинной траверсой Это проверено при изготовлении нескольких антенн DJ9BV -13 элементов на 144 МГц и F9FT - 21 элемент на 432 МГц. Все они получились с высокой точностью Необходимый минимум инструментов.
- ручная дрель (механическая)-ее лучше "чувствуешь";
- набор сверл диаметром 2 2,5 мм с l=69 мм и l=50 мм,
- ножовка по металлу с самыми мелкими зубьями (такими лучше резать тонкостенные трубы),
- рулетка 5 м (лучше -10 м), - два самодельных кондуктора (СК).
Дополнительно необходимо разметочное "поле", которым может быть кусок ровного рельсового швеллера подходящей длины СК показан на рис 1, он изготавливается следующим образом. Берется два отрезка проката (круг или шестигранник) диаметром 50...55 мм l=80 100мм с ровными торцами, и на токарном станке просверливается осевое отверстие, диаметр которого на 0,5 мм больше, чем диаметр траверсы. Обязательно проверить, свободно ли по всей длине траверсы проходят заготовки
Возможно, труба траверсы будет где-то слегка помята, тогда зазор в 0,5 мм придется увеличить до 1 мм, или же киянкой отрихтовать трубу. Если заготовки по траверсе прошли свободно, к ним в центре приваривают опорные планки длиной 120.. 150 мм. До сварки в середине СК нужно просверлить и нарезать резьбу М6 8 мм для стопорного винта.
Сам винт должен иметь удобную в работе ручку и обязательно конусный конец. Только таким винтом обеспечивается четкая и мягкая фиксация кондуктора на траверсе в нужном месте.
Далее нужно на сверлильном станке (Важно! Обеспечивается точная перпендикулярность к осевой кондуктора) просверлить диаметрально два отверстия, отступив 20-25 мм от края. Сверлить надо насквозь одну сторону кондуктора и половину второй. Одно отверстие - рабочее, второе - запасное.
В любом случае начинать и заканчивать разметку одной траверсы нужно только одним и тем же отверстием. Когда готовы оба кондуктора, можно приступать к разметке самой траверсы. В этой работе желательна рулетка, длина которой больше размера траверсы. Если при разметке прикладывать рулетку нескольку раз, неизбежны погрешности в размерах. Поэтому разметку надо сделать за один раз. Перед разметкой я составляю таблицу расстояний от нулевой отметки в миллиметрах, т е от левого конца траверсы. Точка R (рефлектор) соответствует значению "0" мм. При разметке траверсы нужны два помощника. Помощник слева точно фиксирует "0" рулетки на обрезе трубы. Помощник справа обеспечивает натяжение рулетки вдоль траверсы. Остро отточенной чертилкой на трубе делаются риски в соответствии с таблицей. Риски, небольшие но четкие, нужно наносить точно против нужного деления и только один раз,поперек трубы.
После разметки траверсы на ее концы одевают кондукторы (рис 2). Правый устанавливают приблизительно в метре от конца и фиксируют стопором. А левый-точно заподлицо с обрезом трубы, и также фиксируют стопором. Теперь ручной дрелью со сверлом, которым сверлили кондуктор (2 или 2,5 мм) сверху, используя СК как направляющую, сверлим насквозь траверсу. Старайтесь держать дрель поточнее вертикально и не сильно нажимать. Сначала просверливается верхняя стенка траверсы, а потом-нижняя. Попадание конца сверла в нижнюю часть диаметрального отверстия. СК гарантирует, что вы просверлили точно перпендикулярно оси траверсы. Далее отпускаем стопор левого СК и передвигаем его вправо до точного совмещения левого торца СК со следующей риской. Фиксируем кондуктор стопором и сверлим второе отверстие. Это обеспечит точное расположение активного вибратора. Вновь отворачиваем стопор левого СК, и двигаем его вправо до совмещения левого торца со следующей меткой. Так последовательно перемещаем левый СК вправо до середины траверсы, не прикасаясь к правому СК.
И вот, когда просверлено отверстие под пятый директор (приблизительно), нужно, не отпуская стопор левого СК (важно!), отвернуть стопор правого СК, снять его с правого конца траверсы, перенести на левый конец и закрепить фиксатором. Т к "поле", где передвигались кондукторы, ровное (мы договорились заранее), то при дальнейшем передвижении левого СК вправо до конца и сверлении под остальные директора все отверстия получаются ровно в одной плоскости и перпендикулярны осевой. Выполняется и второе требование все элементы-строго в одной плоскости.
Когда разметочные отверстия просверлены, снимаем СК и рассверливаем отверстия под диаметр элементов. Выполняя эту работу, внимательно следите, чтобы сверло большего диаметра не "убежало" бы в сторону. Лучше работать ручной дрелью. Постарайтесь использовать короткое сверло.
Рефлектор и директора я изготавливал из алюминиевого провода диаметром 4 мм - из проводов от ЛЭП 10 кВ. Пруток получается несколько мягковат (гнется от ворон и голубей), но зато антенна даже с использованием тонкостенной стальной трубы диаметром 22 мм (как у меня), получается очень легкой. Правда, приходится иногда лезть на крышу и рихтовать элементы длинной палкой с вилкой на конце.
Т.к. элементы в антенне F9FT проходят через траверсу, пришлось думать, как их там закрепить. Я крепление выполнил так.
Из микропористой резины (уплотнитель панелей на строительстве домов) нарезал столбики длиной 50...60 мм. Чтобы легче их проталкивать в трубу, сделал их шестигранными, и посередине нанес на них белой краской кольцевую полосу. Зачистив внутри траверсу от заусениц (образовавшихся при сверлении) и ржавчины, поочередно осторожно загнал столбики в трубу. Для этого нужен "шомпол" длиной несколько более половины длины траверсы. Брал в руки траверсу, вставлял осторожно столбик резины и, наезжая трубой на "шомпол", загонял столбик до середины траверсы.
В отверстия под элементы их вставляют, ориентируясь по белой кольцевой полосе. Нужно быть внимательным и не пропустить ни одного элемента, иначе нужно будет все разбирать. Наполнив таким образом одну половину трубы, переворачивают ее другим концом и все повторяют.
После установки все столбики просверливают сверлом. У меня получилось 3 мм -это зависит от диаметра элементов, нужно поэкспериментировать. Для более легкой протяжки элементов через траверсу их нужно смочить влажной тряпкой. Масло применять нельзя-резина со временем разъедается, и крепления получаются нежесткими.
Элементы антенны DJ9BV изолированы от траверсы. Я рекомендую применять сплошные изолирующие втулки. Крепление получается более надежным, если втулку разрезать вдоль. При проталкивании разрезанной втулки через траверсу получается как бы цанговый зажим для элемента. Нужно только поточнее подобрать диаметр отверстия в траверсе. Я делал втулки из виниловых трубок диаметром 8 мм, а отверстия в траверсе были 7 мм.
Несколько слов о креплении траверсы к трубе мачты. Лучше всего выполнить крепление U-образными шпильками через стальную пластину толщиной 4...4,5 мм. Для большей жесткости края пластины (верх-низ) лучше загнуть под углом 90° на 4...5 мм. А на шпильки, крепящие пластину к трубе мачте, под гайки нужно положить полоски-накладки толщиной 5...6 мм, чтобы при закручивании гаек пластина не прогнулась, т.е. чтобы траверса осталась прямолинейной. Сверлить трубу траверсы дпя крепления не советую, ветер обязательно сломает ее в этом месте.
Крепление антенны на 432 МГц нужно выполнить иначе, т.к. при прохождении крепежной трубы-мачты через антенное полотно падает усиление и искажается диаграмма направленности. У меня крепление выполнено так, как показано на рис.3.
Взят отрезок трубы l=1 м, диаметр которого позволяет свободно входить внутрь поворотной мачты, и на одном конце приварена площадка. На площадке по диаметру траверсы крепится антенна. Чтобы траверса не прогибалась, снизу ее подпирают два подкоса из труб диаметром 14...16 мм; Подкосы вверху полухомутами закреплены на траверсе, а нижними концами приварены к свободно скользящему выточенному кольцу с двумя стопорными винтами М8. Такая конструкция дает возможность точно, без прогибов выставить траверсу антенны, какой бы длины она ни была. После того как все полухомуты затянуты, антенна поднимается наверх, и с помощью палки с вилкой на конце вставляется в трубу-мачту, Параллельно выставляется антенна на 144 МГц и затягивается стопорными болтами на трубе мачты.
(Радиолюбитель. КВ и УКВ 5/99)
Экспериментальная антенна на 144 мгц
Виктор Беседин (UA9LAQ),
г. Тюмень
Описываемая ниже экспериментальная антенна (ЭА) обострила еще одну проблему электромагнитной совместимости средств связи — проблему подавления зеркального канала радиоприемных устройств. При экс периментах с ЭА и передатчиком с выходной мощностью 2 Вт в условиях города возникли нарекания от профессионально-коммерчес кой организации на помехи от излучения по бочных частот.
Последующая проверка сканирующим приемником в указанном диапазоне частот (145 МГц) вблизи передатчика результата не дала. Предшествующая работа в течение двух лет на том же месте и с той же аппаратурой нареканий не вызывала, а разница была лишь одна — другая антенна: до инцидента — "двойной квадрат", затем — описываемая ЭА. Излученная энергия двухваттного передатчика оказалась настолько сконцентрированной в направлении главного лепестка диаграммы направленности антенны, что сравнялась по уровню с сигналом в основном (не зеркаль- . ном) канале "коммерческого" приемника, где прием сигнала передатчика двухметрового ди-апазона стал возможен точно так, как если бы передача велась на частоте на 2Fпч выше.
Прошу радиолюбителей обратить самое серьезное внимание на эту проблему: хотя она, действительно, и "не ваша", устранять ее придется вам. так как коммерсантам (и иже с ними) до этого дела нет: они "заплатили деньги" и раскошелиться на дополнительный фильтр верхних частот или полосовой фильтр вы их не сможете заставить.
Проведя некоторые измерения, автор (от греха подальше) решил перенести эксперименты с ЭА в полевые условия — на дачу. Поскольку антенна весит немного и очень легко свертывается и развертывается, проблем с транспортировкой не возникает. Несколько слов о том, почему именно "квадрат" выбран в качестве переносной антенны. Во-первых, он вдвое короче, например, дипольной антенны (в плане длины элементов). Во-вторых (и это — главное), "квадрат" может эксплуатироваться при очень небольших высотах подвески и малочувствителен к окружающим предметам (влияние руки, поднесенной к антенне сбоку, сказывается только на расстоянии, меньшем 150...200 мм). В-третьих, такая антенна до известной степени подавляет местные шумовые и импульсные помехи. В четвертых (в авторском варианте), имеет замкнутый по постоянному току активный элемент.
Базой для постройки ЭА явился питаемый 75-омным кабелем "двойной квадрат" [ 1 ] с расстоянием между вибраторами 0,2 (см. рис. 1), элементы которого (1 — активный вибратор, 3 — рефлектор) были просто-подвешены на оконной форточке 2 внутри комнаты.
Подобную "форточку"-траверсу можно закрепить с помощью шарниров на стене дома или углу балкона. Поворот такой антенны в зависимости от расположения рефлектора возможен в пределах 120...150°. Для крепления в выбранном направлении можно применить крючки и петли. Такая конструкция, конечно, с учетом конкретных местных условий, может быть удобна как для проведения связей, так и для приема телевидения.
С чего начиналась описываемая ЭА? В помещении (комната на втором этаже деревянного дома) был изготовлен "стенд" для экспериментальной работы с УКВ антеннами: под потолком натянуты два отрезка толстой рыболовной лесы на расстоянии 250...300 мм один от другого. К ним с помощью колечек из той же лесы или обмоточного провода подвешивались элементы (рис. 2): сначала два, затем — три и так далее до 13 (столько вместила комната). Длины элементов активного вибратора (АВ) и рефлектора (Р) рассчитывались по формулам из [ 1 ], после чего проверялись с помощью прибора измерителя частотных характеристик (ИЧХ) XI -48. Директоры (Д1 -Д11) выполнены с уменьшением у каждого последующего (в расчете на одну сторону) на 5 мм. Материал для изготовления элементов — алюминиевый провод в поливинилхлоридной изоляции от трехфазного кабеля АПВ (еще лучше — омедненный алюминиевый провод
Рис. 3
в такой же изоляции, который можно паять). Изоляция с провода не снималась(элементы с изоляцией белого, черного и красного цветов удобно чередовать — легче не путать их при настроечных операциях: через два элемента разница в размерах становится более заметной). Длины сторон рамок и расстояния между ними указаны на рис. 2 (в скобках приведены значения их периметров).
Входное сопротивление антенны — около 45 Ом. Для питания автор применил отрезок коаксиального кабеля РК-50 диаметром 4 мм и длиной примерно 1 м (рис. 3). В месте подключения к вибратору 1 установлено кольцо 2 диаметром 20 мм из феррита 20ВЧ, на котором сделан один виток кабелем 3. Можно применить и гамма-согласование (рис. 4), которое позволит согласовать антенну более точно и, на выбор, как с 50-, так и с 75-омным кабелем. Можно также для согласования подвигать первый директор относительно активного вибратора, а затем подтянуть остальные директоры.
Следует отметить, что антенны с большим числом элементов должны иметь жесткую конструкцию — расстояния между элементами в процессе эксплуатации не должны изменяться. Как показали эксперименты в полевых условиях, двух отрезков лесы недостаточно: малейшее дуновение ветерка — и антенна начинала "играть" — элементы раскачивались подобно белью на веревке. Наилучший вариант — жесткая траверса, но для походных условий это нежелательно, поэтому предлагаю конструкцию, схематично показанную на рис. 5: добавить еще два отрезка 1 рыболовной лесы или струны для теннисных ракеток, т. е. довести их число до четырех. Отрезки следует растянуть по углам внутри рамок 2 и закрепить последние (после окончательной настройки), например, с помощью той же лесы (3), на требуемом расстоянии одна от другой в соответствии с рис. 2. Длину отрезков лесы необходимо выбрать с таким расчетом, чтобы с каждого края антенны осталось по 3...4 м для привязывания к опорам, например, к деревьям.
Для увеличения надежности можно по краям конструкции поместить рамки 2 (рис. 6), изготовленные из деревянных реек, прикрепить к ним по углам концы отрезков лесы 5, а уж за рамки растягивать антенну с помощью, например, капроновых бечевок 3 (здесь 1 — опоры, 4 — элементы антенны). Если на одной или на обеих рамках сделать желоб из деревянных брусков 4 (рис. 7), то вибраторы антенны 3 и растяжки 2 можно будет укладывать в них как в футляр в свернутом состоянии и в таком виде хранить антенну и транспортировать на любое расстояние. Для крепления рамки-крышки 1 к рамке 4 можно использовать крючки или колечки изо-ленты. Питающий кабель при этом может быть уложен вместе с антенной по периметру рамок или отключен (при наличии разъемного соединителя).
Элементы антенны следует изготавливать из хорошо отрихтованного провода. Проще всего это сделать путем его вытягивания, закрепив один из концов в тисках и зажав другой в плоскогубцах. Отрезая заготовки, необходимо предусмотреть припуск на соединение (скрутку или сварку) концов провода, для чего их следует освободить от изоляции. Небольшой "хвостик" из скрученных проводов на работу антенны не влияет, важно лишь, чтобы были соблюдены расчетные периметры рамок. Места соединений элементов лучше расположить с одной стороны, например, снизу. В плоскости рамок не должно быть пе рекосов. Устанавливать их относительно одна другой следует строго параллельно и "концен трически" (при взгляде со стороны рефлекто ра). Ориентировать антенну для уточнения на правления на корреспондента можно так, как показано на рис. 8, т. е. удерживая ее за
деревянную рамку 5 ( или оттяжку 6) за рефлектором — в этом случае влияние на нее со стороны оператора минимальное. Растяжку 2, закрепленную на деревянной рамке 3 со стороны директоров 4 желательно привязать к опорам 1. Найдя правильное направление на корреспондента, рамку лучше перевязать за углы — антенна будет меньше крутиться при ветре. Эксперимент с ЭА (при вертикальной поляризации) проводился в непосредственной близости от земли, в осушенной болотистой местности, в низине. Верхние части элементов антенны находились на высоте 1,8 м. ЭА была растянута между стенкой сарая и небольшой доской, врытой в землю в качестве опоры и усиленной со стороны антенны косынкой. Расстояние до корреспондентов достигало 22...24 км. В "створе" ЭА находилась дорога, проходящая по насыпи и делящая "створ" пополам, до дороги примерно 200 м, а за ней — лес 350...500 м (ситуация, схематически изображенная на рис. 9).
При тщательном изготовлении и жесткой конструкции ЭА"пятно", очерчиваемое главным лепестком диаграммы направленности (по уровню 0,7) — 25...30°. При нечеткой установке элементов "пятно" размывается, а усиление падает. Если нет возможности обеспечить механическую стабильность многоэлементной антенны (на четырех отрезках лесы ЭА достаточно жестка) и достаточную точность ее изготовления, лучше ограничиться четырьмя-пятью элементами, а для их изготовления взять провод большего диаметра. В этом случае антенну придется поднимать выше во избежание отражения от земли вблизи антенны из-за расширения главного лепестка диаграммы направленности. Однако крепить элементы все равно придется достаточно жестко.
При работе в лесу (особенно при вертикальной поляризации) следует выбирать разреженные или открытые в сторону корреспондента места (еще лучше — возвышенные), подвешивая антенну между деревьями или опорами с таким расчетом, чтобы избежать присутствия деревьев в "створе" антенны вблизи от нее. Итак, описываемая ЭА может складываться и раскладываться подобно мехам гармоники. Это удобно при свертывании, переноске и последующем быстром развертывании, но годится лишь для сравнительно медленного поворачивания. Впрочем, если все подготовить заранее (крючки для крепления, например), то антенну можно повернуть вдвоем за десяток секунд, что позволяет использовать ее в соревнованиях "Полевой день" на выезде. 13-элементная ЭА рассчитывалась для
Рис.7
работы на частоте 145, 5 МГц. При небольшой корректировке и даже без нее антенну можно использовать во всем двухметровом любительском диапазоне. Усиление ЭА — не менее 15...16 dBd. Ширина основного лепестка диаграммы направленности как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости — не более 30° (по уровню 0,7). Входное сопротивление — около 45 Ом, КСВ на частоте 145,5 МГц при использовании коаксиального кабеля РК-50 и согласующего устройства, показанного на рис. 3, — 1,8.
Использованные автором методы оценки качества антенны — любительские, приблизительные. При экспериментах применялась зарубежная аппаратура: IC-706, FT-11, FT-270. На расстоянии 24...25 км при низко подвешенной ЭА и мощности 0,3 Вт корреспонденты давали максимальные оценки 3—4 балла по шкалам имеющихся S-метров. Для сравнения: в их аппаратуре "открывается" и "держит" шумоподавитель и разборчивость сигнала равна 100 % при уровнях сигнала, когда S-метр вообще ничего не показывает. А ведь известно, при слуховом контроле 1 балл — прием невозможен, так что уровень сигнала в городе оказался значительным даже при такой малой мощности. При увеличении же ее до 4 Вт максимальные оценки были 59, 59+10 и даже 59+20 дБ! Правда, последние "децибелы" порой "подмаргивали". Эксперимент проводился в ЧМ режиме. Для приема в городе использовались вертикальный диполь, четырехэлементная коллинеарная антенна и вертикальный пятиэлементный "волновой канал" расположенные на крышах домов, причем в дальнем (от ЭА) конце города и "волновой канал" стоял "чуть боком".
Замечено влияние влажной земной поверхности и растительности на прохождение сигнала у земли. Стоило пройти дождю и выглянуть солнцу, как сила сигналов падала на 2 балла. Оценено соотношение уровней сигналов между штатной для F-11 "резинкой" и ЭА: только "изменение спектра шумов — прием невозможен" — к 59 с децибелами, что явно говорит в пользу ЭА.
Антенна "волновой канал" на такой небольшой высоте была бы безнадежно расстроена. Большие линейные размеры элементов такой антенны требуют большей тщательности в эксплуатации и большей высоты подвеса, что не всегда возможно. Хотя при ходьбе, наверное,переносить"Yagi" в свернутом состоянии удобнее, например[2].
Экспериментировать с УКВ антеннами, как говорилось выше, можно на "стенде" из двух натянутых отрезков лесы. Элементы ди-польных антенн, например, просто кладут сверху и перемещают друг относительно друга при настройке. От случайного смещения их можно закрепить какими-либо зажимами, например, пластмассовыми бельевыми прищепками с пропилами. В качестве образцового можно использовать сигнал "маячка" [З], установленного в "створе" антенны в центре основного лепестка диаграммы направленности на расстоянии не менее 10 длин траверсы (расстояние от рефлектора до последнего директора). Кабель от активного вибратора подключают к входу приемника, настройку ведут по максимуму сигнала "маячка". Таким же образом можно "отработать" направленную антенну для приема сигналов телевидения за зоной уверенного приема. Кабель от антенны в этом случае подключают к телевизору, а настройку ведут, добиваясь
максимальной контрастности и минимума шумов (муара) на экране, а лучше, контролируя напряжение АРУ. Последовательность настройки такая. Сначала натягивают лесы-траверсы в направлении на телецентр, подвешивают активный вибратор и подключают его к телевизору. Затем позади вибратора устанавливают рефлектор и перемещают его по траверсам до получения максимально возможного уровня сигнала (возможно, это будет всего лишь увеличение шумов в канале звукового сопровождения). Закрепив рефлектор в найденном положении, устанавливают первый директор и таким же образом добиваются дальнейшего увеличения сигнала, затем второй и т. д. до последнего директора.
Далее уточняют направление на телецентр, поворачивая траверсы со стороны рефлектора, после чего еще раз корректируют положение всех элементов антенны по максимуму принимаемого сигнала. Подобным образом автором была выполнена десятиэлементная антенна на шестой телевизионный канал для приема передач в горах Карачаево-Черкессии (принимался отраженный от горы сигнал). За неимением подходящего материала активный вибратор пришлось вырубить из листа дюралюминия (вибратор Пистолькор-са).
Несколько слов о подключении кабеля питания к активному вибратору. В месте разрыва в его средней части устанавливают диэлектрическую вставку, на которой закреплен коаксиальный кабель или коаксиальное гнездо разъемного соединителя. Для быстрого изготовления антенны возможен и вариант, примененный автором: концы провода активного вибратора отгибают под прямым углом, расплющивают для лучшей фиксации кабеля, после чего накладывают один на другой (изоляцией на изоляцию) и скрепляют бандажом из прочных — капроновых, лавсановых или обычных "суровых", пропитанных битумом — ниток, (проволоку использовать нежелательно, так как бандаж из нее дает паразитные ре-зонансы в электромагнитном поле антенны). Рамка при этом несколько деформируется, но это не страшно, важно лишь, чтобы рабочий периметр вибратора был равен расчетному. К концам вибратора бандажом из одножильного луженого провода крепят оплетку и центральную жилу коаксиального кабеля, предварительно пропущенного через ферри-товое (ВЧ20) кольцо внешним диаметром 16...20 мм (рис. 3). На другом конце кабеля
монтируют вилку коаксиального разъема для подсоединения к антенному гнезду радиостанции.
Поляризацию антенны легко сменить, развернув на 90° только активный вибратор (остальные элементы трогать не нужно). Некоторое неудобство в данной конструкции доставляет отсутствие компенсации веса кабеля при вертикальной поляризации. При небольшой его длине проблем не возникает — оператор сам держит кабель, при большой же. длине приходится поддерживать его дополнительной рогаткой, воткнутой в землю вблизи активного вибратора. Кабель желательно расположить перпендикулярно его стороне (при вертикальной поляризации он должен располагаться строго горизонтально). Автор надеется, что простота конструкции и изготовления описанной ЭА подвигнут радиолюбителей на собственные эксперименты с антенной техникой, ведь известно, что лучший усилитель РЧ — хорошая антенна. Такая антенна позволит чувствовать себя значительно увереннее в походе, на даче, одним словом, везде, где нужно обеспечить надежную связь малой мощностью на большие (по "меркам" УКВ и QRP) расстояния. Ведь малая мощность — малые габариты самой аппаратуры и, главное, источников ее питания. Вспомните результаты испытаний, приведенные выше: только изменение спектра шумов на штатную антенну радиостанции при выходной мощности 4 Вт и 3—4 балла по "загруб-ленному" S-метру при 0,3 Вт — разница существенная!
Антенна названа экспериментальной — радиолюбитель сам решит, как лучше ее изготовить из имеющихся материалов. В походном варианте (без деревянных рамок или футляра и кабеля) она весит меньше килограмма, удобна в переноске — одной рукой можно нести и антенну и сумку (внутри рамок-вибраторов), а концы лес-траверс нетрудно собрать в пучок и временно закрепить колечками ПХВ изоленты или КЛТ. Антенна допускает находиться рядом с ней (сбоку) на расстоянии до 150...200 мм, что, в свою очередь, позволяет использовать кабель небольшой длины. Не менее важно и то, что она нормально работает при малых высотах подвеса (хотя большая высота, если позволяют обстоятельства, нисколько не помешает). На практике верхний край вибраторов должен находиться на высоте не менее 1 м (лучше — 1,5...2м) от земли. Расстояния между вибраторами выбраны с учетом их легкого запоминания, что упрощает изготовление антенны по мере надобности (экспромтом), а также в случае необходимости корректировки положения вибраторов при их случайном смещении.
Следует учесть, что при использовании для изготовления рамок неровного (неотрих-тованного) провода возникает ошибка, выражающаяся в удлиннении периметра элементов. Применение более толстого провода ведет к увеличению собственной емкости рамок, что требует соответствующего уменьшения их периметра. Ориентировочно полосу пропускания F (в мегагерцах), которая растет с увеличением диаметра проводника рамки (в том числе и в виде ленты), можно вычислить, пользуясь формулой, приведеной в [I]. Например, для активного вибратора F - Рmax - Fmin - 304635/Рmin - 304635/Рmax, где Fmax и Fmin — верхняя и нижняя граничные частоты полосы пропускания, соответствующие минимальному и максимальному периметрам рамки (рис. 10).
Ленточный вибратор можно смоделировать из нескольких проводов, электрически соединив их друг с другом (рис. 10, б), чем давно и успешно пользуются при изготовлении зигзагообразных телевизионных антенн. Порой, изготавливая антенну по описанию, лучше несколько увеличить диаметр проводов элементов, и, таким образом, "остаться" в полосе пропускания, несколько потеряв в усилении антенны.
Пользуясь случаем, хочу выразить благодарность оказавшим автору (вольно или невольно) помощь в эксперименте: RA9LO, RA9LZ, RA9LE, UA9LFJ, RA9LT, UA9LAJ.UA9LP, UA9LDG, RA9LY. UA9LAC, UA9LR, RA9LAP, UA9LBG, а также радиолюбителям Свердловской области, устано вившим ретранслятор (канал IARU R1 145025 кГц — ТХ/145625 кГц — RX) и побудившим меня к этой затее. После долгих бдений во время экспериментов с ЭА мне все же удалось обнаружить нечеткие сигналы с S2 QSB ретранслятора. Но на передачу, естественно, двух ватт не хватило (QRB 300 км), чтобы открыть ретранслятор. Пришлось изготовить звуковой генератор синусоидальных колебаний на электромеханическом фильтре ЗЧ с частотой 1343 Гц и полосой пропускания 9 Гц (ШЫ2.067.064 по ТУ радиостанции "Кама-С"), чтобы при "открыва-нии" репитера свердловскими станциями на фоне голоса мог "пролезть" слабый телеграфный сигнал.
Но не тут-то было. Нужно время и отличное прохождение, которое бывает "только раз в году", например, как в ноябре 1996 г., когда со свердловчанами работали ЧМ напрямую, без ретрансляторов. Пока же, применяя ЧМ телеграфию и нажимая на голосовые связки, я смог докричаться только до наших "фирм". Они по достоинству оценили качество моей ЭА и позвонили на контрольный пункт Госсвяэьнадзора, так как уровень моего сигнала (в направлении на Екатеринбург, а при экспериментах — ив других направлениях) скомпенсировал подавление частот двухметрового любительского диапазона входной цепью их приемника (подавление зеркального канала). Эксперимент пришлось прекратить.
Несколько слов о других экспериментах с рамочными антеннами. Испытания двухэлементного "двойного квадрата" показали, что для связи внутри города он подходит в качестве "ненаправленной" антенны с вертикальной поляризацией при мощности передатчика 1...5 Вт. Будучи установленным повыше над крышей, он "достает до самой земли" в любом направлении как при приеме, так и при передаче (эксперименты автора с UA9LFJ). Приобретение антенной ненаправленных свойств объясняется переизлучениями, отражениями, например, от зданий, проводов, металлических столбов и других конструкций.
При использовании такой антенны на краю города вступает в силу ее диаграмма направленности, имеющая довольно широкий (примерно 60° по уровню 0,7) основной лепесток и усиление около 8 dBd (при расположении рефлектора на расстоянии 0,2 от вибратора и входном сопротивлении 75 Ом). Благодаря этому поворачивать антенну не нужно, достаточно направить ее на город.
При удалении от города последний занимает все меньший и меньший угол на горизонте, а уровень сигналов падает пропорционально квадрату расстояния, что соответствует более узкому основному лепестку диаграммы направленности (большему коэффициенту усиления) у антенн с повышенным числом элементов.
Испытывалась и семиэлементная ЭА, расположенная внутри деревянного сарая. Ширина ее главного лепестка оказалась равной примерно 40°, а усиление — около 12 dBd.
Как выяснилось, влияние на настройку активного элемента (в плане резонансной частоты и входного сопротивления) со стороны четвертого и последующих директоров можно не учитывать и число их выбирать по потребности. При этом не следует забывать, что при большом числе директоров хотя и можно сконцентрировать энергию до малого "пятна", но недолго и "промазать" в направлении на корреспондента как по азимуту, так и по углу места. В то же время многоэлементные антенны способны работать на меньшей высоте. Отмечено увеличение сигнала на один балл при поднятии ЭА от первоначальной высоты всего на 300 мм. При смене поляризации на горизонтальную (у корреспондента — вертикальная) сила сигнала падает на четыре балла. Более точного согласования фидера с антенной можно достичь перемещением ферритового кольца по кабелю.
Некоторое опускание средних элементов ЭА и подъем последних директоров (из-за провисания траверс из лесы), а также подвеска верхних сторон элементов на одном уровне (аконцентрично) создает дополнительные условия к небольшому поднятию основного лепестка диаграммы направленности. Это также способствует возможности низкой подвески над поверхностью земли без риска отражения и рассеяния сконцентрированной РЧ энергии вблизи антенны. Вместе с тем условия распространения этой энергии над самой поверхностью земли остаются в пределах раскрыва главного лепестка,
Литература
1. Ротхаммель К, Антенны. М.: Энергия, 1979. С. 267, 268.
2. Ротхаммель К. Антенны. М.: Энергия, 1979. С. 232,233.
3. Беседин В. УКВ Маячок. — KB журнал, 1998,N 2,с.46,47.
4. Беседин В. Адаптация радиостанций промышленного применения к любительским условиям. — Радиолюбитель. KB и УКВ., 1996, N 6, с. 26.
КВ ЖУРНАЛ № 3-98г.
Jungle job, или новые технические принципы конструирования компактных бимов
На заре развития радиосвязи считали, что антенны должны быть большими, чтобы и сигнал был сильным. Это предположение было верным, т.к. в ту эпоху использовались очень низкие частоты.
Позднее открыли, что если 2 антенны расположить на расстоянии полуволны друг от друге и запитатъ их в фазе, то сигнал усилится в некоторых направлениях, как если бы мощность передатчика удвоили. С тремя антеннами мощность излучения утраивалась и т.д.
В общем случае мы называем это усилением системы антенн.
К несчастью, это вынуждало ставить антенны цепочкой одну. за другой, и 10 диплолей, размещенных на расстоянии полуволны друг от друга, вытягивались на расстояние S длин воли!
Антенны этого типа известны под названием Systemes Addittoanels и используются в КВ-радиовещании.
Джон Краус W8JK первый испытал систему из 2-х диполей, но запитанных в противофаэе. Большая часть экспертов того времени считала это пустой тра-той времени, т.к. излучение вибраторов компенсирует друг друга. Мощность передатчика фиксировалась в нескольких секторах, и Краус нашел эффективное излучение в двух относительно узких секторах, но с большой энергией в неожиданной оси. Усиление было почти 4 только с двумя диполями, тогда как усиление двух диполей в addroonnel ant всего лишь 2.
W8JK была вероятно первой антенной "суперусиление". Позднее было показано математически, что с тремя элементами в таком расположении можно достигнуть усиления не 3, как в случае ant addltonnel, a приближающегося к девяти.
Развитие концепций W8JK привело к появлению целого ряда антенн "суперусиление". В этом ряду наиболее известна Yagl.
На УКВ часто используется один питаемый элемент, несколько пассивных директоров и один или два рефлектора. Общая длина бума достигает нескольких длин волн.
Каждый элемент расположен от другого на расстоянии 0,2...0,3 длины волны, в этом случае оказывается меньшее влияние на полосу пропускания антенны, входное сопротивления и КПД.
В большинстве случаев используется компромиссный вариант с расположением элементов на расстоянии меньше оптимального (до 0,1 длины волны). Мои эксперименты были основаны на применении рефлектора в виде "V" из провода вместо обычных алюминиевых труб.
Рефлектор, выполненный из провода, не только уменьшает вес, сопротивление ветру и стоимость антенны, но и позволит применить более легкий бум. На рис.1 дан общий вид этой конструкции. При такой конструкции значительно уменьшается пространство необходимое для вращения антенны.
Почти во всех книгах для радиолюбителей имеются главы, посвященные направленным антеннам. В 9 случаях из 10 эта глава начинается с классических V-образных антенн.
Там будет таблица, дающая такой угол между двумя "плечами" для их различной длины, что ус-лиение немногим более 5дБ для сторон, равных длине волны, увеличится до 15 дБ для сторон с длиной 10 длин волн. Усиление может быть еще более значительным, если 2 V-обратные антенны соединить, получив ромб.
|
Частота (Мгц)
14,150
|
A - длина вибратора
|
С - длинабума 3,50—4,00
|
10.06
|
21,200
|
6.70
|
3,00
|
24,900
|
5.73
|
2.50
|
27,200
28,500
|
5.24 5,00
|
2.20 2,00
|
50,000
|
2,85
|
1.20
Использование таких систем радиолюбителями ограничено пространством, необходимым для их установки, к тому же они не могут вращаться.
Я задался вопросом, не приведет ли использование V-обраэ-ного элемента в YAGI к улучшению ее характеристик?
И если улучшение будет лишь от 0,5 до 1 дБ, то это уже заслуживает внимания.
DX-мены говорят, что в pile-up дополнительный дБ может все решить.
Просмотрев литературу, я отметил, что первенство в постановке этого вопроса принадлежит не мне.
В CQ Magazine (август 1983 г.) K4JZB писал, что достиг приблизительно 1 дБ приращения усиления с элементами "V", и утверждал, что бим ДВА элемента приближенно равен однодиапазонным трем элементам. Верно это или ошибка?
Я продолжил поиски, на этот раз в "ARRAL Antenna Handbook", и, признаться, был удивлен, вычитав в главе о логарифмических однодиапазонных Yagi, что увеличением угла V можно увеличить усиление от З до 5 дБ! Это улучшение усиления объяснялось применением свойств "критической связи", теоретически развитой совместно VK2ABQ и G6XN.
Я сделал двухэлементную антенну с V-образным рефлектором и обычным прямым вибратором (рис.2) и пользовался ею несколько лет в Северной Африке. Назвал я ее "Jungle Job (примерное значение: "превысьте мои возможности" — Прим.переводчика).
Как вы уже заметили, посмотрев рис.2, "Jungle Job" очень похожа на лук со стрелой (конец стрелы показывает направление излучения).
Ее модель была построена из бамбуковых тяж. Вибратор был сделан из провода в пластиковой изоляции.
Такой же провод использовался в "V рефлекторе и крепился к концам вибратора рыболовной леской 0,5 мм. Основные размеры даны в табл.1. Возьмите длину, исходную для 28 МГц — 5 м и для 21 МГц - 6.80 м.
Теоретичеси рефлектор должен быть такой же длины. Он не будет, как в Yag), больше на 3...4%. Однако возьмите некоторый запас для окончательной настройки (укоротить всегда легче чем удлинить).
Указанные длины могут удивить некоторых "специалистов" по антеннам. На деле провод в пластиковой изоляции должен быть короче на 3 — 5 %,чем оголенный.
Осталось присоединить ка-бель 50 Ом в центре вибратора, и вы готовы к работе с DX.
Регулировка длины рефлектора необходима, если хотите получить лучшее отношение
Сравнение Yagi и "Jungle Job"
Посмотрите на рис.3, дающий излучение Yagi 2-злементной из алюминиевых проводов, и сравните с рис.4 (2-х элементный бим с "V"-рефлектором.)
Идеальный 2-элементный бим должен иметь абсолютно одинаковые токи в точной фазе в каждом элементе так, чтобы все излучение шло в одном направлении. Другими словами, идеальный бим должен иметь бесконечно большое отношение вперед/назад. Как достичь этого на практике?
В традиционной Yagi для установки правильной фазы необходимо сместить резонансные частот пассивных элементов (укорочением иди удлинением).
Это расстраивает вибратор, и его нужно подстоить противоположным способом (т.е. удлинить, если пассивные элементы укорочены и наоборот).
Это, естественно, вносит потери в усиление, и настройка заканчи-вается каким-либо компромиссом между усилением и отношением вперед/назад.
Оптимизируют антенну либо по усилению, либо по отношению вперед/назад. Здесь в случае улучшения одного параметра ухудшается другой,
Теперь рассмотрим "Jungle fob". Здесь оба элемента могут быть настроены в резонанс. Правильное фазирование достигается изменением расстояния между концами вибратора и рефлектора.
Математический расчет показал, что теоретически на дайной частоте отношение вперед/назад может быть до 30...35 дБ. Так— антенна занимает промежуточное место между 2-х и 3-х элементной Yagi. А в действительности она эквивалентна 3-х эл. Yagi, (сравните рис.4 и рис.5), что подтверждается практикой.
ДИК БИРД (G4ZU)
Логопериодическая антенна
Логопериодическая антенна - широкополосная направленная антенна, работающая в десятикратном и более широком диапазоне волн. По коэффициенту усилении антенна эквивалентна трех-четырехэлементной антенне «волновой канал». Может быть использована для приема сигналов многопрограммных телецентров при любых сочетаниях каналов метровых и дециметровых волн (каналы 1—41).
Один из простых вариантов антенны показан на рис.1. Антенна состоит из ряда параллельных вибраторов, подключенных к двухпроводной линии с последовательной переполюсовкой точек питания вибраторов. Длины вибраторов и расстояния между ними убывают в геометрической прогрессии в направлении к точкам подключения фидера. Позади самого длинного вибратора устанавливают короткозамыкающую перемычку, улучшающую согласование антенны с фидером и обеспечивающую симметрирование.
Кабель пропускают внутри одной из трубок двухпроводной линии и припаивают со стороны самого короткого вибратора, как показано на рис.1.
Характеристики антенны зависят от знаменателя геометрической прогрессии т, характеризующего скорость убывания длин вибраторов и расстояний между ними, и угла ф при вершине треугольника, в который вписаны вибраторы. Чем ближе т к единице и чем меньше ф, тем больше коэффициент усиления антенны, однако при этом возрастают ее габариты и масса. На практике принимают обычно т =0,8—0,9 и ф=30—40°, что позволяет получить достаточно высокий коэффициент усиления при относительно небольших габаритах и массе.
При выбранных т и ф размеры антенны можно определить графически исходя из Lmax и Lmin — максимальной и минимальной длин волн рабочей полосы частот. Сначала следует определить длину l1 первого (наибольшего) вибратора, которая должна составлять 0,55 Lmax, после чего начертить равнобедренный треугольник с основанием, равным длине первого вибратора в уменьшенном масштабе (например, 1 : 20 или 1 : 50), и выбранным углом ф при вершине. В дальнейшем все построения и расчеты следует выполнять с учетом этого же масштаба. Второй вибратор располагают на расстоянии d1 = (0,15—0,18) Lmax. Длина его l2 равна длине отрезка прямой, проведенной параллельно основанию на расстоянии ri,.
Третий вибратор располагают на расстоянии d2=d1т от второго, а длина его l3 равна длине отрезка прямой, проведенной на этом расстоянии от второго вибратора. Аналогично определяется длина четвертого вибратора, расположенного на расстоянии d3=d2т от третьего, и т. д. Последним является вибратор, длина которого будет меньше 0,45 Lmin.
На рис.2,а показаны размеры антенны на каналы 1—12, на рис.2,б — на каналы 1—5, на рис.2,в — на каналы 6—12. Пользуясь описанной методикой, можно рассчитать антенну на каналы 1—41, а также для другой требуемой полосы частот.
Коэффициент усиления антенны 6—7 дБ, уровень побочных лепестков—от —12 до —14 дБ, КБВ — более 0,5. Диаметр трубок двухпроводной линии 22 мм, расстояние между центрами 32 мм, диаметр вибраторов 12— 14 мм. Кабель снижения — с волновым сопротивлением 75 Ом.
Справочник радиолюбителя-конструктора
Дополнение от Николая Большакова
Лично мною было собрано несколько подобных антенн для дециметрового диапазона телевидения. В качестве материала были ипользованы отрезки медной проволоки диаметром 0,8 - 1,5 мм и две пластинки из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Вибраторы из проволоки припаиваются к пластинам. Конструкция получается очень простой и легко повторяемой. Размеры антенны для диапазона 400-850 МГц приведены на рисунке ниже. На пластинки размером 25х220 мм припаиваете вибраторы из проволоки (обе части совершенно одинаковые), нижняя половинка поворачивается на 180 градусов относительно оси. Обе пластины соединяете через втулки (5-10 мм) винтами через отверстия на концах пластин. Винты должны быть изолированы от фольги. Кабель расположен между пластинами.
Размеры антенны для диапазона 850-950 МГЦ (радиотелефоны)
Номер элемента |
Общая длина вибраторов, мм |
Расстояние от предыдущего элемента, мм |
Расстояние от конца бума, мм |
5 |
176 |
0 |
44 |
4 |
141 |
51 |
95 |
3 |
113 |
40 |
135 |
2 |
90 |
32 |
168 |
1 |
72 |
26 |
194 |
Теоретически параметры:
Коэффициент усиления - 8,3 Дб,
Волновое сопротивление - 60 Ом.
Малогабаритная двухэлементная антенна для диапазона 20 м
Одним английским коротковолновиком разработана малогабаритная двухэлементная антенна, получившая название. "Zygi-beam". Каждый элемент антенны (см. рис. 1) выполнен в виде прямоугольника, сумма длин сторон которого приблизительно равна L/2, а отношение большой стороны к малой - двум. Середины больших сторон разомкнуты. Элементы антенны располагаются в одной плоскости и имеют активное питание. Элементы изготовляют из отрезков алюминиевых трубок с внешними диаметрами 13 и 6 мм. Отрезки тонких трубок изгибают в виде буквы П и их концы, длиной около 160 мм, вставляют внутрь толстых трубок.
Элементы антенны укрепляют на пластинках размером 305Х63 мм. выполненных из стали и оргстекла (см. рис. 2). К стальным пластинам крепят концы трубок, к которым подключается питание, а к пластинам из оргстекла - свободные концы трубок, находящиеся под высоким напряжением.
Отрезок линии передачи, соединяющий элементы, выполнен из ленточного кабеля длиной 2185 мм с волновым сопротивлением 300 Ом.
Настройка элементов антенны на резонансные частоты, указанные на рис.1, производится при отключенном ленточном кабеле перемещением тонких трубок внутри толстых. Перемещение трубок на 2,5 мм приводит к изменению резонансной частоты приблизительно на 100 кГц. Настройку каждого элемента следует производить с обеих сторон с тем, чтобы сохранить симметрию конструкции. Величина КСВ правильно настроенной антенны на частоте 14,2 МГц не должна превышать 1,1. Уменьшения КСВ можно достичь подстройкой элемента А. От настройки же элемента Б зависит, в основном, соотношение мощностей излучаемых в прямом и обратном направлениях.
Входное сопротивление антенны состав-ляет 42 Ом, что позволяет использовать для ее питания кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. При использовании 75-омного кабеля для согласования антенны с фидером использовался трансформатор, установленный вблизи входных зажимов антенны. с коэффициентом трансформации сопротивлений 1.6.
Ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности составляет примерно - 70° при отношении мощностей, излучаемых в прямом и обратном направлениях порядка 8-10 дБ. Усиление антенны, по оценкам автора, превышает 4 дБ. Антенна излучает энергию в основном под малыми углами к горизонту, высота ее установки слабо влияет на рабочие характеристики.
"Old man" (Швейцария), 1975. N 2
Малошумящий антенный усилитель
Схема антенного усилителя на полосковых резонаторах, работающего в диапазоне 70 см (430 МГц), показана на рис. 1. Низкий уровень шума усилителя обусловлен использованием малошумящего СВЧ транзистора. Усилитель имеет коэффициент усиления около 15 дБ, обладает хорошей линейностью и малыми перекрестными искажениями Входной и выходной резонансные контуры представляют собой отрезки полосковой линии с отводами для согласовании входного и выходного сопротивлении (75 Ом), Резонаторы настраивают конденсаторами С2 и С4.
Puc.1
Устройство усилителя, его габариты и размеры основных элементов показаны на рис. 2. Корпус усилителя и обе линии изготовлены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Детали корпуса располагают фольгой внутрь и соединяют пайкой. Перегородка (рис. 2,б) вырезана из листовой меди (или латуни) толщиной 0,5 мм. Необходимо, чтобы все швы были тщательно пропаяны по всей длине. Линии припаивают фольгой наружу между торцевой стенкой корпуса и конденсаторами С2 и С4.
Puc.2
Подстроечные конденсаторы С2 и С4 - поршневого типа. Конденсаторы С5 и С6 - проходные (емкостью до 1000 пф), С1 и С3 - миниатюрные дисковые с сильно укороченными выводами. Дроссели намотаны эмалированным проводом диаметром 0.3 мм. Дроссель Др1 - бескаркасный. состоит из 10 витков, Др2 намотан на резисторе сопротивлением 1 кОм, мощностью 0,25 Вт и содержит 12 витков. Детали, не показанные на рис. 2. смонтированы снаружи корпуса. Ввод питания (+12 В) выполнен в виде керамической стойки.
Настраивают усилитель сначала конденсатором С4. затем С2, далее резистором R5 и снова конденсаторами до получения максимального усиления. Движок переменного резистора R5 перед настройкой должен находиться в среднем положении.
"Radio REF" (Франция), 1975, № 11
Примечание. Наиболее близким аналогом транзистора BFR91 (BFR90) по параметрам и типу корпуса является транзистор 2Т367А. однако он имеет больший коэффициент шума.
Медная многодиапазонная укв антенна "кактус"
Gary - KG0ZP
Мы надеемся что Вы уже знакомые с конструкцией стандартной J-антенны, так что не будем вникать в ненужные подробности. Предлагаемая антенна является разновидностью J-антенны и может с большим успехом применяться на один, два, три и более диапазонов. Питание данной антенны может осуществляться как от отдельных кабелей для каждого диапазона, так и одним кабелем, правда первый вариант наиболее предпочтителен.
В конструкции антенны нет никакой хитрости, только не забывайте, что полная длина антенны определяется самой низкой рабочей частотой. Другими словами, если Вы используете антенну на 144, 430 и 900 МГц, то общая длина излучателя будет соответствовать длине антенны 2-х метрового диапазона, т.е. около 150 см.
Коаксиальные кабели пропускаются внутри центрального штыря к соответствующим элементам. Между элементами антенны используются Т-образные стыки. Проблема при конструировании антенны состоит в том, что чем больше диапазонов Вы используете, тем труднее обеспечить равномерность SWR на всех диапазонах.
Ниже приведена таблица размеров антенны для некоторых диапазонов.
Частота |
52 MHz |
146 MHz |
223.5 MHz |
435 MHz |
912 MHz |
912 MHz |
Диаметр вибратора (мм) |
25 |
18 |
12 |
12 |
9 |
9 |
Длина шлейфа (мм) |
1367 |
484 |
316 |
161 |
75 |
54 |
Общая длина (мм) |
4098 |
1452 |
948 |
485 |
227 |
162 |
Расстояние между вибратором и шлейфом (мм) |
125 |
50 |
25 |
18 |
12 |
6 |
Точки включения кабеля (мм) |
150 |
60 |
37 |
25 |
18 |
12 |
Для лучшего результата, сначала изготовьте самый высокочастотный вибратор, например для диапазона 435 Мгц. Вибратор изготавливается из медной трубки диаметром 9 мм, согласующая линия - из медной 6-мм трубки. Конечно, конечный продукт будет в форме "J". Теперь изготовим элементы следующего диапазона, например на 223.5 MHz, добавляя трубку на T-соединителе, который является базовым креплением 435 MHz антенны. Мы использовали 12 мм трубку для вертикального излучателя и 12 мм для шлейфа этой секции. Теперь изготовьте 146 MHz антенну, не забудьте что полная длина антенны - самая низкая частота которую вы будете использовать. Мы используем 18 мм трубку для вертикального излучателя и 12 мм для шлейфа. Шлейф должен быть параллелен вертикальному излучателю, но он может располагаться с любой стороны относительно вертикальной оси. Мы предпочитаем размещать их на попарно противоположных сторонах, но вы можете делать их все с одной стороны, если хотите. Окончательно внешний вид такой антенны напоминает кактус, окуда и ее название.
Последнее примечание: Если вы используете 12 мм трубку для всей конструкции, на 2-метровом шлейфе добавьте 6 мм к длине, чтобы можно было произвести подстройку. Изготовленная антенна после настройки имеет SWR не хуже 1.2-1 на всех диапазонах при условии, что для каждого диапазона используется свой питающий кабель.
Спаяйте все элементы перед установкой коаксиального кабеля. Чтобы установить кабели просверлите отверстия диаметром 6 мм в верхей части горизонтального элемента Т-соединителя ближе к вертикальной части (в углу) и просуньте через них кабели.
Наслаждайтесь результатом! И еще одно: вначале, пока Вы не освоили изготовление такой антенны, не делайте более трех диапазонов на одном вибраторе.
Использование одного кабеля для питания многодиапазонной антенны
(К сожалению, пока только на английском).
Single Coax Feed to Multi-Band Copper Cactus Antenna.
There are three connection possibilities to feed the multi-band copper cactus antenna with a single feedline or coax. However, it is imperative that you use the proper coax for the highest band of operation, RG58 just won't cut it and even RG8 in lengths longer than 25 feet is marginal in 440 operation.
For all single coax feeding methods, the antenna will require re-tuning to obtain the lowest SWR for each band. This is accomplished by installing in the pipe cap of the tuning stub on each band of operation a brass machine screw of at least 2 inches in length vertical out of the cap.
The first and simplest connection method, albeit the hardest to tune, requires that you place a shorting wire on all but the lowest band of operation. If you are building your antenna from the N0ZOI (now KG0ZP) plans for "The Copper Cactus Antenna" and for example building a tri-bander for the frequencies of 144, 220 & 440 MHz, the shorting wires should be placed between the normal connect points for the shield and center conductor of each band. The 440 band shorting wire should be placed exactly 1 inch above the top of the horizontal pipe of the 440 tuning stub, the 220 band shorting wire should be placed exactly 1-1/2 inches above the horizontal pipe of the 220 tuning stub and your coax suitable for 440 operation should be connected exactly 2-1/4 inches above the horizontal pipe of the 144 tuning stub with the center of the coax going to the main vertical and the shield to the tuning stub (this is just the reverse of the connections shown on the plans and in the methods below), keeping the center conductor length as short as possible. For best results, tune the antenna from the highest band to the lowest, however, using the shorting method does create quite a bit of interaction.
The second method is easier to tune than the first method, but does require placing 1/4 or 1/2 wavelength matching sections for all the bands of operation. If you are building a dual band antenna, the use of a T-Connector simplifies the project. Please bear in mind that you cannot use a 1/4 wavelength matching section on one band and a 1/2 wavelength matching section on another band, plus each band of operation requires the use of a matching section, including your lowest band of operation. Unfortunately, the connections will be inside the vertical section, a feat not easy to accomplish, but it does make tune-up much faster and easier than the shorting strap method shown above. The center connector of the coax matching sections is affixed to the tuning stub and the shield to the vertical section, keeping the center conductor length lead as short as possible.
The third method requires no antenna re-tuning from the specifications given on the plans and random length pieces of coax may be used. However, a relay switching assembly must be constructed inside a weathertight enclosure or the use of a duplexer for dual-band operation or tri-plexer for tri-band operation can be utilized. As above, the center conductor of the coax goes to the tuning stub and the shield to the vertical. I will note that I have used random length coax, without *-plexers or relay assemblies, however, this method worked on only three of five duplicate antennas using the same random length pieces of coax on each. Each band showed an SWR of less than 1.025 to 1 until connected together, then two of the antennas showed an SWR of over 3 to 1 and three antennas were less than 1.8 to 1 across all bands without re-tuning. A little re-tuning brought the SWR down to below 1.2 to 1 on two of the antennas, but we could not acheive anything lower than the original 1.8 to 1 on the third. So if you use random length coax and no relays or *-plexers, good luck.
NOTE: The connect distance above the horizontal member on each band is selected for an impedance of around 50 ohms, moving the connect point up or down from this set point can and will increase the impedance as high as 650 ohms within a distance of 1/2 inch either side of the established proper connect point.
Миниатюрная направленная антенна на диапазон 144-146 мгц
Описание нового типа антенны на диапазон 2м было опубликовано в "REF Radio" N 12/89 г. и N 1 /90 г. Авторы этой антенны — F6HLZ и FC1MZO считают, что их конструкция произведет революцию в коротковолновом мире. Авторскую идею охраняет французский патент, но авторы разрешили публикацию.
Рис.1
Представляя четыре версии этой антенны, ограничимся короткими характеристиками и конструктивными особенностями.
ВЕРСИЯ N1. Образуют два равносторонних треугольника с размером стороны 250 мм. Треугольники расположены горизонтально, один над другим, на расстоянии 292 мм. Регулировка этого расстояния влияет на величину КСВ, а достигаемое усиление равно б дБ.
ВЕРСИЯ N2. Это модернизированная антенна версии N1, к которой добавлен так называемый "bat" (на рис.1 помечен и выделен). В этом случае усиление антенны доходит до 8 дБ.
ВЕРСИЯ N3. В антенну версии N2 добавлены два рефлектора. Усиление достигает 12 дБ.
ВЕРСИЯ N4. В антенну версии N2 добавлены три рефлектора. В этой версии усиление достигает 18 дБ. Отношение излучения вперед/назад — 20 дБ. Подавление боковых лепестков — 24 дБ.
Рис.2
Другая оценка работоспособности этой антенны была сделана по сравнению показаний S-метра при одинаковом источнике сигнала. При антенне GP - S - 1, когда при антенне F6HLZ (версия 1) S - 3, (версия 2) S - 4, (версия 3) S - 4, (версия 4) S - 5.
Рис.3
На рис.1 представлена антенна версии N 4. Для горизонтальной поляризации — представлена на рис.2. На рис.3 показано подключение кабеля к антенне, показанной на рис.1. Питающий кабель — 50 Ом.
SP2FAV, "QTC"N3 1992г.
Перевод с польского С.ПОПОВИЧ (UC2LAQ).
Многодиапазонная двухэлементная "delta loop"
Николай Лаврека (UX0FF), г.Измаил, Украина
Предлагаемая конструкция "DELTA LOOP" проста. Для ее изготовления требуется немного материала. Она имеет малую парусность. Антенну можно монтировать по частям на рабочей высоте. К достоинствам относится и ее многодиапазонность (можно использовать любое сочетание диапазонов от 7 до 28 МГц). Причем имеется возможность разместить рамки на каждый диапазон на оптимальном рассстоянии друг от друга - 0,2 лямбда.
Конструкция антенны схематично показана на рисунке. Для его упрощения на нем изображены рамки самого низкочастотного диапазона. Рамки на остальные диапазоны располагаются внутри. Оба элемента - активный элемент и рефлектор - имеют одинаковые размеры. Для настройки рефлектора в резонанс используются удлиняющие шлейфы. Все размеры антенны, необходимые для ее повторения, приведены в таблице.
|
Диапазон, МГц
|
Сторона рамки,
см
|
Длина шлейфа,
см
|
Расстояние между рамками, см
|
Высота рамки,
см
|
Длина распорки Е от мачты,
см
|
7
|
1450
|
100
|
869
|
1240
|
844
|
10
|
1011
|
70
|
607
|
864
|
589
|
14
|
724
|
60
|
434
|
619
|
422
|
18
|
564
|
50
|
338
|
482
|
329
|
21
|
483
|
45
|
289
|
412
|
282
|
24
|
410
|
40
|
246
|
350
|
239
|
28
|
359
|
40
|
215
|
308
|
210
Антенну собирают в следующей последовательности.
Предварительно на траверсе В нужно закрепить (через изоляторы) рамки на самый низкочастотный диапазон, а также разместить изоляторы для активных элементов и рефлекторов на остальные планируемые диапазоны и продеть в них капроновые шнуры. На мачте (редукторе) А устанавливают стойку Б с траверсой В и крестовиной Г. При необходимости к стойке Б привязывают растяжки Д, концы которых свободно висят.
На распорках Е в предварительно размеченных местах поочередно через изоляторы крепят углы рамок остальных диапазонов. На концах распорок Е привязывают растяжки Ж с "плавающим" изолятором и И. Длина растяжек Ж должна быть больше, чем расстояние между рамками (см. таблицу) самого низкочастотного диапазона. К концам распорок Е привязывают растяжки 3. Сами распорки Е по очереди вставляют в крестовину Г и фиксируют. Крестовину Г в нужном положении фиксируют стопорными винтами.
a
Используя растяжки 3 и И, натягивают крайние рамки и закрепляют распорки Е. Капроновыми шнурами, продетыми в изоляторы траверсы В, натягивают остальные рамки. Если есть растяжки Д их привязывают к распоркам Е как можно дальше от мачты.
Для распорок Е можно использовать бамбук, деревянные рейки, дюралюминиевые трубы, разделенные на две-три секции изоляторами. Растяжки Ж и 3 изготавливают из стальных, оцинкованных отрезков длиной 50...80 см проволоки диаметром 1,5..,2 мм, соединенных между собой изоляторами. Последние можно сделать из стеклотекстолита толщиной 4...8 мм. В качестве растяжек И используют стальную проволоку диаметром не менее 2,5 мм, так как на них приходится основная нагрузка при сильном ветре.
Активный вибратор питают с угла, причем центральную жилу 75-омного коаксиального кабеля подключают к вертикальной части рамки, а экран - к горизонтальной. Это обеспечивает эффективность антенны при малой высоте ее подвески. Рефлектор настраивают на рабочей высоте, используя простейший индикатор напряженности поля. При этом необходимо добиться максимального излучения "вперед".
В заключение следует заметить, что усиление описанной антенны сопоставимо с усилением "двойного квадрата" - 6...8 дБ, но суммарная эффективность ее выше. Об этом, кстати, упоминает я во многих радиолюбительских справочниках, например в "ARRL Handbook".
КВ-ЖУРНАЛ 5/94, с.42-43
Модифицированная антенна
В 60-х годах у коротковолновиков пользовалась популярностью антенна G4ZU, известная еще и под названием "птичья клетка". Однако со временем из-за сравнительно небольших значений усиления и отношения излучения "вперед-назад" о ней забыли. Экспериментируя с различными антеннами, UV6AF и UA6APE модифицировали указанную антенну: расположили ее горизонтально и изменили точку питания (рис. 1). Это позволило получить определенные преимущества перед оригинальным вариантом антенны G4ZU, а именно: увеличилось расстояние между пучностями тока активного элемента и рефлектора; параметры и настройка антенны стали соответствовать параметрам и характеру настройки "двойного квадрата"; конструкция антенны стала более плоской, что упростило ее вращение; уменьшилось (по сравнению с "двойным квадатом") необходимое число изоляционных распорок - изолированным должен быть лишь "бум" (он может быть выполнен и из металлических труб, с диэлектрическими вставками).
Недостатком антенны следует считать необходимость применения высококачественного изоляционного материала в точках в и С для изоляции элементов вибратора и рефлектора, поскольку в этих точках максимумы напряжения.
Антенна длительное время испытывалась авторами на 10- и 20-метровом диапазонах. При этом отношение излучения "вперед-назад" было более 30 дБ, а усиление составляло около 7...8 дБ. К сожалению, авторы не измеряли входное сопротивление антенны.
Направленная 2-х элементная антенна hb9cv
|
Размеры элементов
|
14,15
|
21,18
|
27.6
|
28,5
|
144.7
|
HB9CV (мм)
Радиолюбительские диапазоны, МГц |
|
Директор
|
9740
|
6520
|
5110
|
4840
|
980
|
Рефлектор
|
10600
|
7080
|
5330
|
5260
|
1060
|
А
|
2650
|
1770
|
1360
|
1320
|
258
|
b
|
1330
|
890
|
700
|
660
|
132
|
с
|
1430
|
950
|
750
|
710
|
142
|
d
|
120
|
90
|
60
|
60
|
11
|
Е
|
2700
|
1820
|
1410
|
1370
|
260
|
F
|
2250
|
1500
|
1140
|
1100
|
216
Коаксиальный кабель, используемый для изготовления фазосдвигающей линии, должен иметь точно такое же волновое сопротивление, как и фидер антенны. Для подключения фидера антенны и отрезков кабеля фазосдвигающей линии можно (но не обязательно) использовать коаксиальный тройник.
Таблица с размерами антенны HB9CV взята из польского журнала "Break magazyn" N 5.93.
(Радио - Дизайн N 1.98)
Однодиапазонная антенна быстрого развертывания
С.Макаркин, RX3AKT
Посвящается памяти Геннадия Ивановича Осипова, RV3AK
Летняя пора - время радиолюбительских слетов и мероприятий. Перед выездом на природу необходима соответствующая подготовка аппаратуры и антенн. Чаще всего на лесных полянах видны вариации на тему "инвертед V". Но насколько эффективна такая антенна? Самая важная ее часть - та, где имеются пучности напряжения - это концы полотна антенны, а они как раз находятся в самом невыгодном положении - около земли. Да и сам излом на верхушке перевернутой V вовсе не улучшает излучающие свойства - электромагнитные поля обеих половин антенны из-за этого частично взаимоуничтожаются. Другой вариант - разрезной диполь с двумя точками подвеса, например, между деревьями, также имеет свои недостатки: затруднительно хорошо натянуть антенну. Под тяжестью кабеля питания ее центр провисает и теряется высота подвеса. Вопрос согласования сопротивлений антенны с кабелем также обычно далек от идеала. Антенна фиксированной длины, однажды настроенная в резонанс, вовсе не обязана попасть в резонанс при переносе ее на другое место. В результате, из-за несовпадения импеданса антенны в точке запитки с волновым сопротивлением кабеля увеличивается КСВ. Правда, если используется трансивер с антенным тьюнером, и антенна имеет согласованную с длинной волны линию питания, кратную полуволне, то можно не обращать особого внимания на несовпадение сопротивлений. Место подключения антенны как бы переносится непосредственно к трансиверу. Но такая ситуация встречается не всегда.
Имеется другой способ "приблизить" точку запитки антенны и одновременно упростить ее подвеску. Это использование полуволнового неразрезного вибратора с питанием его с конца в пучности напряжения с помощью согласующего устройства в виде четвертьволнового короткозамкнутого коаксиального трансформатора. Кабельный шлейф дополнительно выполняет еще и роль фидера. Такая конструкция позволяет расположить излучающую и питающе-согласующую часть антенны на одной прямой и подвешивать ее, вытягивая за противоположный конец с помощью предварительно перекинутого через блок капронового шнура.
Трансивер может подключаться непосредственно к согласующему устройству антенной системы в точку, на некотором расстоянии от короткозамкнутого конца шлейфа. При этом нет необходимости тщательно подбирать место подсоединения, антенный тьюнер выполнит сам задачу оптимального согласования. Если же есть необходимость подключения коаксиальной линии, то и в этом случав предлагаемая антенна позволит облегчить процесс согласования. Здесь также поможет то обстоятельство, что место стыка с кабелем питания расположено на некотором расстоянии от излучающей части антенны, находясь "в руках" у радиолюбителя, что позволяет более тщательно подобрать сопротивление в точке питания, соответствующее волновому сопротивлению используемого фидера.
В городских условиях иногда удается заниматься согласованием такой антенны, не выходя из квартиры в абсолютно комфортной домашней обстановке. Настройка антенной системы заключается в подборе длины согласующего шлейфа и определении места разреза для подключения питания. Значительно облегчает эту работу применение коаксиального кабеля с фторопластовой изоляцией. Его можно легко надставлять, пропаивая место соединения поверх экранной оплетки, не боясь замыкания с центральной жилой. Желательно использовать кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, так как необходимые при настройке приборы в основном рассчитаны на такую нагрузку.
Схема антенны показана на рис. 1. Длина излучающей части равна половине длины волны на середине выбранного диапазона с учетом коэффициента укорочения, равного примерно 0,95. Эта длина не изменяется в процессе настройки антенны. Расчетная длина согласующего шлейфа равна четверти длины волны, умноженной на коэффициент укорочения применяемого кабеля, который для многих марок равен, примерно, 0,66. Точную подгонку длины шлейфа производят с помощью ВЧ генератора, к выходу которого подсоединяют короткозамкнутый на противоположном конце отрезок кабеля. Понемногу укорачивая его, добиваются максимума напряжения на выходе генератора на рабочей частоте.
Рис.1 Однодиапазонная антенна с согласующим шлейфом
Замеры напряжения желательно производить при минимально возможной связи измерительной головки вольтметра с местом измерения. Для этого используется разделительный конденсатор емкостью не более 1 пф. Измерения желательно производить с помощью вольтметра с цифровой шкалой. После уточнения длины согласующего трансформатора производят монтаж места стыка кабеля с антенной. Конец кабеля освобождают от верхней изоляции и оплетки на расстоянии около 5 см, крепко стягивают капроновой леской с изолятором из оргстекла. Затем к центральной жиле кабеля припаивается провод антенны, который также стягивается с изолятором леской. Место стыка гидроиэолируется изолентой с пропиткой клеем БФ. Для снятия механической нагрузки с кабеля растяжку антенны в направлении источника делают с помощью синтетического шнура, прикрепленного одним концом к отверстию в изоляторе, а другим, например, к колышку в земле. Такой полуфабрикат антенны вывешивается в пространстве на максимальном удалении от токопроводящих предметов, но так, чтобы согласующий шлейф был доступен для дальнейших манипуляций с ним.
Кабель необходимо разрезать в пропорциях, указанных на рисунке, разделать полученные части, сложить их вместе и снова соединить легкой пайкой. В место стыка через измеритель КСВ надо подать сигнал небольшой мощности от трансивера, предварительно настроив П-контур или антенный тыонер на 50-омный эквивалент. Изменяя в некоторых пределах соотношения длин обеих кусков кабеля, надо добиться минимальной мощности обратной волны.
В настройке этой антенны отлично зарекомендовал себя КСВ-метр фирмы "DIAMOND ANTENNA" SX-100, любезно предоставленный авторскому коллективу сборника "Радио-Дизайн" магазином "БЕРМОС".
В конечном итоге в процессе проведенной настройки проверяют соответствие входного сопротивления антенны волновому сопротивлению 50-омного коаксиального кабеля. Следует подключить к настроенному шлейфу бухту кабеля произвольной длинны и при этом значение КСВ не должно изменяться и остается близким к 1. После окончания настройки также следует проверить надежность всех паек и герметизировать их.
Рабочая полоса частот такой антенной системы на десятиметровом диапазоне составила около 500 кГц, а на сорока метрах - 120 кГц при значениях КСВ не хуже 1,2. Антенна за счет своих избирательных свойств оказалась значительно лучше защищена от мощных внеполосных наводок, а наличие короткозамкнутого шлейфа делает ее неподверженной накоплению атмосферного статического электричества.
Удлинение полотна антенны пропорционально кратному числу полуволн улучшает эффективность антенны и почти не изменяет размеры согласующего шлейфа. Хорошие результаты могут быть получены и при подобном согласовании с коллинеарными антеннами, о которых говорится в статьях Г.И. Осипова (RV3AK) в "Р-Д" №1, 2 за 1997 г.
("Радио-Дизайн" № 2 .98)
Прибор для настройки антенн
В данной статье предлагается прибор ддя измерения резонансной частоты антенн с кабельными фидерами. Он не позволяет получить каких-то принципиально новых результатов, но более прост в изготовлении и использовании. Например, рефлектометр из книги К. Ротхаммеля "Антенны" требует подачи на измерительную линию мощности в несколько десятков ватт, а на НЧ диапазонах и того больше, иначе отраженная волна в измерительной линии будет очень мала по амплитуде и недостаточна для ее линейного детектирования диодом. В результате прибор будет показывать прекрасный КСВ даже при приличном рассогласовании. Не отсюда ли происходят частые заявления в эфире, что то один, то другой очень хорошо отстроили свои антенны на 1,8 МГц и КСВ равен единице? Если не увеличить раза в три длину измерительной линии против той, что указа-на в книге К. Ротхаммеля, то на 1,8 МГц даже мощности в полкиловатта едва-едва хватает, чтобы падающая волна отклонила стрелку прибора в конец шкалы. О линейном измерении же отраженной волны не может быть и речи. Ее сигнал просто не откроет диод. Измерение же КСВ на 1,8 МГц при разрешенных мощностях 5 и 10 Вт простыми рефлектометрами представляется делом вообще нереальным.
Предлагаемый метод не связан с регистрацией отраженной волны и ему ненужна никакая мощность, что, помимо очевидных удобств при настройке, позволит снизить загрузку диапазона. Метод основан на воздействии антенны на колебательный контур, к которому антенна подключается. Известно, что входное сопротивление фидера чисто активное и равно волновому сопротивлению кабеля только в случае идеального согласования, т.е. если он нагружен на активное сопротивление, равное волновому, и реактивная составляющая отсутствует. При рассогласовании по частоте во входном сопротивлении появляется либо индуктивная, либо емкостная составляющая. Если фидер подключен параллельно к колебательному контуру, индуктивная составляющая вызовет уход частоты вверх, а емкостная — вниз. Причем сравнивать отклонение нужно по отношению к тому положению, которое имеется при подключении к контуру активного сопротивления в виде резистора, равного по величине волновому сопротивлению кабеля. Чтобы измерить резонансную частоту контура, его удобно включить в состав перестраиваемого автогенератора, частота которого регистрируется внешним частотомером (рис. 1). Связь антенны с контуром должна быть слабой, иначе генерация сорвется или будет очень неустойчивой. Большое внимание нужно обратить на переключатель S1, который должен иметь минимальные паразитные индуктивность и емкость; длины монтажных проводов от S1 к эквивалентному резистору и гнезду антенны должны быть минимальными. При выборе источника питания необходимо иметь в виду, что амплитуда генерируемого напряжения на контуре должна быть достаточно большой. Иначе при измерениях внешние мощные сигналы, принятые антенной, будут вызывать затягивания частоты генератора и измерения либо вообще не получатся, либо будут неточными.
Итак, к контуру в одном положении переключателя S1 подключается безиндукционный резистор "Эквивалент", равный волновому сопротивлению кабеля, а в другом положении подключается фидер антенны.
|
Частота в положении "Эквивалент", кГц
|
Частота в положении "Антенна", кГц
|
Разница в частотах, кГЦ
|
1840
|
1844
|
+4.0
|
1820
|
1824
|
+4.0
|
(800
|
1804.7
|
+4.7
|
1750
|
1757
|
+7
|
1700
|
1693
|
-7
|
Резонанс расположен между 1750 и 1700 кГц. Посмотрим поточнее:
|
1725
|
1728.8
|
+3.4
|
1710
|
1706.2
|
-3.8
|
1715
|
1713.8
|
-1.2
|
1720
|
1721.2
|
+1.2
|
1717
|
1716.4
|
-0.6
|
1718
|
1718.0
|
+0.0 Резонанс
Работа с прибором. Установим переключатель в положение "Эквивалент". Ручкой настройки генератора установим по частотомеру частоту, на которой должна работать антенна. Переключим S1 в положение "Антенна". Частота автогенератора изменится. Отметим, куда изменилась частота — вверх или вниз. Сделав через несколько десятков кГц несколько измерений, можно найти частоту, где ее отклонение имеет противоположный знак. Между двумя частотами, на которых отклонение имеет противоположные знаки, можно найти частоту, где отклонение равно нулю — резонансную частоту. Приве-ду протокол первого, испытательного включения прибора при измерении антенны INV VEE на 1,8 МГц. Ввиду небольшой высоты мачты (15,5м) концы вибраторов лежали почти на крыше. Длины их были отмерены с некоторым запасом.
Прибор показал резонансную частоту ниже рабочей. Для расчета уко-рочения была составлена пропорция между существующей резонансной частотой и требуемой (1850 кГц) и определено, какую часть вибраторов (в процентах) надо убрать. Подобные измерения на антеннах ди-польного типа были автором произведены на 3,5 и 7 МГц. Характер отклонения частоты везде один и тот же: при измерении на частоте выше резонансной подключение антенны вместо эквивалента вызывает уход частоты автогенератора вверх. При измерении на частоте ниже резонансной уход соответственно вниз. То есть, произведя одно пробное измерение, можно видеть, в какую сторону перестраиваться, чтобы прийти к резонансу (Прим. ред Это справедливо только если длина фидера лежит в пределах 0 — 0,25; 0,5 — 0,75; 1,0 — 1,25 и т.д. от длины волны). Прибор можно использовать также для измерений резонансной частоты входного сопротивления, усилителей и других устройств. Надо только, чтобы прибор по частоте перекрывал исследуемый диапазон. Если PA, нa-пример, должен иметь входное сопротивление 50 Ом, мы можем сравнивать его входное сопротивление с эквивалентным резистором. .
После изготовления прибор необходимо проверить. Для этого необ-ходимо взять 5 — 10м кабеля такого же типа, каким у вас сделан фидер антенны. На противоположном конце нагрузить его резонансом с сопротивлением, равным волновому, и произвести его измерение прибором. Если прибор показывает правильно, отклонения частоты в положении "Эквивалент" и "Антенна" не будет. Произведя такие измерения на более высоких частотах, можно оценить, до каких частот прибор годен. Но здесь необходимо иметь в виду, что волновое сопротивление кабеля по ГОСТу может иметь отклонения до ±4% ('"Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник", Энергоатомиздат, 1988г.). Так что для тех, кто имеет возможность измерять волновое сопротивление своего кабеля, желательно это делать.
В авторском исполнении прибор сделан точно по подобию ГПД ("РЛ", N 7,1992) с той разницей, что отдельные генераторы не объединяются по выходу, а используются самостоятельно. Это дало возможность обойтись без КПЕ и верньера, а также коммутации контуров. На НЧ диапазоны взяты сердечники СБ12А. При использовании варика-пов KB 105 количество витков составило: на 1,8МГц — 40 витков диам. 0,35 мм; на 3,5 МГц — 20 витков того же провода. На более высокие частоты катушки можно делать на полистироловых каркасах.
Автор получает по своим публикациями много писем с вопросами. Но еще не было ни одного письма по результатам опробования конструкции. Хотелось бы иметь такие отзывы, в том числе по статьям, опубликованным ранее.
Г. ГОНЧАР (UC2LB).
Простая антенна
Предлагаю очень простую, недорогую и удобную в настройке (настраивается на рабочем месте оператора) антенну на диапазоны от 10 до 160 метров.
Уже год как я использую ее для работы только на QRP-4,5 Вт. Антенна имеет достаточную полосу пропускания — резонансную по диапазонам. Согласующее устройство СУ имеет один орган подстройки — С1. На диапазоне 40 м включается L1 с индуктивностью около 3. .5 мкГн. Тр 1 намотан на кольце 400 НН и содержит 2х12 витков.
В.ФУРСЕНКО (UA6CA).
Рамочная антенна для кв-диапазонов
Wer nicht die Mцglichkeit hat, grцЯere Antennenanlagen fьr den Kurzwellenempfang zu errichten, kann auf eine entsprechend dimensionierte Rahmenantenne zurьckgreifen. Bild 4 zeigt eine abstimmbare Rahmenantenne fьr die KW-Amateurbereiche, die einen zusдtzlichen HF-Verstдrker enthдlt. Die Rahmenspule Lp, besteht aus einer Windung Koaxialkabel 75 0. Die beiden unteren Emien fьhren in ein kleines Metallgehдuse, in dem alle Bauelemente der Schaltung untergebracht sind. In der Mitte oben ist die Abschirmung in einer Breite von 10 mm unterbrochen. Damit die Rahmenspule LA gehalten wird, ist am Blechgehдuse ein Kreuz aus ftac/y/-Glas-streifen befestigt. Am Gehдuseboden befindet sich ein Fotostativgewinde, so daЯ die Rahmenantenne bequem auf einem Fotostativ befestigt werden kann. Die Rahmenantenne wird mit dem 2fach-Drehkondensator C5 auf Resonanz abgestimmt. Fьr die kW-Bдnder gelten folgende Schalterstellungen: 14 bis 30 MHz - S l und S2 offen, 7,0 MHz - Sl offen, S2 geschlossen, 3,5 MHz - Sl geschlossen, S2 offen. Die Drosseln LVL2 bestehen aus 25 Wdg., 0,2-mm-Cul, gewickelt als To-roid-Spule auf einem Ferritringkern. Der HF-Ьbertrager T hat 3 x 10 Wdg., 0,2-mm-Cul, ebenfalls auf einem Ferritringkern. Die Stromaufnahme der Schaltung ist 8 mA bei t/i, = 9 V. Als Transistoren eignen sich fьr VT1/VT2 die FET KP 302 A/B bzw. KP 303 D/G, fьr VT3 der KT 306/316/325.
Elektronisches Jarbuch 1990
Широкополосная спиральная антенна
Во многих крупных городах получило широкое развитие коммерческое телевидение. Причем передачи ведутся как в привычном метровом диапазоне, так и в дециметровом. Возникает необходимость использования или двух различных антенн, или одной широкополосной.
|
В связи с этим хочу предложить описание простой эффективной телевизионной антенны. Предлагаемая цилиндрическая спиральная антенна прекрасно принимает у меня в г.Махачкале 5 программ: 3 — на MB и 2 — на ДМВ. Размеры были рассчитаны на дециметровый диапазон (700МГц). Антенна показала визуально лучшее качество, чем 4-х элементный квадрат, особенно если учесть, что она принимает все транслируемые программы в обоих диапазонах. При этом уменьшились помехи, обусловленные отражением от окружающих зданий. |
Формулы для расчетов:
1. Шаг спирали S=0,24L, L[см]=30000/f[МГц];
2. Размер витка D=0,31/L;
3. Длина витка l=корень((пD)2+S2);
4. Диаметр провода спирали (приблизительно) 0,01L;
5. Диаметр экрана 0,8NS, N — число витков;
6. Входное сопротивление Rвх=100 Ом;
7. Расстояние до экрана h=0,2L;
Коэффициент усиления приблизительно можно подсчитать по формуле:
Ку[дБ]=10lg(15(1/L)2NS/L).
Антенна была выполнена из алюминиевой проволоки диаметром 4мм. Чем больше диаметр провода, тем меньше входное сопротивление. Ку=12дБ при 4-х витках и 15дВ — при 7-и витках.
Экран был выполнен из листа алюминия.
Литература.
1. А.З.Фрадкин. Антенно-фидерные устройства. 1977г.,г.Москва.
Ю. ПОПОВ (UA6WIA), З67030,Дагестан, г.Махачкала,пр.Кирова,З06-3.
Широкополосный вертикальный излучатель
Георгием Алексеевичем Румянцевым (UA1DZ) была разработана и успешно эксплуатировалась антенна, состоящая из восьми фазируемых широкополосных вертикальных излучателей. Такие излучатели можно использовать и сами по себе, и в качестве элементов сложных антенн.
Широкополосный вертикальный излучатель UA1DZ дает максимум излучения под малым углом к горизонту, при проведении дальних связей он оказывается эквивалентен трехэлементному "волновому каналу". Питание на излучатель подают по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 100 Ом. КСВ в кабеле не превышает 1,2 в полосе частот от 10 до 30 МГц.
Конструкция излучателя UA1DZ приведена на рисунке. Полотно антенны изготовлено из провода диаметром 2...3 мм. Изоляционные элементы изображены красным цветом. На нижнем изоляторе намотано 6 м коаксиального кабеля.
Несущая мачта может быть выполнена из труб диаметром 40...50 мм, распорки - из труб диаметром 10...20 мм. Наверху и внизу провода, образующие излучатель, изолированы от мачты и соединены друг с другом, в центре - соединены с мачтой. Верхний вибратор подключен к центральному проводнику кабеля, нижний - к оплетке.
С.СПОКОЙНОВА (UW1DC, XYL UA1DZ) г. Ленинград
Спиральная антенна для переносных радиостанций
Для малогабаритных переносных УКВ радиостанций применение коротких спиральных антенн вполне оправдано в связи с их прочностью и удобством использования радиостанций в режиме дежурного приема. Однако их невысокая эффективность заставляет искать пути ее увеличения. Статьи [1, 2] натолкнули меня на идею исследовать свойства укороченных спиральных антенн с электрической длиной полволны.
Было изготовлено и испытано около двадцати таких антенн на частоты 145...170 МГц. Антенны испытывались с радиостанциями ICOM Т22Е и YAESU FT-11, измерения уровней велись селективным микровольтметром SMV-8 со штыревой антенной, удаленной на 30 метров. Относительное измерение уровней проверялось при проведении радиосвязей на расстоянии от 10 до 60 км. Как и ожидалось, наибольшей эффективностью и широкополоснос-тью обладают антенны с геометрической длиной, близкой к 0,12 длины волны.
Такие антенны практически не уступают полноразмерным четвертьволновым штырям по усилению, проигрывая только по полосе пропускания, и превосходят по эффективнос-ти на 4...7 дБ штатные антенны радиостанций FT-11 и Т22Е.
Уменьшение геометрической длины полуволновой спиральной антенны в диапазоне 145... 155 МГц до 0,06 длины волны приводит к снижению усиления до значений, характерных для "фирменных" антенн, однако их полоса пропускания оказывается более широкой, и в случае размещения радиостанции с такой антенной на поясе оператора или в кармане одежды ее эффективностьолса-зывается выше на 3...9 дБ - в зависимости от места размещения.
Как известно, применение противовеса на переносной радиостанции позволяет заметно повысить излучаемую мощность, однако в двухметровом диапазоне подобный противовес имеет длину около полуметрами не слишком удобен для "карманной" радиостанции (надо сказать, что использование отрезка гибкого монтажного провода, в отличие от жесткого противовеса, не дает положительного эффекта из-за сильного влияния тела оператора и посторонних предметов).
Поэтому естественным было желание исследовать свойства укороченных противовесов, выполненных аналогично спиральным антеннам. Четвертьволновые резонансные противовесы геометрической длины 13 см на частотах 144...146 МГц практической прибавки мощности не давали, и только при длине 20 см прибавка излучаемой мощности составляла 2 дБ. Если же электрическая длина противовеса составляла полволны, то при геометрической длине 13 см на частоте резонанса мощность излучения радиостанции возрастала на 5...6 дБ. Практические испытания показали возрастание сигнала на приемной стороне почти на 1,5... 2 балла при переходе со штатной антенны FA-82B радиостанции 1С Т22Е на полуволновую спиральную длиной 13 см с полуволновым противовесом той же длины, и примерно на полтора балла в случае радиостанции FT-11. Таким образом, применение полуволновой спиральной антенны с противовесом позволяет не только улучшить качество связи на предельных дистанциях, но и увеличить дальность связи по меньшей мере вдвое.
Недостатком таких антенн, как, впрочем, и всех сильно укороченных, является критичность в настройке. Конструкции антенны и противовеса одинаковы и представляют собой полиэтиленовый стержень диаметром 7 мм (внутренняя изоляция коаксиального кабеля), на котором выполнена намотка 1 м провода ПЭВ-2-0,4. У антенны начало намотки запитывается в разъем, у противовеса - на клеммный лепесток соответствующего размера, который используется для установки под антенный разъем (впрочем, конструкция крепления противовеса может быть иной). Далее выполняются 3 витка с шагом 0,5 мм, затем ведется намотка с шагом 4...10 мм (зависит от выбранной длины антенны), и на конце антенны (или соответственно противовеса) плотно наматывают 15...20 витков. Настройка антенны ведется изменением шага витков первой и последней (третьей) намотки. Наиболее критичная для настройки антенны часть спирали - первые витки.
Противовес настраивается аналогично.
Индикатором настройки служит селективный микровольтметр, но можно применить S-метр радиостанции или резонансный индикатор поля. Однако их желательно отградуировать, чтобы не получить прирост усиления 15...20дБ. Это поражает воображение, но, к сожалению, абсолютно не соответствует истине.
После первоначальной настройки антенна и противовес помещаются в защитные чехлы или обматываются изолентой. Необходимо учесть, что при этом резонансная частота антенны (противовеса) понижается, и настройку надо повторять, снимая и вновь надевая чехол, пока антенна, заключенная в чехол, не будет настроена на необходимую частоту. В качестве оболочки антенны была использована термоусаживаюшаяся трубка, что придает антенне законченный вид и высокую прочность. КСВ антенны, измеренный панорамным измерителем КСВ Р4-11 на частоте резонанса, не превышал 1,6.
Литература
1. Харченко К. Проводники с укорочением в антеннах//Радио. -1979. - N8.
2. John S.Belrose (VE2CV). The 300-Ohm ribbon J antenna for 2 meters: A critical analysis//QST. - 1982. - N4. .
A.ПАНЬКОВ (UA1CHJ), 188654, Ленинградская обл., Всеволожский р-н, пос.Стеклянный, 40 - 18.
(РЛ КВ-УКВ 11/97)
Способ питания укороченной рамочной антенны
М.Анисимов (UA3POC), М.Анисимов (UA3PML)
г.Тула
В последнее время возрос интерес к рамочным антеннам. Если раньше подобные антенны использовались сравнительно редко, то сейчас их применяют в качестве антенн мобильных систем связи, систем охранной сигнализации и т.п.
Основным достоинством подобных антенн является значительно меньшее влияние среды на параметры рамочной антенны, что в ряде случаев является определяющим при выборе антенны. Однако использовать подобные антенны с размерами, соизмеримыми с длиной волны L, в диапазоне KB весьма затруднительно. Поэтому представляет определенный интерес использование рамочных антенн с периметром S, меньшим длины волны L. Подобные антенны можно использовать и как дополнительные, примирившись с их односторонней направленностью, и устанавливать их в окнах, лоджиях, на балконах, а также в составе сложных направленных антенн в низкочастотных КВ-диапазонах. Основным элементом таких антенн является рамка с периметром S, меньшим длины волны. Для размещения на окнах, балконах наиболее удобной формой рамки является прямоугольная. Рассмотрим такую рамку с периметром S, равным длине волны L, расположенную в вертикальной плоскости[I].
При питании подобной антенны со стороны вертикальных элементов оба эти элемента возбуждаются синфазно, и на них располагаются пучности тока и узлы напряжения. Горизонтальные элементы с пучностями напряжения, в свою очередь, возбуждаются противо-фазно. Вертикальные элементы можно представить в виде двух параллельно расположенных вибраторов с изогнутыми концами, размещенных на расстоянии L/4 и возбуждаемых в одинаковой фазе. Вследствие сложения полей этих вибраторов, возбуждаемых синфазно, максимальная напряженность поля в горизонтальной плоскости оказывается в направлениях оси рамки, расположенной перпендикулярно плоскости рамочной антенны.
Такая картина распределения токов и напряжений вдоль рамки, рассмотренная для случая S=L, сохраняется и при некотором уменьшении S по сравнению с L. При дальнейшем уменьшении размеров рамочной антенны меняется распределение тока по периметру рамки, и при значительном сокращении размеров по сравнению с L (S/L<0,25) вместо узлов и пучностей тока возникает однородное распределение тока (ток почти не меняется вдоль рамки). Ток в этом случае в каждый момент времени течет в одну сторону, следовательно, синфазен, и поэтому излучение любых противоположно расположенных элементов рамки складывается в пространстве в противофазе, приводя, в отличие от полноразмерной рамки, к минимальной напряженности в направлении оси рамки. Таким образом, подобная рамка по своим излучающим свойствам оказывается аналогичной обычной катушке индуктивности, заставить излучать которую можно лишь значительно повысив ее добротность Q и увеличив ток. Однако КПД подобной излучающей антенны будет очень мал из-за низкого сопротивления излучения R-изл, а следовательно, мала и излучаемая антенной мощность Ризл [2]. Поэтому более целесообразным является использование антенн с коэффициентом укорочения 0,25<К<1 (K=S/L), которые, несмотря на уменьшение КПД по сравнению с полноразмерной рамкой, неплохо излучают и имеют максимум излучения в направлении оси рамки. Одним из способов снижения резонансной частоты рамочной антенны является включение емкости в точки антенны, .обладающие максимальным противофазным напряжением [З]. В этом случае возможно значительное снижение резонансной частоты. В то же время, подобное снижение частоты рамки, позволяющее использовать ее на более низких частотах, приводит к уменьшению отношения S к L, а следовательно — к значительному уменьшению сопротивления излучения Ризл, определяемому [4] соотношением Кизл=197(S/L)4. В этом случае непосредственное включение кабеля в рамку для ее питания, как это часто делается при использовании полноразмерных рамок, невозможно. Для согласования рамки с кабелем при малом Кизл используется у- или O-согласование [1,3]. Схема рамочной антенны с укорачивающей емкостью и у-согласованием приведена на рис.1.
В рассмотренном варианте возбуждения вертикальных элементов точки на серединах горизонтальных элементов А и В обладают минимальным противофазным напряжением. Это также означает, что сопротивление между указанными точками оказывается весьма значительным (порядка нескольких килоом).
Питание антенны можно осуществить включением в эти точки резонансного контура, также обладающего большим сопротивлением на резонансной частоте. В этом случае согласование антенны с фидером осуществляется подбором коэффициента трансформации при подключении кабеля к части витков резонансного контура. Кроме автотрансформаторной, возможна трансформаторная связь кабеля и контура с помощью катушки связи. Наряду с возможностью возбуждения и согласования, включение контура в точки А и В позволяет также снизить собственную резонансную частоту рамочной антенны за счет емкости, входящей в состав параллельного резонансного контура. При этом значение емкости резонансного контура в настроенной антенне оказывается несколько больше, чем в случае одиночного контура, настроенного на ту же частоту. Схема антенны с резонансным контуром приведена на рис.2.
Для проверки эффективности согласования и укорочения антенн с помощью резонансного контура изготовлены две прямоугольные рамочные антенны с периметрами S=5,6 м и S=12,8 м. Обе антенны были выполнены из медного провода диаметром 2 мм и установлены в оконном проеме и на балконе девятиэтажного дома. Антенны настраивались и согласовывались с кабелем с сопротивлением 50 Ом двумя способами: укорачивающим конденсатором с у-согласованием и с по-мсщью резонансного контура. Расчетные резонансные частоты этих рамок — 53 и 23 МГц, а экспериментальные — 38 и 21,2 МГц соответственно. Смещение резонансной частоты по сравнению с расчетным значением объясняется значительной емкостью между элементами рамки и металлическими элементами: арматурой, сливами, ограждением балкона и т.д.
Экспериментальное определение резонансной частоты рамок осуществлялось генератором Г4-18 и индикатором поля (для работы на частотах выше 35 МГц параллельно выходу генератора 0,1... 1 В включается диод, и настройка антенны осуществляется с помощью 2-й гармоники частоты сигнала). Резонансный контур 1-й антенны состоит из катушки индуктивности диаметром 35 мм, содержащей 5 витков провода с d=2 мм (длина намотки —20 мм), и переменного конденсатора 12...495 пф. Трансформаторная связь осуществлялась катушкой связи, состоящей из 1 витка, а на частоте 14 МГц — из 2-х витков, расположенных на поверхности катушки резонансного контура. Компенсация индуктивности катушки связи осуществляется емкостью С2. Резонансный контур, включаемый во вторую антенну, состоял из катушки индуктивности диаметром 35 мм, содержащей 29 витков провода d=l мм (длина намотки — 65 мм) и конденсатора. Катушка связи имела 3 витка провода d=l мм. Резонансные частоты антенн, размеры и параметры согласующих элементов приведены в таблице.
Р изл Rизл
n=--------- - -----------------
Рподв Rизл+Rпотерь
близок к 1, то у укороченных антенн, имеющих сопротивление излучения Rизл, сравнимое с Rпот, КПД оказываетя значительно уменьшенным. Поэтому всегда нужно помнить, что сильно укороченные антенны вместо излучения превращают подводимую энергию в тепловую. Вне зависимости от способа согласования и настройки, укороченные антенны оказываются узкополосными и требуют подстройки при изменении частоты. И если для антенны с у-согласованием и укорачивающей емкостью процесс перестройки требует повторения практически всех перечисленных этапов при изменении частоты, то для антенны с резонансным контуром процесс подстройки сводится к небольшому изменению емкости резонансного контура. Это делает такие антенны весьма удобными, особенно при доступности элемента настройки.
Литература
1. Ротхаммель К. Антенны. — М.: Энергия, 1969. /
2. Гречихин А. Электрически малые антенны: возможности и заблуждения/ /Радио. — 1992. — N 11. — С.8 —10.
3. Беньковский 3., Липиньский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. — М.: Радио и связь, 1983.
4. Мейнке X., Гундлах Ф. Радиотехнический справочник. Т.1. М-Л, ГЭИ, 1960.
Радиолюбитель. КВ и УКВ 12/97
|
|
С укорачивающей емкостью (рис.1)
|
С резонансным контуром (рис.2)
|
Частота настройки Г, МГц
|
Укорач. емкость С1, пФ
|
Длина шлейфа 11,
CM
|
Компен. емкость С2, пФ
|
КСВ
|
>Емкость контура С1, пф
|
Емкость цепи связи С2, пф
|
КСВ
|
а=1,4 м; b=1,4 м; S=5,6 м; fтеор=53 МГц; fрез=38 МГц
|
29
|
б
|
31
|
20
|
1,05
|
38
|
22
|
1,06
|
21,2
|
12
|
38
|
50
|
1,3
|
80
|
48
|
1.3
|
14,2
|
30
|
45
|
85
|
1,5
|
116
|
100
|
1,5
|
а=5 м; b=l,4 м; S=12,8 м; fтеор=23 МГц; fрез=21,,2 МГц
|
|
21,2*
|
|
|
|
|
|
|
1.1
|
14,2
|
12
|
48
|
50
|
1,2
|
25
|
50
|
1,2
|
7,05
|
50
|
70
|
80
|
1,4
|
100
|
100
|
1,5
|
* -На частоте 21,2 МГц рамка питалась кабелем, непосредственно включенным в середину вертикального элемента.
Установлено, что при использовании обеих систем настройки и согласования достигается сравнительно низкое значение КСВ (приблизительно одинаковое для различных способов согласования), однако процесс согласования и настройки сильно различается. При использовании укорачивающей емкости и у-согласования этот процесс выглядит достаточно сложно и состоит из нескольких этапов: настройки рамки на требуемую резонансную частоту, а затем — последовательного изменения длины шлейфа, расстояния, на котором он располагается, и емкости, компенсирующей индуктивности шлейфа, сопровождаемого настройкой резонансной частоты и контролем КСВ. Такой процесс согласования и настройки вызывает значительные трудности, особенно при отсутствии достаточного опыта.
Согласование с помощью резонансного контура значительно проще: антенна настраивается изменением емкости резонансного контура, а затем изменением коэффициента трансформации устанавливается минимальное значение КСВ (иногда требуется включение емкости С2, компенсирующей индуктивность L2.) Следует отметить, что несмотря на то, что на низкочасчотных диапазонах достижим значительно меньший КСВ, эффективность антенны как излучающей системы определяется в первую очередь КПД.
Если у большинства полноразмерных антенн этот параметр, определяющий
в двух диапазонах для радиотелефонов
В.Василенко
Антенна предназначена для работы в двух диапазонах для радиотелефонов SN-258. Настройка производится перемещением короткозамкнутой перемычки по минимуму КСВ.
Трехдиапазонная вертикальная антенна без трапов
J.Heimsdorf (Y23JN)
Эта антенна аналогична многодипазонному излучателю, разделенму на части "траловыми" контурами. Но здесь вместо резонансных контуров, вставленных между отдельными частями излучателя, использованы четвертьволновые отрезки коаксиального кабеля, затороченные на одном из концов. Основная идея такой конструкции заключается в том, что короткозамкнутая четвертьволновая линия действует так же как и обычные параллельные резонансные контура. Но при ее использовании существенно изменяются размеры и механическая конструкция антенны. Кабель сматывается, крепится к излучателю и подключается так, чтобы внутренняя жила кабеля была соединена с нижней частью излучателя, а экран кабеля - с верхней частью.
Резонансную частоту можно настроить, уменьшая ступенчато длину кабеля. При этом необходимо следить за КСВ - он будет увеличиваться при продвижении от верхнего к нижнему концу диапазона.
Для антенны 14/21/28 МГц целесообразно выбрать резонансными частоты 21000 и 28500 кГц (наилучший КСВ - на этих частотах). Большинство коаксиальных кабелей (с полиэтиленовой изоляцией) имеют коэффициент укорочения 0,66, поэтому для отрезка коаксиального кабеля между частями излучателя на 14 и 21 МГц необходима длина 2,35 м, а для отрезка между частями на 21 и 28 МГц - длина 1,75 м. Конец кабеля изолируется на длине примерно 20 мм и соединяется с трубкой.
После настройки оба конца кабеля нужно закрыть изоляцией, устойчивой к атмосферным воздействиям. Кабель сматывается; диаметр четырех и, соответственно, пяти витков - около 150 мм.
Для хорошей работы требуется еще три-четыре радиала длиной 5 м. Однако простейший вариант такой антенны будет работать с одним радиалом, или же с системой заземления любых размеров, которые позволяет место установки антенны. Антенна была построена и успешно опробована HA5LO.
Перевод А.Бельского.
"Radiotechnika, 9/1985.