avatar
Коллективный блог

Антенны 

Антенны 160-метрового диапазона

ref  в блоге  Антенны
«Магический» диапазон, Top band — как только не называют диапазон 160 м радиолюбители Однако чтобы действительно получить удовольствие от работы на нем, необходимо серьезно подойти к выбору антенны Безусловно, отрезок провода, подвешенный в нескольких метрах от земли, не позволит проводить DX-связи на этом диапазоне Так что для установки антенны на диапазон 160 м придется приложить усилия. 

Читать дальше
  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 30764

"Рогатка" для 2-метрового диапазона

ref  в блоге  Антенны

123.JPGПростая, но довольно эффективная УКВ антенна имеет диаграмму направленности в форме «восьмерки» и представляет согнутый дипольный излучатель («рогатку»), длина каждой половинки которого составляет ЗАУ4. Размеры антенны, указанные на рисунке, — примерные. Точная длина излучателя зависит от материала и диаметра используемого провода (или труб) и подбирается при настройке. Для расширения рабочей полосы частот желательно применять излучатель диаметром 10 мм и более. 


Читать дальше
  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 6068

Активная приемная рамочная антенна

ref  в блоге  Антенны

В любительской радиосвязи магнитные антенны (рамки, периметр которых составляет около 0.3) обычно используются как для приема, так и для передачи. Для этого они должны быть согласованы по импедансу как с приемным, так и с передающим трактом радиостанции и выдерживать значительные токи и напряжения, которые возникают в антенне при работе передатчика. Однако если рамочная антенна используется только для приема, то требования к электрической прочности ее элементов сильно снижаются. Кроме того, при творческом подходе к ее конструированию можно получить устройство, позволяющее значительно улучшить прием слабых сигналов в сложной помеховой обстановке, столь характерной для современных городов.


Читать дальше
  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 15648

Укороченная вертикальная антенна для диапазона 40 метров

ref  в блоге  Антенны

В настоящее время многие коротковолновики используют довольно мощные (до 100 Вт) и компактные приемопередатчики. Однако для выездов на природу в этом случае чаще всего приходится брать довольно большие антенны, транспортировать и устанавливать которые нелегко. Поэтому определенный интерес представляют укороченные антенны, которые при небольших размерах имеют вполне удовлетворительную эффективность и позволяют проводить радиосвязи на средние и большие расстояния при мощности передатчика соответственно около 10 и 100 Вт.

Довольно простую укороченную вертикальную антенну (рис.1) для диапазона 40 м предложил немецкий радиолюбитель Rudolf Kohl, DJ2EJ. Антенна довольно компактна, но, по мнению автора, имеет неплохие параметры. Она представляет собой вертикальный излучатель длиной 2,5 м, емкостное реактивное сопротивление которого компенсирует удлиняющая катушка L1. Противовесами являются 6 горизонтальных проводников длиной по 2,5 м. Согласование входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением коаксиального кабеля обеспечивает катушка L2. Точную настройку антенны на рабочую частоту производят изменением индуктивности удлиняющей катушки L1 с помощью колец из порошкового железа, перемещаемых внутри катушки. Индуктивность согласующей катушки L2 достаточно подобрать при первоначальной настройке антенны. Для этой схемы согласования предпочтительна гальваническая связь всех компонентов, предотвращающая образование на антенне статического заряда. 

1-2.JPG

Учитывая, что противовесы не являются идеальной «землей» и в них протекает небольшой ВЧ ток, для предотвращения затекания этого тока на внешнюю поверхность оплетки коаксиального кабеля обязательно следует установить эф-фективный кабельный дроссель (рис.2), расположенный непосредственно под противовесами. Кроме того, если для антенны в качестве опорной применяется металлическая мачта, то ее следует электрически «разорвать» диэлектрической вставкой. 

КПД антенны зависит от отношения сопротивления излучения к сопротивлению потерь. Большое влияние на КПД оказывают потери в земле в ближнем поле антенны и добротность удлиняющей катушки. Повышенные сопротивления проводов и переходные сопротивления всех ВЧ токоведущих соединений снижают КПД антенны. 

Потери в диэлектриках и изоляторах особенно сильно проявляются в местах, где присутствует высокое ВЧ напряжение, поэтому для укороченной антенны, имеющей низкое сопротивление излучения (1,6 Ом) и приемлемый КПД, требуется согласующая цепь с малыми потерями. Для этого целесообразно объединять согласующие элементы и излучающие проводники в одну электрически и механически законченную конструкцию. 

3.JPGАнтенна, установленная на высоте 3 м над поверхностью земли, имеет коэффициент усиления -4,6 dBi при вертикальном угле возвышения максимума излучения 28°, что позволяет проводить радиосвязи на средние расстояния. Для радиосвязей на большие расстояния требуется, чтобы антенна излучала под малым углом к горизонту. Для этого (как следует из графика на рис.3) требуется установить антенну повыше. 

Конструкция согласующего узла показана на рис.4 и 5. Согласующая цепь и изолирующие элементы образуют единый блок. Круглый пруток из полиэфирного стеклопластика длиной 1 м соединяется с монтажной панелью, на которой крепятся шесть противовесов длиной по 2,5 м каждый, ВЧ разъем для подключения коаксиального кабеля и согласующая катушка L2 (на отдельном монтажном уголке). Несколькими сантиметрами выше монтажной панели на стеклопластиковом прутке закреплена удлиняющая катушка L1. На верхнем конце стеклопластико-вого прутка находится держатель, в котором жестко фиксируется вертикальный излучатель длиной 2,5 м. Ниже монтажной панели располагается кабельный ВЧ дроссель. Тонкий стеклопластиковый пруток служит для перемещения направляющей гильзы с тремя сложенными вместе кольцевыми сердечниками Т157-2 (DHap=39,9; DBHyTp=24,1; h=14,5 мм) из порошкового железа.


Нижний конец стеклопластиково-го прутка, на котором закреплены согласующие элементы, вставляется в алюминиевую мачту. При небольшой высоте установки антенны для крепления мачты в земле достаточно конического винта. Нижняя часть антенны (противовесы) должна находиться на высоте не менее 2,5 м от земли. Такая высота установки обеспечивает и снижение влияния потерь в земле на КПД антенны, и электробезопасность (снижается риск прикосновения к противовесам в режиме передачи). Если требуется «всепогодная» антенна, то согласующий узел следует защитить от дождя и сырости пластмассовым кожухом. 

4.JPG5.JPG

В авторском варианте противовесы изготовлены из тонкостенных омедненных стальных трубок диаметрами 8 и 4,5 мм, а для вертикального излучателя длиной 2,5 м используются две трубки диаметрами 11,5 и 8 мм. Для снижения ВЧ напряжения на верхнем конце излучателя установлен алюминиевый шарик 030 мм. Моточные данные катушек приведены в таблице. 

Первоначальная настройка антенны заключается в подборе индуктивности удлиняющей катушки L1 на выбранной частоте и индуктивности катушки 12 до получения КСВ в кабеле, близкого к 1. При эксплуатации антенны потребуется только подстройка индуктивности катушки L1. 

В летние месяцы в течение всего дня антенна, установленная на высоте всего лишь 2,5 м над землей, позволяла без проблем проводить CW- и SSB-радиосвязи с любительскими радиостанциями всей Европы на передатчик мощностью 10 Вт. С передатчиком мощностью 100 Вт и поднятой выше антенной в соответствующие периоды времени были проведены радиосвязи с DX. Особенно впечатляет чистый прием на природе, в местах, где практически отсутствуют промышленные помехи. Здесь в приемнике звучит «тончайшая первоматерия — чистейшая и высочайшая форма воздуха», как греческие философы называли светоносный эфир! 

При уменьшении индуктивности удлиняющей катушки L1 и незначительном изменении индуктивности катушки L2 антенна может работать в одном из более высокочастотных KB диапазонов. При этом, с ростом частоты ее эффективность увеличивается. Однако, начиная с диапазона 21 МГц, ее диаграмма направленности в вертикальной плоскости начинает приобретать многолепестковый характер. 

По материалам статьи «Kleiner unsymmetrischer vertikaler Dipol», опубликованной в журнале CQ DL, №8/2008. 

Подготовил В.Корнейчик. И.ГРИГОРОВ, RK3ZK. 


  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 11652

160-метровая "коротышка"

ref  в блоге  Антенны

1.JPGОсновная проблема для подавляющего большинства радиолюбителей, желающих установить антенну на НЧ диапазоны, — весьма ограниченное пространство для размещения такой антенны. Особенно сложно приходится тем, кому требуется антенна диапазона 160 м. Но выход есть! 

Самое простое решение проблемы, связанной с нехваткой места и пространства, — установка укороченного диполя или вертикального излучателя. Альтернативными вариантами являются антенна в виде «длинного провода» случайной длины или диполь 80-метрового диапазона, центральная жила и оплетка коаксиального кабеля которого при работе в диапазоне 160 м закорачиваются, кабель служит излучателем с емкостной нагрузкой (ее роль играет полотно диполя). 

К сожалению, большинство таких антенн имеют один общий недостаток — узкий диапазон рабочих частот. Многие из них при работе в диапазоне 1,8 МГц имеют полосу частот всего 10 — 15 кГц по уровню КС В=2. Разумеется, этого недостаточно для работы во всем 160-метровом диапазоне. Можно, правда, воспользоваться согласующей цепью с дистанционным управлением, которая подключается к точке возбуждения антенны и позволяет расширить рабочую полосу частот. Но такое устройство является достаточно сложным, особенно для малоопытных радиолюбителей. 

В 1985 г. известный американский радиолюбитель и талантливый популяризатор радиоэлектроники Doug DeMaw, W1FB, задался целью сконструировать сравнительно простую 160-метровую антенну, которая была бы достаточно эффективной как при работе с DX, так и при проведении местных радиосвязей. Он на личном опыте убедился в том, что короткие излучатели не могут работать столь же эффективно, как и полноразмерные антенны, однако здесь можно найти некий компромиссный вариант, гарантирующий гораздо более высокие рабочие характеристики, чем у большинства самодельных антенн, используемых многими радиолюбителями в диапазоне 160 м. 

В качестве прототипа была выбрана многопроводная проволочная вертикальная антенна длиной 18,3 м. Такая конструкция излучателя позволяет обойтись без дорогостоящих алюминиевых трубок, которые обычно используются в коротких вертикальных антеннах, а это, в свою очередь, упрощает сам монтаж антенны и, в частности, установку и крепление удлиняющей катушки в верхней части антенны. 

К тому же, проволочная антенна может быть размещена где угодно: на дереве, на столбе или на специальной опорной мачте. Емкостную нагрузку тоже легче изготовить из проволоки, чем из толстых металлических прутьев, как это делается в вертикальных антеннах из алюминиевых труб. 

На рис.1 показана антенна, сконструированная WF1B в соответствии с вышеизложенной концепцией. Ее длина равна приблизительно Х/8. Однако настройка этой антенны осуществляется точно так же, как и настройка укороченной резонансной антенны в виде четвертьволнового вибратора, т.е. с помощью верхней «удлиняющей» катушки L1 и согласующей/«удлиняющей» катушки L2. Верхняя часть системы длиной приблизительно 1,8 м (секция А) имеет форму трехпроводной «шапочки» для L1. Верхняя катушка обеспечивает достаточную индуктивность для резонанса антенной системы на частоте приблизительно 2,5 МГц. Нижняя катушка L2 обеспечивает недостающую величину индуктивности для резонанса антенны во всем 160-метровом диапазоне. На катушке L2 имеется также отвод возле заземленного конца антенны, с помощью которого обеспечивается согласование антенной системы с 50-омной коаксиальной линией передачи. Чем больше площадь «шапочки» и диаметр провода для секции В антенны, тем шире диапазон рабочих частот антенны. 

Когда секция В была изготовлена из провода 01,0 мм, рабочая полоса частот антенны по уровню КСВ=2 составила 145 кГц, а в другой антенне, в секции В которой использовался провод 01,6 мм, диапазон рабочих частот антенны расширился до 165 кГц. Вполне возможно, что добавление третьего (центрального) проводника в секцию В позволит еще больше расширить диапазон рабочих частот. Подобный конструктивный вариант ждет своих исследователей. 

Вообще-то, принцип многопроводной проволочной антенны, изображенной на рисунке, сам по себе отнюдь не нов. Так, на заре радиосвязи симметричная антенна с вибраторами в виде системы тонких проводов использовалась сплошь и рядом и была скорее правилом, чем исключением из него. Ширина рабочего диапазона частот регулировалась установкой нескольких параллельных проводов. 

2.JPGНа рис.2 приведена соответствующая электрическая схема рассматриваемой антенной системы. Cq — это распределенная емкость катушки L1. Чем больше емкость, тем меньшее число витков требуется для катушки и, следовательно, тем ниже потери в ней. 

Работа четвертьволнового вибратора в немалой степени зависит от зеркального «образа» системы, который формируется в «земле». Иными словами, чем лучше система заземления, тем эффективнее функционирует сама ан+енна. В идеале, для четвертьволновой антенны требуется 120 противовесов, длина каждого — XIА. Чаще всего изготовить такую систему заземления невозможно, но настоятельно рекомендуется в целях получения оптимальных рабочих характеристик антенны использовать как можно больше противовесов. В частности, WF1B оставил 20 проводов на поверхности земли, а еще два заземляющих металлических прутка длиной приблизительно по 1,8 м были вкопаны в землю в непосредственной близости от точки подключения коаксиального кабеля. 

Не стоит отчаиваться, если невозможно разместить полноценную систему заземления — один полноразмерный противовес и несколько закопанных металлических прутков могут обеспечить вполне удовлетворительные рабочие характеристики антенны. Кроме того, трубопровод холодной воды тоже можно задействовать в качестве одного из элементов системы заземления. 

На рис.3 показана верхняя часть конструкции описываемой антенны. Изоляционные распорки должны быть прочными и легкими. В первой антенне WF1В использовал распорки из ПВХ-труб диаметром 25 мм. Катушки L1 и L2 (рис.1) мотались на ПВХ-трубках диаметром 50 мм. Правда, диэлектрические параметры ПВХ-труб при работе с высоким ВЧ напряжением могут оказаться посредственными, да и общий вес антенной системы с такими трубами получается довольно внушительным. Тем не менее, WF1B утверждал, что антенна работала без всяких замечаний даже при выходной мощности передатчика 600 Вт.

В другой антенне WF1В использовал прочные тонкостенные трубки из полистирена наружным диаметром около 20 мм, а для изготовления катушек L1 и L2 воспользовался прочной полистиреновой трубкой наружным диаметром 50 мм.

3.JPG4.JPG

Словом, проблем с выбором материала быть не должно. Зато перед радиолюбителем может встать другая проблема. Как прикрепить провода к изоляционным распоркам максимально прочно и надежно? Наиболее простой способ — воспользоваться пружинящими алюминиевыми наконечниками на каждом проводе, которые закрепляются в верхней и нижней части распорок, как показано на рис.3. Вместо наконечников также можно применить отрезки медных трубочек. 

На рисунке видно, что три провода соединяются между собой только в верхней части.(на конце изолятора). В секции В два провода соединяются между собой непосредственно под распоркой и подключаются к выводу катушки L1, которая удерживается на месте с помощью центрального провода, подключенного к «шапочке». 

Индуктивность катушки L1 составляет 80 мкГн, ненагруженная добротность — 110. Длина обмотки — 100 мм (намотка — виток к витку) эмалированного провода 01,6 мм, намотанного на каркасе с внешним диаметром 50 мм. Для защиты катушки от грязи и влаги она покрывается сверху двумя слоями поли-уретанового лака. 

На рис.4 показана нижняя часть антенны. Катушка L2 может быть закреплена на нижней изоляционной распорке с помощью двух длинных винтов. Каждый винт следует согнуть под углом 90° непосредственно у самой головки. Разумеется, есть и другие способы крепления и установки катушки — все зависит от конкретной конструкции антенны. 

5.JPGМаксимальная индуктивность катушки L2 — 30 мкГн, ненагруженная добротность—150. Обмотка состоит из 42 витков эмалированного провода 01,6 мм на каркасе с внешним диаметром 50 мм, намотка — виток к витку. 

Отвод для подключения 50-омно-го кабеля делается от 5-го витка (считая от нижнего вывода катушки). Для защиты от атмосферных осадков вся катушка покрывается двумя слоями полиуретанового лака. 

Коаксиальный 50-омный кабель подключается к нижнему выводу катушки L2 и к отводу. Открытый конец кабеля следует загерметизировать, чтобы внутрь него не попадала грязь и влага. Для этой цели можно воспользоваться эпоксидной смолой или ВЧ герметиком. 

На рис.5 показаны некоторые подробности изготовления отвода катушки L2. Катушка намотана эмалированным проводом 01,6 мм, намотка — виток к витку. В том месте, где делается отвод, с проволоки снимается слой эмали. Потом к зачищенной поверхности проволоки припаивается контактный лепесток, который предварительно плотно обжимается вокруг проволоки, а затем закрывается изоляционным материалом (например, кусочком пергаментной бумаги, предварительно пропитанной минеральным маслом, трансформаторной бумагой или кусочком фторопластовой ленты). Это предотвращает от возможного замыкания обмотки в данной точке катушки. 

При настройке антенны придется подбирать индуктивность катушки L2, и лучше всего использовать на этом этапе катушку переменной индуктивности (вариометр). Двухдиапазонный вариант конструкции антенны 


У каждого изобретателя есть свои задумки, однако все как-то «не доходят руки», чтобы воплотить их в жизнь. Вот и у WF1B была такая задумка — двухдиапазонная антенна на диапазоны 160 и.80 м (рис.6). Конструкция и размеры антенны остаются практически без изменений — только добавляется наружная пара проводов, которая образует излучатель диапазона 80 м. Каждый провод имеет длину приблизительно 15,5 м. Провода подключаются к удлиняющей/согласующей катушке L3. Для того чтобы обеспечить дистанционный переход из 160-метрового диапазона на 80-метровый, потребуются два реле — К1 и К2. Желательно, чтобы контакты реле были рассчитаны на ток не менее 10 А. 

Если пойти дальше, то можно сделать антенну, которая будет работать и в диапазоне 40 м. Для этого необходимо подключить третий провод, закрепив его прямо по центру системы. Фактически, многопроводная система позволит перекрыть все любительские KB диапазоны. Правда, в этом случае усложняется система коммутации удлиняющих/ согласующих катушек, подключаемых к дополнительным излучателям. Для их коммутации можно воспользоваться галетным переключателем, установленном в герметичном корпусе. Единственное неудобство состоит в том, что всякий раз, когда требуется переключить антенну с одного диапазона на другой, придется добираться до точки подключения коаксиального фидера, где должен быть установлен переключатель. 

6.JPG

По-видимому, проще всего установить «коротышку» в виде слопера (рис.7). Правда, при такой установке вертикальная составляющая излучения под малым углом выражена менее явно, чем при строго вертикальной установке. 

Опорной мачтой для антенны может стать дерево или любой другой непроводящий объект. 

Для того чтобы антенна не скручивалась, ее надо стабилизировать (закрепить), развернув веером нижние оттяжки. WF1B использовал два отрезка провода, закрепив их в земле на расстоянии приблизительно 1,5 м друг от друга. Такое крепление достаточно прочное и позволяет удерживать антенну туго натянутой. Даже сильные ветры не повредили конструкцию. Полистире-новые распорки и катушки перенесли летнюю жару и зимние стужу без видимых следов коррозии и деформации. 

Приступая к настройке антенны, индуктивность катушки L2 следует сделать несколько больше, чем требуется. Это обеспечивает определенный запас по индуктивности в процессе настройки на необходимую резонансную частоту. 

Определить резонансную частоту системы можно с помощью ГИРа, поднесенного к нижнему выводу катушки L2. Обратите внимание на то, что в этом случае коаксиальный кабель не должен быть подключен к отводу катушки L2, иначе резонансная частота системы, скорее всего, будет определена неверно. 

Самый простой способ настройки антенной системы — установить КСВ-метр рядом с катушкой L2, подать сигнал с трансивера и, изменяя индуктивность катушки L2, добиться в коаксиальном фидере КСВ=1 на требуемой частоте. Расположение отвода в данной конструкции антенны обеспечивает входное сопротивление антенны, близкое к 50 Ом, но, возможно, в отдельных случаях потребуется подобрать положение отвода. Ведь оно зависит как от конструкции катушки L2, так и от многих других факторов (сопротивления системы противовесов, проводимости земли, влияния окружающих предметов и т.д.). 

Антенна работает достаточно эффективно как с DX, так и при проведении радиосвязей с местными радиолюбителями. Сравнение ее с Г-образной антенной длиной ЗА./8 (вертикальная часть имеет длину приблизительно 15 м) показало, что обе антенны работают практически одинаково. Правда, в отдельные моменты времени и на отдельных дистанциях «коротышка» уступала Г-образной антенне, но это вполне ожидаемый результат. 

Можно ли расширить рабочую полосу частот «коротышки»? Да, для этого достаточно с помощью реле менять индуктивность катушки L2, в верхней части которой потребуется подобрать место расположения отвода при настройке антенной системы для работы в высокочастотном участке диапазона 160 м. В частности, резонансные частоты можно выбрать равными 1850 и 1950 кГц. При этом положение отвода в нижней части катушки L2 (для согласования с коаксиальным кабелем) не изменяется. 

«Коротышка» может быть вдвое меньше, если требуется вертикальная антенна для работы в диапазонах 80, 40 или 30 м. Такая сравнительно небольшая антенна на очень популярные диапазоны особенно удобна для радиолюбителей, проживающих в городских «многоэтажках», или для любителей проведения радиосвязей «на природе», да и вообще для всех, у кого возникают проблемы, где и как установить полноразмерную антенну. 

7.JPG

По материалам статьи «How to Build a 160-Meter „Shortie“», опубликованной в журнале QST, ноябрь 1986 г.


  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 11902

Тюнер для симметричной линии

ref  в блоге  Антенны
А.КРОХМАЛЬ, RM4HM, г.Сызрань.
В последние годы, из-за роста цен на коаксиальный кабель, радиолюбители вспомнили о замечательном антенном фидере — симметричной линии. По сравнению с коаксиальным кабелем симметричная линия имеет очень низкие потери при больших значениях КСВ (когда коаксиапьный кабель практически неработоспособен) и возможность настройки практически пюбого вибратора в резонанс при электрическом удлинении или укорочении линии (это открывает широкое поле деятельности при создании качественных многодиапазонных антенн). Подробно свойства симметричной пинии питания рассмотрены в [1]. 

Непосредственное подключение симметричной линии к несимметричному выходу оконечного каскада передатчика, как правило, приводит к негативным результатам. Даже если поспе элементов согласования П-контура установить симметрирующий широкополосный трансформатор или применить Т-образной тюнер с симметрирующим трансформатором на выходе, удовпетвори-тельной работы можно добиться только при минимальной реактивности на входе симметричной линии. Один из таких примеров — питание вибратора в пучности напряжения с помощью симметричной пинии, длина которой составляет Л/4 рабочего диапазона частот (или кратна нечетному количеству длин )JA). У такой антенны симметричная линия является трансформатором, согласующим низкое входное сопротивление трансивера с высоким сопротивле-нием антенны. Как правипо, под такую антенную систему рассчитаны симметричные выходы в различных импортных Т-образных тюнерах. 

Если же реактивность на входе симметричной линии (в точке подключения трансивера или тюнера) велика, то в силу того, что широкополосные трансформаторы плохо работают на реактивную нагрузку, потери в антенно-фидерной системе будут велики, и при большой мощности передатчика широкополосный трансформатор может выйти из строя. Разумеется, в такой антенно-фидерной системе теряются все выгоды применения симметричной линии. 

Для того чтобы в полной мере использовать замечательные свойства симметричной линии, необходим симметричный тюнер, элементы трансформации и компенсации реактивных составпяющих которого непосредственно «работают с импедансом» симметричной линии, т.е. компенсируют реактивность на входе линии. 

Некоторые зарубежные фирмы выпускают симметричные тюнеры. К сожалению, эти устройства довольно дороги (например, хорошо зарекомендовавший себя в работе на симметричную линию антенный тюнер MFJ-976 стоит почти 500 USD). Это приводит нас, радиолюбителей, к мысли о самостоятельном изготовлении такой конструкции. 

Схема симметричного тюнера, который имеет элементы трансформации сопротивлений и компенсации реактивных составпяющих, приведена на рис.1. Эта схема с так называемым V-образным или р (бета)-согласованием. Принцип ее работы прост: при согласовании выходного сопротивпения широкопо лосного трансформатора Т1 с комплексным сопротивлением, имеющимся на входе симметричной линии, к меньшему сопротивлению подкпючается последовательный реактивный элемент (емкость), а к большему — параллельный (индуктивность). Т1 — симметрирующий широкополосный трансформатор (ШПТ) с коэффициентом трансформации сопротивлений 1:4. В качестве сердечника трансформатора можно применить кольцевой ферритовый сердечник К20ВЧ — К400НН. Типоразмер сердечника опредепяет габаритную мощность трансформатора и максимальную ВЧ мощность, которую можно подать на вход тюнера. С достаточной дпя практических цепей точностью можно принять, что 1 см2 поперечного сечения кольцевого ферритового сердечника способен трансформировать 300 Вт подводимой к нему мощности. 
t1a.JPGПри этом необходимо учесть спедующее. Ферритовые кольца К100НН — К400НН с повышением рабочей частоты теряют способность передавать магнитный поток. Это приводит к тому, что габаритная мощность широкополосного трансформатора на таких кольцах с повышением частоты уменьшается. Наоборот, передача магнитного потока у колец К20ВЧ — К50ВЧ на любительских НЧ диапазонах минимальна, а с повышением частоты увеличивается, а значит, увеличивается габаритная мощность такого трансформатора. В любом случае, применяя кольца той или иной магнитной проницаемости, ШПТ следует изготовить с запасом габаритной мощности — лишним это не будет. 

При изготовлении ШПТ 1:4 для обмоток удобно использовать двухжильный монтажный медный провод с сечением жил не менее 1,5 мм2, применяемый для прокладки скрытой электропроводки в квартирах. Диэлектрические свойства виниловой изоляции этого провода вполне достаточны для надежной работы трансформатора при подводимых к нему мощностях до 1 кВт. Если приобретение ферритовых колец затруднено, то не стоит отчаиваться. Симметрирующий трансформатор 1:4 можно изготовить из коаксиального кабеля (рис.2). Кабель свивают в плоскую катушку с последующим креплением витков ПХВ-изолентой.
Согласующим элементам схемы абсолютно безразлично, до какого значения трансформировать/согласовывать подведенный к ним импеданс симметричной линии. Поэтому в качестве Т1 может работать трансформатор с коэффициентом трансформации сопротивлений 1:1. Вариант схемы тюнера, в котором применяется такой трансформатор, приведен на рис.3. Здесь становится ненужным переключатель выбора вида согласования, но переключатель удобно использовать для режима «Обход». В таком режиме можно работать с симметричной линией, имеющей минимальную реактивность на входе. Однако изготовление трехобмоточного трансформатора менее технологично и более трудоемко, чем двухоб-моточного с коэффициентом трансформации сопротивлений 1:4.
t2a.JPG

На максимальную подводимую к тюнеру мощность влияет не только габаритная мощность трансформатора Т1, но и зазор между пластинами конденсаторов переменной емкости С1.1 и С1.2. При мощности передатчика 300 — 350 Вт зазор между пластинами должен быть не менее 0,5 мм. Кроме того, роторы и статоры КПЕ должны размещаться на фарфоровых осях и изоляторах, т.е. быть изолированы как от корпуса, так и друг от друга, но иметь общую ось настройки. Не путайте эти два КПЕ с 2-секционными КПЕ, роторы которых связаны контактом не только между собой, но и с корпусом конденсатора! 

Конструкция катушки с переменной индуктивностью — любая. Лучшей является катушка с перемещаемым роликовым или пол-зунковым контактом. Вполне приличные результаты можно получить, применив шаровый вариометр. Если используется катушка с переключаемыми отводами, то следует обратить внимание на электрическую прочность переключателя отводов. Для точного согласования изменение индуктивности у катушки отводами должно происходить с небольшим шагом. 

Еще раз подчеркну, что данная схема тюнера очень критична к емкости и индуктивности реактивных элементов схемы согласования. Их величина зависит не только от частоты, но и от импеданса и реактивности на входе симметричной линии. 
t3a.JPG
Широкополосный трансформатор Т1 — самая ответственная деталь в симметричном тюнере. От качества работы трансформатора зависит качество работы всей конструкции в целом. Качество са-мостоятельно изготовленного трансформатора можно легко определить экспериментально. Для этого включаем КСВ-метр между трансивером и трансформатором. В зависимости от выходного сопротивления трансивера (50 или 75 Ом) КСВ-метр должен быть сконструирован и отградуирован для работы с выбранным волновым сопротивлением тракта. Выход трансформатора нагружаем на два включенных последовательно безындукционных резистора сопротивлением 100 (150) Ом для ШПТ 1:4 и 25 (37,5) Ом для ШПТ 1:1. Резисторы следует подобрать с максимально близким сопротивлением. 

Подаем с трансивера ВЧ сигнал и измеряем КСВ на всех KB диапазонах. В идеале КСВ на всех частотах должен быть близок к 1. Однако добиться этого крайне сложно из-за завала АЧХ, определяемой свойствами примененного ферритового сердечника и качеством намотки трансформатора. Например, в авторском варианте широкополосного трансформатора при использовании ферритового кольца К300НН завал АЧХ происходит на частотах от 21 МГц и выше (в диапазоне 10 м КСВ увеличивается до 1,5). 

ВЧ вольтметром относительно «земли» (общего провода) следует измерить ВЧ напряжение на выходах трансформатора. На обоих выходах оно должно быть одинаковым (разница напряжений — не более ±5%). При измерении напряжения относительно средней точки соединения резисторов ВЧ вольтметр не должен фиксировать ВЧ напряжение. В противном случае имеет место асимметрия выходного напряжения, обусловленная некачественным изготовлением трансформатора, т.е. разной длиной проводов обмоток. 

Равенство напряжений на выходах трансформатора и отсутствие «перекоса» напряжений на резисторах нагрузки свидетепьствует о хорошей симметрии обмоток трансформатора. Измерения следует произвести во всех пюбитепьских KB диапазонах, а затем, для сравнения рабочих характеристик трансформатора, свести их в таблицу. 

t4a.JPGДля проведения измерений не обязательно применять промышленный ВЧ вольтметр. В точках измерения мы имеем дело с низким сопротивпением, поэтому исследо-вание рабочих характеристик трансформатора можно провести самодельным низкоомным ВЧ вольтметром (рис.4). Правда, из-за зависимости свойств диода от частоты не удастся-измерить реальную величину завала АЧХ и КПД трансформатора, но этот прибор позвонит измерить напряжения на выходах трансформатора и обнаружить «перекос» напряжений на нагрузочных резисторах. 

Как и при работе с КСВ-метром, точность самодепьного ВЧ вольтметра повышается при подведении к трансформатору достаточно большой ВЧ мощности от передатчика. 

Подробно с принципами работы и расчета ШПТ можно познакомиться в [2], а радиолюбители, которые не имеют возможности изготовить самодельный ШПТ, могут в качестве Т1 применить фирменные симметрирующие трансформаторы с коэффициентом трансформации 1:4 или 1:1 (например, LDG RBA 1:1 (1:4) или MFJ-918). 

Существуют другие схемы согласующих устройств для работы с симметричной линией (3]. По мнению автора, схему, предпоженную в [3], следует применять при очень большой мощности передатчика. Если мощность передатчика не превышает 1 кВт, нецепесообразно отказываться от компактного симметрирующего трансформатора на ферритовом кольце. 

Литература
  1. К.Ротхаммель. Антенны. Т.1, изд. 11, исправпенное.
  2. С.Бунин, Л.Яйленко. Справочник радиолюбитепя — коротковолновика. — Киев, Техтка, 1984.
  3. И.Подгорный, EW1MM. Универсальное антенное согласующее устройство. — Радиолюбитель, 1994, №8.

  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 15902

11-элементный "волновой канал" на 144 МГц.

ref  в блоге  Антенны

В.РУБЦОВ, UN7BV, г.Астана. 

Эту антенну автор изготовил еще 6 лет назад, но «посетивший» его тогда инфаркт не позволил установить ее. И вот теперь, по прошествии лет, антенна все же заняла свое место на крыше пятиэтажного дома. И хотя за эти годы вокруг дома выросла «китайская стена», образованная «многоэтажками» (20 и более этажей с ме-таллокерамическими крышами), эта антенна заметно расширила круг уверенного приема на УКВ. Так, почти каждый день, утром и вечером, автор стал наблюдать работу радиостанций из Караганды (расстояние — 180 км) несмотря на отсутствие прямой видимости в этом секторе—рядом (на расстоянии всего 50 — 60 м) соседний дом, который выше на 2 — 2,5 этажа (плюс островерхая металлокерами-ческая крыша—это еще 1 этаж) дома автора. 
u1.JPG 
Предлагаемая антенна — типичный представитель семейства «волновой канал», и в ней нет ничего необычного. Тем не менее, конструкция антенны может заинтересовать многих радиолюбителей. которые хотели бы изготовить подобную антенну. 

Акцентирую внимание читателей на некоторых особенностях конструкции. Детали крепления излучающих элементов имеют конструкцию, которая позволяет обойтись без сверления отверстий в несущей траверсе (стреле) антенны. Это позволяет сохранить механическую прочность траверсы и, кроме того, дает возможность перемещения элементов друг относительно друга, что облегчает точную настройку антенны. 

Конструкция активного элемента такова, что входное сопротивление антенны составляет 75 Ом. Это позволяет подкпючать антенну к радиостанции 75-омным коаксиальным кабелем без использования согласующих элементов. Идею такой конструкции мне подсказал бывший казахстанский (ныне проживает в Германии) радиолюбитель Анатолий Неешборщ, DH8NBT (ex UN8BT, ex UN8BAT), за что я ему очень благодарен. 

Ну, и наконец, антенна запитана через балун, который обеспечивает симметричное возбуждение при испопьзовании несимметричного фидера (отсутствует изпучение оплетки коаксиального кабеля), но излучающий элемент должен быть изолирован от несущей траверсы. 

Конструкция антенны показана на рис.1 (размеры изпучающих элементов антенны и расстояния между ними указаны в миллиметрах). Все элементы установлены на основной дюралюминиевой мачте (1) диаметром 60 мм и высотой 5 м. На мачте закреплены две железные монтажные площадки (2) и (3) толщиной 4 мм каждая. Площадки приварены к отрезкам железных труб и для прочности усилены металлическими уголками. Эти узлы надеваются на основную мачту и крепятся болтами с резьбой М5 (сделаны резьбовые отверстия в отрезках металлических труб). 

Вращающаяся часть — труба (4), несущая траверсу (стрелу) антенны — изготовлена из отрезка трубы из нержавеющей стали диаметром 38 мм и длиной 1 м. Такая конструкция обеспечивает достаточную прочность вращающихся узлов антенны, что немаловажно при нагрузках, возникающих во время сильных ветров. К верхней части этого элемента приварена железная труба-направляющая (5), усиленная двумя косынками-раскосами. Нижняя часть отрезка трубы-нержавейки посажена на ось механизма червячной пары (6) и укреплена на ней болтом М4, который легко срезается при чрезмерных ветровых нагрузках, после чего антенна, как флюгер, ориентируется в пространстве по наименьшему сопротивлению ветру (такое наблюдалось неоднократно при ураганах). Сам же червячный механизм предотвращает произвольное прокручивание антенны порывами ветра при отключении питания двигателя антенны. Червячный механизм соединен с редуктором (7), обеспечивающим вращение антенны (в авторском варианте) со скоростью 1 оборот за 3 минуты. Вращается механизм электродвигателем постоянного тока (8) (использован списанный двигатель выпуска закрылков самолета Ан-24). Предусмотрена установка на нижней части трубы-нержавейки блока-датчика угловых меток для механизма управления антенной «Буран-2» (чертежи этого механизма у автора имеются). 

На верхней монтажной площадке (3) установпены опорный подшипник (9) и сепьсин-датчик (23), служащий для определения направления вектора максимального излучения антенны (сельсин-приемник и схема управления вращением антенны установлены в авторском усилителе мощности УМ-200). 

В элемент (5) вставлена несущая дюралевая труба (БУМ-отрезок трубы, используемой спортсменами при прыжках в высоту) длиной 132 см и толщиной 40 мм (зафиксирована двумя болтами М5). На концах этой трубы с помощью отрезков железных трубок с приваренными к ним уголками укреплены две стеклотекстолито-вые пластины размером 15x15 см и толщиной по 4 мм каждая. На стек-лотекстолитовых пластинах в свое время крепились активные элементы антенны HB9CV (несколько лет назад их завязало «бабочкой» во время сильнейшей пурги) на диапазон 28 МГц. Эта конструкция оказалась как нельзя кстати и для антенны на 144 МГц. Во-первых, она заметно повышает жесткость несущей траверсы (стрелы) антенны (11) при фиксации ее в двух 

точках. Во-вторых, изоляция активно го элемента от траверсы — одно из важных условий для нормальной работы антенны при таком питании (подробнее об этом ниже). Ну, и в-тре-тьих, возможность установки на этой мачте еще антенны HB9CV делает конструкцию более универсальной. 

На несущей траверсе (стреле) установлены активный элемент (13), рефлектор (24) и директоры (12. 15 и т.д.). Активный элемент (13) крепится к стрепе стеклотекстопитовым элементом (14), а остальные элементы — узлами крепления (19). 

Запитывается антенна коаксиальным кабелем РК-75 непосредственно, без согласующих элементов. Активный элемент (13) не имеет гальванической связи с силовыми металлическими элементами антенны. Непосредственно возле него установлен балун (16) — катушка диаметром 15 см, состоящая из трех витков питающего коаксиального кабеля. Катушка скреплена в трех местах витками алюминиевой проволоки (по три витка проволоки толщиной 3 мм), одна такая скрутка крепит балун к стреле (17). В некото рых местах питающий кабель укреплен такими же скрутками (17). 

Узел 18 — стандартный разъем СР-75 («папа-мама»). Разъем упрощает ремонт кабеля в случае«незапланированного» обрыва. При этом отпадает необходимость в демонтаже мачты (не нужно ее класть). Далее питающий кабель (20) уложен (2-3 витка диаметром 40 — 60 см) на верхний ярус растяжек. Такое решение позволяет запиты вать антенну без специальных токосъемных контактов, но при этом обеспечивает ее вращение на 360°. Далее коаксиальный кабель (21) спускается по мачте совместно с кабелем сельсин-датчика (23), у нижней монтажной площадки к ним «присоседивается» кабель управления двигателем вращения антенны. 

Следует отметить, что для получения входного сопротивления антенны 75 Ом (для непосредственного, без согпасующих элементов, подключения коаксиального кабеля РК-75) пришлось активный элемент слегка «сплюснуть» (умешыиить просвет), а его концы развести в форме буквы «Y» до клемм подключения коаксиального кабеля. При этом активный элемент не должен иметь гальванического контакта с несущей траверсой. Кроме того, при такой запит-ке кабель следует выводить на 1 м назад за рефлектор и только потом придавать ему жепаемое направление снижения, что крайне неудобно (ибо он будет тоже излучать, искажая диаграмму направленности антенны, и возникнут проблемы с кабелем при ее вращении). Поэтому для симметриро вания был применен балун (16). Это дало весьма неплохие результаты. 
u2.JPGНа рис.2 показаны чертеж и фото графия узла крепления активного элемента. В его состав входят три стек-лотекстолитовые пластины, ВЧ разъем СР-75, две латунные контактные пластинки, две прямоугольные железные бобышки с двумя резьбовыми отверстиями МЗ в каждой, четыре стеклотекстолитовые шайбы толщиной 6 мм и крепежные болты. 

На рис.3 показан чертеж узла крепления активного элемента (вид сбоку). Крайние стеклотекстолито-вые пластины (П) имеют ширину по 5 мм каждая, средняя (ПС) и четыре шайбы (Ш) — по 6 мм. 

Чертежи узла крепления пассивных элементов показаны на рис.4 (вид спереди) и рис.5 (вид сбоку). Две пластины скреплены между собой алюминиевыми заклепками через дюралевые бобышки (две штуки) толщиной 6 мм. 

Форма и размеры петлевого вибратора (активного элемента) показаны на рис.6. Вибратор выполнен из алюминиевой проволоки диаметром 6 мм. Из такой же проволоки выполнены остальные излучающие элементы (рефлектор и директоры). 
u3.JPGu4.JPG
На рис.7 можно видеть антенну «волновой канал» до установки на мачту. Узлы креппения пассивных элементов выполнены из дюралюминиевых пластинок толщиной 2 мм. В их пропипы вставлены по две железные бобышки с резьбовыми отверстиями МЗ в центре, в которые вкручиваются соответствующие болты для надежного крепления пассивных элементов на несущей траверсе (стреле). Активный элемент крепится с помощью узла, выполненного из стеклотек-столитовых пластинок толщиной 5 мм. Бобышки крепления этого узла имеют по два резьбовых отверстия МЗ. Такие узлы крепления обеспечивают возможность перемещать элементы по стреле при настройке антенны, позволяют обойтись без отверстий в ней, что увеличивает ее прочность, допускают возможность применения только одной поддерживающей растяжки при вертикальном расположении элементов (при использовании антенны в положении, обеспечивающем излучение с вертикальной поляризацией). 

На фотографии (рис.8) можно видеть узел крепления пассивною элемента к стреле (крепящие бобышки не вставлены), а на рис.9 показан узел крепления активного элемента (вид со стороны установки разъема СР-75, крепящие бобышки не вставлены). 

С помощью Валерия Петрова, UN3Z, который принимал сигнал радиостанции автора, когда антенна вращалась на 360°, были попучены данные, характеризующие диаграмму направленности антенны: сила сигнала при излучении «вперед» — 59 +60 дБ, при излучение «назад» — 56, при излучении «левым боком» — 52-53, при излучении «правым боком» — 50-53. Заметно некоторое отличие при излучении «боками». Очевидно, сказалось наличие вокруг антенны большого количества металлических конструкций (антенны на различные диапазоны, в том числе, «коллениарка» на 144 МГц, установленная в 1,5 м от «волнового канала», а также кабели и оборудование системы кабельного телевидения, провода ретрансляции оповещения населения). 
КСВ в 75-омном коаксиальном кабеле близок к единице. 
u5.JPGu6.JPG
Благодарю Валерия Петрова, UN3Z, за содействие в исследовании диаграммы направленности антенны и Анатолия Калинина, UN7BBJ, за помощь при установке антенны на мачту. Анатолию я особенно благодарен, т.к. он установил антенну, работая на 5-метровой мачте.

  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 9355

Короткий вертикал на 80 м

ref  в блоге  Антенны

В конце 2009 г. Валдек, SP7GXP, сконструировал укороченную вертикальную антенну на популярный диапазон 80 м. Конструкция состоит из вертикального штыревого излучателя, установленного на опорном изоляторе и в верхней части разделенного вторым изолятором. К излучателю подключена дельтообразная рамка, а ниже опорного изолятора в качестве противовеса располагается полуволновой диполь.

a5.JPG

Размеры перечисленных элементов конструкции антенны составляют:

  • длина излучателя от опорного изолятора до верхнего изолятора — 8 м;
  • длина излучателя, установленного на верхнем изоляторе, — 3 м;
  • длина рамки для fp = 3,8 МГц — около 7,7 м (для fp = 3,5 МГц — около 9,35 м);
  • длина одного плеча диполя (противовеса) для fp = 3,8 МГц — минимум 18,7 м (для fp = 3,5 МГц — минимум 20,35 м);
  • высота размещения диполя над поверхностью земли (крыши) — не менее 2 м.

Рамка должна быть отведена в сторону от вертикального излучателя. Кроме того, она служит двумя оттяжками верхней части излучателя. Длина коаксиального кабеля RG-58U — не менее 26,5 м.

Этапы настройки антенны с помощью трансивера и КСВ-метра:

  • устанавливаем излучатель с рамкой;
  • растягиваем полуволновой диполь на высоте минимум 2 метра над поверхностью, но не подключаем его к основанию антенны;
  • питающий кабель подключаем к полуволновому диполю;
  • включаем трансивер в режим передачи несущей и подбираем длину диполя так, чтобы получить минимум КСВ на частоте 3,780 МГц (или другой предпочтительной частоте);
  • отключаем питающий кабель от диполя, подключаем концы диполя, а также экран (оплетку) питающего кабеля в одной точке, ниже изолятора основания (к кровле, земле и т.д.);
  • жилу кабеля подключаем к излучателю;
  • снова включаем трансивер в режим передачи и, подбирая длину рамки, настраиваем антенную систему на требуемую частоту (например, 3,780 МГц).

Чтобы антенна перекрывала весь диапазон (CW- и SSB-участки, т.е. от 3,5 до 3,8 МГц), можно использовать 3 катушки с переключателями для получения соответствующих резонансных частот антенны. Катушки устанавливаются у опорного изолятора и к двум из них подключаются плечи диполя (противовеса), а к третьей — вертикальный излучатель. Число витков катушки подбираем экспериментально — в зависимости от участка диапазона. 

Во время монтажа антенны следует придерживаться следующих правил. Если крыша или поверхность, на которой устанавливается антенна, не позволяют растянуть полноразмерный диполь по прямой линии, можно попробовать загнуть его концы («скрутить»), обязательно придерживаясь требования соблюдения необходимой высоты установки (не менее 2 м). 

Для соблюдения правил безопасной эксплуатации антенны следует концы диполя, заканчивающиеся изоляторами, удалять от металлических предметов (например, ограждения, металлической стены и т.д.). Нельзя применять никакие «земляные» противовесы либо лежащие на земле! При монтаже антенны на земле нижняя часть, ниже опорного изолятора, должна иметь контакт с землей, а при монтаже на крыше необходимо соединить эту часть антенны (ниже изолятора) с молниеотводом. 

По материалам статьи «Vertical 80 т SP7GXP», опубликованной в журнале «Swiat Radio», №3/2010. 

Подготовил А.Артюшин, EU10A. 


  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 7708

Простой вертикальный излучатель для диапазонов 2 м и 70 см

ref  в блоге  Антенны

Легко повторяемая, простая вертикальная УКВ антенна с круговой диаграммой направленности, работающая в популярных диапазонах, требуется многим радиолюбителям. Особенно такая антенна актуальна в условиях, когда штатная спиральная антенна «хэндика» не позволяет устанавливать радиосвязи с требуемыми корреспондентами.

В описываемой антенне отсутствуют сложные механические узлы, поэтому изготовить ее могут даже начинающие радиолюбители. 

1.JPGРассмотрение принципа работы двухдиапазонной антенны лучше всего начать с вертикального полуволнового диполя. В этой антенне концы открыты, в них протекает минимальный антенный ток, а максимальный ток течет в центре излучателя (рис.1). Когда дипольная антенна находится в резонансе, ее полное входное сопротивление является чисто активным (омическим) и составляет приблизительно Z = (75 + jO) Ом. Диаграмма направленности диполя 2-метрового диапазона, размещенного на высоте 10 м над землей, показана на рис.2. 

Для дальнейших рассуждений имеют значение два фактора. Во-первых, размеры излучателя можно изменять различными способами. Укорочение диполя уменьшает его активное сопротивление и создает дополнительно емкостную компоненту (реактивное сопротивление) полного входного сопротивления антенны. Так, при укорочении диполя на 10% компьютерная модель антенны, рассчитанная для 2-метрового диапазона, показывает полное входное сопротивление Z = (50 — j90) Ом. Компенсируем емкостную компоненту последовательным включением индуктивности 98 нГн в цепь питания диполя, и этот укороченный излучатель будет довольно хорошо согласован с 50-омным коаксиальным кабелем. 

Второй способ изменения полного сопротивления диполя состоит в перемещении точки питания от центра к одному из концов излучателя. При этом омическое сопротивление увеличивается, а излучатель по-прежнему остается в резонансе. Если точку питания переместить таким образом, чтобы полное сопротивление получилось Z =(100 — j0) Ом, то антенна может быть подключена к 50-омному кабелю посредством Х/4 коаксиального резонатора, выполненного из 75-омного коаксиального кабеля. В табл.1 обобщены рассмотренные выше случаи для диполя диапазона 2 м, выполненного из трубки 010 мм и размещенного на высоте 10 м над землей.

2.JPGОднако чтобы сконструировать излучатель, пригодный для работы в диапазонах 2 м и 70 см, необходимо рассмотреть и другие варианты антенн. Так, вертикальный излучатель длиной 5AY8 имеет максимум излучения под низкими углами к горизонту. Кроме того, активная (омическая) составляющая полного входного сопротивления этой антенны близка к 50 Ом. Пожалуй, все это, а также простота конструкции способствовало большой популярности антенны 5Х/8 среди радиолюбителей. 

Естественно, такой вертикальный излучатель используется с некоторым числом горизонтальных противовесов. Компьютерное моделирование показывает, что эти противовесы можно заменить отдельным, вертикально установленным элементом длиной 5X18. В итоге, для такой антенны, работающей в диапазоне 70 см, компьютерное моделирование показывает, что при длине излучателя 2x397 мм, выполненного из трубки 010 мм, полное входное сопротивление составляет Z= (50 — j217) Ом при коэффициенте усиления 2,6 дБ относительно полуволнового диполя. На рис.3 показано распределение тока в таком излучателе, а на рис.4 — его диаграмма направленности. 

3.JPG 

4.JPGКомпенсация емкостной составляющей входного сопротивления легко достигается последовательным включением индуктивности в цепь питания антенны. В итоге, обеспечивается хорошее согласование с 50-омным коаксиальным кабелем. 

Интересно отметить, что длина такого излучателя — 2x397 мм — не слишком далека от размеров описанного выше укороченного излучателя 2-метрового диапазона (2x440 мм), имеющего полное сопротивление Z = (50 — j90) Ом. Таким образом, имеется возможность сконструировать одну антенну, которая будет работать в диапазонах 2 м и 70 см. 

При выборе ее размеров был найден компромисс между следующими требованиями: 

— размеры элемента для диапазона 70 см должны быть как можно ближе к оптимальной длине — 2*5a/8; 

— активная (омическая) составляющая полного входного сопротивления антенны для обоих диапазонов должна быть около 50 Ом; 

— реактивная емкостная составляющая полного входного сопротивления антенны в диапазонах 2 м и 70 см должна находиться в соотношении 1:3 для ее компенсации с помощью только одной катушки индуктивности. 

На рис.5 показана разработанная двухдиапазонная антенна, удовлетворяющая указанным выше требованиям, а в табл.2 приведены данные, характеризующие параметры антенны при различном конструктивном исполнении.

5.JPGКатушка с начальной индуктивностью 172 нГн имеет 4 витка 2-миллиметровой медной или серебряной проволоки, намотанной с шагом на оправке 010 мм. 

Как известно, индуктивность бескаркасной катушки, намотанной виток к витку, рассчитывается по формуле (формула верна при условии, что L > 0,33D): 

 6.JPG


При настройке антенны добиваются минимального КСВ в кабеле путем растягивания или сжатия витков катушки. Здесь необходимо отыскать компромисс между оптимальным КСВ для диапазонов 70 см и 2 м. 

Улучшить согласование антенны с 50-омным коаксиальным кабелем позволяет изменение формы излучателя — небольшое отклонение верхнего и нижнего элементов излучателя примерно на 25° от вертикали (т.е. придание излучателю V-образной формы). Более того, в этом случае диаграмма направленности антенны имеет явно выраженный максимум излучения, что в некоторых случаях может быть весьма полезно. Такую антенну можно закрепить нё стене дома или на балконе. 

7.JPG

По материалам статьи «EinfacherDuoband-Vertikalstrahler fur 2 т und 70 cm», опубликованной в журнале «Funkamateur, 2007, №1.


  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 10003