Симметричный вибратор. Симметричный вибратор можно представить как длинную линию, разомкнутую на конце, провода которой развернуты на 180 градусов. Простейшей, часто употребляемой антенной является полуволновый вибратор. Симметричный полуволновый вибратор показан на рис. 11. 9. Симметричный полуволновый вибратор требует симметричного питания. К нему может быть подключена несимметричная фидерная линия в виде коаксиального кабеля, но только через симметрирующее устройство, о котором будет рассказано в параграфе 11. 7.
Питание полуволнового вибратора производится в пучности тока (геометрическом центре) и входное сопротивление равно сопротивлению излучения. Теоретически входное сопротивление полуволнового вибратора равно 73 Ом, но это значение определено в предположении, что проводник антенны бесконечно тонкий и антенна расположена бесконечно высоко над Землей. На рис. 11. 10, а. дана диаграмма направленности полуволнового вибратора в горизонтальной плоскости. Она представляет восьмерку. Перпендикулярно к антенне два максимума излучения, а вдоль оси вибратора к 90-му и 270-му градусу - два минимума. С этих сторон не будет ни приема, ни излучения при передаче. В литературе обычно приводятся значения ослабления в этих направлениях, которые
достигают 38-40 дБ, что составляет ослабление в 80-100 раз. Угол излучения в вертикальной плоскости зависит от высоты подвеса антенны над Землей. При высоте расположения антенны L/4 (рис. 11.10,6.) излучение будет вертикально вверх, а при высоте L/2 (рис. 11.10,в.) излучение будет под углом 30 градусов к горизонту. Такая высота подвеса антенны является наилучшей. Увеличивая высоту расположения антенны до 1L, получим два лепестка, как на диаграмме рис. 11.10,г. Нижний лепесток, имеющий 12-15 градусов, будет обеспечивать связь с дальними корреспондентами, а тот, который имеет 45-50 градусов, - с ближними. Правда, мощность передатчика при этом будет делиться на два излучения.
Нередко перед радиолюбителями встает вопрос, как влияет металлическая и железобетонная крыша, на которой большей частью устанавливают
антенны, на диаграмму излучения в вертикальной плоскости. Влияют, но их нельзя рассматривать как идеальную Землю.
Чтобы можно было поставить знак равенства между крышей и идеальной Землей, эта поверхность должна иметь, как минимум площадь равную L^2.
В диапазоне KB и УКВ диаметр провода полуволнового вибратора редко бывает меньше 2 мм, при этом входное сопротивление антенны находится в интервале от 60 до 65 Ом. По графику (рис. 11.11) можно определить входное сопротивление RBX полуволнового вибратора в зависимости от отношения L/d. Обе величины берутся в одинаковых единицах, в метрах или сантиметрах.
Определяя геометрические размеры полуволнового вибратора, рассмотрим различие между "электрической" и "геометрической" длинами вибратора. Фактически электрическая и геометрическая длины вибратора равны только в том случае, когда проводник антенны становится бесконечно тонким. С помощью графика определяется коэффициент укорочения вибратора в зависимости от отношения L/d.
Антенна может быть выполнена не только из тонкого провода диаметром 2 - 4 мм, но и из медных или дюралюминиевых труб различного диаметра. При меньшем диаметре проводника антенны она более узкополосна, а при большем диаметре ее полоса пропускания увеличивается. Это необходимо учесть, когда диапазон перекрытия велик. Например, для диапазона 28,0 - 29,7 МГц или на УКВ участках 144 - 146 Мгц и 430 - 440 МГц.
Пример. Необходимо найти геометрическую длину полуволнового вибратора для частоты 145 МГц для трубки диаметром 20 мм, из которой будет изготовлена антенна. Для частоты 145 МГц, L = 206 см. Получаем соотношение L/d206:2,0= 103 По графику находим К =0,91 (на графике обозначено пунктиром ). Тогда требуемая длина полуволнового вибратора равна:
L/2 х К = 103 х 0,91 = 93,7 см. Антенны для диапазонов 160, 80, 40 и 30 метров, имеющие большую длину, можно изготовить из биметалла, который широко используется в проводном радиовещании. Стальная жила такого провода покрыта толстым слоем меди и провод имеет большую прочность. Такой провод бывает диаметром 3-4 мм. В Таблице 11.1 приведены размеры полуволновых вибраторов.
Таблица. 11. 1 Размеры полуволновых вибраторов
У полуволновых антенн с питанием в середине (рис. 11. 9) на концах вибратора образуются пучности напляжения U и минимумы тока I. Это свидетельствует о том, что на концах полуволнового вибратора большое сопротивление. При питании полуволнового вибратора с конца надо избрать другую схему питания. Антенна включается через согласующее устройство. В качестве согласующего устройства следует избрать П- образный контур, входное сопротивление которого может быть равно волновому сопротивлению коаксиального кабеля, т.е. 60 - 75 Ом. На рис. 11.13 приведена такая схема включения антенны.
В современном градостроении большей частью сооружаются дома повышенной этажности. Это можно использовать при сооружении антенного хозяйства радиолюбителя.
Для установки антенны на крыше дома необходимо получить разрешение от соответствующих служб.
Антенна для диапазона 160 метров. На рис. 11.12 изображены две антенны типа полуволновый вибратор, расположенные под углом 90 градусов. Переключая эти антенны, можно охватить все направления. Антенны А и Б имеют одинаковую длину.
Их длина по таблице 11.1 составляет 75,79 метров. Для согласования высокоомного входа полуволнового вибратора, питаемого с конца, с фидером, выполненным из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 60 - 75 Ом, необходимо построить согласующее устройство в виде П-образного контура, настроенного на среднюю частоту этого диапазона. П-образный контур размещается в металлической водонепроницаемой коробке, на которой устанавливаются: высокочастотный коаксиальный разъем для подключения коаксиального кабеля фидера, два или три высокочастотных проходных изолятора, рассчитанных на большое ВЧ напряжение, и клемма для подключения "противовеса", выполненного в виде прямоугольника по периметру крыши - Г. Его длина некритична. Фидер Д можно разместить в вентиляционном канале, идущем в вашу квартиру. На Рис. 11.13 изображена схема согласующего устройства. В металлической коробке размещаются: ВЧ дроссель, реле Р1, Р2, конденсаторы С1, С2, катушка L и диоды Д1, Д2. Реле постоянного тока низковольтное, любого типа, но его переключающие контакты должны быть высокочастотными, рассчитанными на коммутацию высокого напряжения. Такие реле использовались в радиостанциях РСБ-5 или другого типа. Питание реле осуществляется по коаксиальному кабелю. При подаче положительного напряжения включается реле Р1, а отрицательного -Р2. Реле Р2 можно использовать для подключения еще одной антенны, причем ее входное сопротивление должно быть низкоомным. Например, полуволнового вибратора с питанием в середине или четвертьволновой вертикальной антенны. Конденсатор С1 для диапазона 160 м - 1700 пФ, рассчитанный на соответствующую реактивную мощность. Конденсатор С2 - переменной емкости - до 300-350 пФ. Он должен иметь большой зазор между пластинами, так как между ними будет большое ВЧ напряжение. Ось конденсатора выводится за пределы коробки для удобства настройки согласующего устройства. Катушка индуктивности L - 20 мкГн. ВЧ дроссели намотаны на керамических каркасах диаметром 20 мм, проводом ПЭЛШО 0,3 - 0,35 мм. Длина намотки 120 мм виток к витку. Со стороны подключаемой к ВЧ линии
на длине 10-12 мм витки дросселя разрежены для уменьшения межвитковой емкости. Катушка L содержит 30 витков провода ПЭВ 2,0, намотанных на каркасе 100 мм из высокочастотного материала.
Настройка согласующего устройства производится следующим образом. На вход устройства от передатчика подводится мощность 8-10 Вт. Настройкой конденсатора С2 добиваются резонанса. Контроль можно осуществлять с помощью индикатора поля или по свечению неоновой лампы. Следует учесть, что настройка может быть на гармонику, т.е. на 80-метровый диапазон. Лучше всего контроль настройки вести с помощью гетеродинного измерителя резонанса (ГИРа), тогда ошибка сводится к минимуму.
Подобная антенна может быть выполнена и для других диапазонов, и не только полуволновой. Она может представлять собой гармониковую антенну. В таком случае ее длина должна быть равной некоторому количеству полуволн, что рассчитывается по формуле:
Из приведенного примера видно, что антенна 160-метрового диапазона может использоваться и как гармониковая антенна для других диапазонов, если установить дополнительный П-образный контур, настроенный на выбранный диапазон.
Антенны для диапазонов 80 и 40 метров. Уже многие годы у радиолюбителей популярна антенна Inverted Vee (перевернутая V) рис. 11.14.
Она может быть однодиапазонной или двухдиапазонной. При двухдиапазонном варианте она имеет два преимущества. Требуется только одна мачта и в отличие от диаграммы излучения полуволнового вибратора, расположенного горизонтально, имеет еще излучение и вдоль оси антенны с вертикальной поляризацией, поскольку наклонена к Земле.
Каждая из антенн является симметричным полуволновым вибратором и при питании их несимметричным коаксиальным кабелем требуется симметрирующее устройство. При его отсутствии диаграмма излучения искажается, КСВ становится большим, что свидетельствует о больших потерях в фидере и, кроме того, внешняя оплетка кабеля начинает излучать и создавать помехи TV. Обе антенны можно соединить параллельно, но лучшим вариантом является раздельное питание через реле, как в описании антенны для 160 - метрового диапазона. Части А и Б антенны 80 - метрового диапазона по 18,72 м, а В и Г по 9,65 м. Симметрирующий элемент Д располагается ближе к
месту подключения фидера к антеннам, там же могут размещаться и коммутирующие реле. Мачта имеет высоту 16 м, а расстояние между точками крепления оттяжек 80-метрового диполя указаны на рисунке. Желательно чтобы концы диполя находились на высоте не менее 1,5 м над поверхностью. Симметрирующий элемент изображен на рис. 11.27,в.
Для этих диапазонов и более высокочастотных может быть рекомендована многодиапазонная антенна, созданная радиолюбителем W3DZZ. Эта антенна является резонансным, симметричным вибратором на 80 и 40 м. В связи с тем, что любительские диапазоны кратны один другому, эта антенна возбуждается и на гармониках, т.е. на 20, 15 и 10 м диапазонах. Она простая, не очень большой длины и обеспечивает работу на всех любительских диапазонах, начиная с 80 м. Ее вид изображен на рис. 11.15. Индуктивность катушек L1 и L2 - 8,3 мкГн, а емкость конденсаторов - 60 пф. Контура L1 С1 и L2 С2 являются фильтр-пробками, настроенными на частоту 7050 кГц. Катушки L1 и L2 имеют диаметр 50 мм, намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 2 мм, и содержат 19 витков на длине 80 мм. Измерение резонансной частоты этих контуров можно проконтролировать с помощью ГИРа. Рабочее напряжение конденсаторов должно быть 3....5 киловольт. Роль фильтра-пробки заключается в том, что на частоте резонанса реактивное сопротивление контура составляет несколько килоом. Контур, включенный в разрыв провода антенны при работе на 40-метровом диапазоне, возбуждается и создает очень большое сопротивление, что как бы отключает часть антенны. В результате, рабочими участками остаются две половины вибратора по 10,07 м, что равно L/2 этого диапазона. На рис. 11.15,а. дана конструкция контура с самодельным высоковольтным конденсатором. Он состоит из дюралюминиевой трубки диаметром 30 мм и длиной 120 мм, являющейся первой обкладкой конденсатора, и стержня 4 диаметром 8 мм, имеющим на концах резьбу М8 мм. Изоляционные втулки 3 изготовляются из полистирола или фторопласта. С одной стороны на трубку надевается кольцо 5 из дюралюминия, к которому крепится один конец катушки L. Второй конец этой же катушки крепится к фланцу 2, соединяющемуся со стержнем 4. Стержень 4 стягивает втулки 3 и является второй обкладкой конденсатора. Зазор между фланцем 2 и торцом трубки должен быть большим 8-9 мм, т.к. между ними будет большое высокочастотное напряжение. Скоба 1 увеличивает расстояние между проводником антенны А и торцом стержня Б во избежании пробоя. Симметрирующий элемент В рассмотрен в параграфе 11.7. После завершения изготовления контура необходимо его настроить на частоту 7050 кГц. Это осуществляется растяжением или сжатием катушки L. Резонансные частоты антенны W3DZZ 3,7; 7,05;
14,1; 21,2 и 28,4 МГц. Для питания антенны используется коаксиальный кабель
Рис. 11. 16 Антенна АБВ и диаграммы излучения.
с волновым сопротивлением 75 Ом соответствующего типа, с учетом мощности передатчика.
Антенна бегущей волны. Радиолюбителями мало уделяется внимания антенне бегущей волны (Бевереджа) рис. 11.16. Эта антенна имеет и другое название - АБВ.
Она относится к числу малошумящих антенн направленного излучения. АБВ - антенну хорошо использовать в сельской местности, где имеется большая площадь для ее размещения. Антенна имеет длину 300 м. С небольшим ухудшением параметров на 160-м диапазоне ее можно укоротить до 200 м, а на 80 - метровом диапазоне до 100 - 120 м. В конце она нагружается на резистор сопротивлением 600 Ом соответствующей мощности. Высота подвеса 3 - 4 м. Противовес-заземление закапывается на небольшую глубину под антенной. Она может работать на всех любительских диапазонах. Входное сопротивление антенны 600 Ом. Ее подключают к передатчику непосредственно, а при использовании коаксиального кабеля - через согласующее устройство, как например при питании антенны 60 - метрового диапазона (рис. 11.13). В таблице 11.2 даны значения Cl C2 и индуктивности L для диапазонов 160 и 80 метров, на которых выгодно иметь направленное излучение для связи с DX кореспондентами.
При работе на эту антенну необходимо соблюдать осторожность, т.к. провод антенны находится под высоким высокочастотным напряжением. Диаграмма рис. 11.16,6. показывает угол излучения в горизонтальной, а рис. 11.16,в. в вертикальной плоскости.
Рамочные антенны. Переходя к рассмотрению рамочных антенн, остановимся на том, что представляют собой эти антенны. До этого было рассказано об однопроводных, одноэтажных антеннах. Диаграмма излучения в горизонтальной плоскости полуволнового вибратора изображена на рис. 11.17,в.(пунктиром).Теперь рассмотрим вариант, когда два полуволновых вибратора расположены один над другим на расстоянии L/4, которым подадим питание
Таблица 11.2
синфазно. В результате чего получим диаграмму направленности в горизонтальной плоскости более вытянутую рис.11.17,в., чем у одиночного вибратора Таким образом, усиление двух синфазных антенн больше. Диаграмма направленности этих синфазных антенн в вертикальной плоскости будет иметь меньший угол излучения (заштрихованные лепестки на рис. 11.17,г) , чем при одном вибраторе, у которого угол излучения равен 30 градусов. Преобразуем эти две антенны в квадрат, соединив концы полуволновых вибраторов, как на рис. 11.17,6. Параметры этой новой антенны повторяют двухэтажную синфазную антенну. Для нее характерно высокое усиление при малом угле излучения к горизонту, что обеспечит DX связи. На рис. 11.17, д. приведена модификации рамочной антенны. Она отличается только геометрическими формами и расположением в пространстве. Входное сопротивление рамочных антенн 110-120 Ом. Отдельно следует сказать о рамочной антенне, изображенной на рис. 11.17,е. Эта антенна обладает всеми параметрами, о которых было сказано, но отличается тем, что располагается не вертикально, а под углом 45 градусов к поверхности. Такой вариант расположения рамочной антенны может быть рекомендован для диапазонов 160, 80 и 40 метров. За счет наклона один из лепестков диаграммы больше прижимается к горизонту, и в том направлении, куда наклонена антенна, можно проводить DX связи. При расчете рамочных антенн их периметр равен: l=Lх1,02 Пример. Рассчитать периметр рамочной антенны для F = 3,65 МГц. L = 300000 : 3650 кГц = 82,19 м. l=82.19 м. х 1.02=83,83 м.
В радиолюбительской литературе была опубликована рамочная антенна английского радиолюбителя G3AQS для диапазона 80 метров, на частоту 3,8 МГц. На рис. 11.18 приведена такая антенна, пересчитанная на частоту 3,65 МГц. Ее размеры даны на рисунке. Симметрирующий широкополосный трансформатор имеет следующие данные.
На каркасе 60 мм из высокочастотного материала намотана катушка виток к витку в два провода диаметром 1,8 мм с второпластовой изоляцией. Количество витков 7. В симметрирующем трансформаторе выводы 1 и 3 -начало обмотки, 2 и 4 - концы.
Статичная многоэлементная антенна. Такую антенну можно установить, если расположение зданий удобно для этого. На рис. 11.19 изображена
семиэлементная проволочная антенна "волновой канал". В качестве активного элемента может быть выбран петлевой вибратор. Ее размеры на 40 - метровый диапазон: А - 21,91м; Б - 19,91м; В,Г,Д -по 18,38м; Е,Ж - по 17,91м. Расстояние между элементами: АБ - 8,51м, а между остальными по 5,1м. Симметрирующий элемент - С изображен на рис. 11.27 в. Активный вибратор может быть и другой конструкции,например, как на рис. 11.13. Тогда согласующее устройство будет иметь следующие параметры:
конденсатор С1 - 250 пф, индуктивность катушки L - 5,2 мкГн, конденсатор С2 - до 120-150 пФ. Противовес - заземление опускается вниз вдоль стены здания. В земле укладывается металлическая труба или лист металла, к которой и подсоединяется противовес-заземление. Такая антенна имеет коэффициент усиления 11-12 дБ, что значительно увеличит возможности связей с DX корреспондентами.
Антенны высокочастотных диапазонов. К ним относятся коротковолновые антенны для диапазонов 20,15, 11 и 10 м, а также любительские УКВ антенны. Антенны этих диапазонов имеют такие размеры, которые позволяют создавать вращающие антенны направленного излучения. Антенны вообще, а для высокочастотных диапазонов особенно, должны быть резонансными. Широкодиапазонные антенны UW4НW-"морковки", диполи Надененко и другие, которые были опубликованы в литературе, неэффективны. Они трудно согласуемы с фидером и имеют низкий КПД. Лучшим вариантом могут служить антенны направленного излучения. Они могут быть вращающимися или статичными с переключением диаграммы направленности.
Для получения направленного излучения в технике коротких и ультракоротких радиоволн используют системы пассивных элементов, определенным образом расположенных друг относительно друга. Токи в них протекают либо в фазе, либо в противофазе. Если провода, несущие противофазные токи, разнести на расстояние, соизмеримое с длиной волны, система станет излучающей. Однонаправленное излучение получается, когда в излучателях, расположенных на расстоянии в четверть волны друг от друга, токи сдвинуты по фазе один относительно другого на четверть периода. Пассивный вибратор может играть роль зеркала (рефлектор), либо наоборот, направлять излучение на себя. В этом случае пассивный элемент называют директором. Волна, излученная антенной и падающая на рефлектор, наводит в нем значительные токи. Если наведенный ток будет опережать по фазе на 90 градусов ток в антенне, то рефлектор будет выполнять свои функции, не требуя самостоятельного питания. Нужный сдвиг фаз всегда можно установить соответствующей настройкой рефлектора, заключающейся в подборе его длины. При этом рефлектор может представлять для наведенных токов активное, емкостное или индуктивное сопротивления, в результате чего токи в нем окажутся на тот или иной угол сдвинуты по фазе по отношению к возбуждающей волне. Однако вследствие того, что ток, наведенный в рефлекторе, всегда меньше тока в антенне, полной компенсации излучения назад достигнуть не удается. Поэтому диаграмма направленности антенны с таким рефлектором всегда будет несколько хуже диаграммы антенны с питаемым рефлектором.
Однодиапазонная многоэлементная антенна. Простейшая 3 - элементная антенна "волновой канал" изображена на рис. 11.20. Ее коэффициент усиления равен 8 дБ, а входное сопротивление - 75 Ом. Для того чтобы иметь такое входное сопротивление, удобное для согласования с коаксиальным кабелем такого же волнового сопротивления, потребовалось применение петлевого вибратора. Для некоторых диапазонов размеры даны в таблице 11.3.
Трехдиапазонная многоэлементная антенна. Эта антенна была предложена литовским радиолюбителем, бывшим UP2NK. Она работает на 20- 15-и 10-метровом диапазонах. Эта антенна чуть меньше полноразмерной. Общий вид антенны изображен на рис. 11.21:1,2,3 - элементы 15 - и 20 - метровых диапазонов; 4,5,6 - элементы 10 - метрового диапазона; 7 - траверса антенны; 8 - вертикальные стойки; А - у (гамма) согласующие элементы; Б, В - оттяжки; 9 -орешковые изоляторы; 10- двухпроводные линии; 11- конденсаторы у элементов; 12 - изоляторы; L - контур. Антенна на каждом диапазоне имеет по 3 элемента. Элементы 1, 2 и 3 (рис. 11.21,а.) представляют собой директор, вибратор и рефлектор диапазонов 20 и 15 метров. Директор 10 - метрового диапазона 4, активный вибратор 5 и рефлектор 6 размещены на траверсе отдельно. Каждая из антенн питается по отдельному кабелю с волновым
Таблица.11.3 Размеры антенн "волновой канал"
сопротивлением 50-75 Ом. У основания мачты устанавливается релейный переключатель, позволяющий подключать одну из антенн к общему фидеру, идущему к радиостанции. Конструкция активных элементов диапазонов 20 и 15 метров изображена на рис. 11.22,а. На траверсе в центре элементов 1,2 из рис. 11.21,а. устанавливаются вертикальные стойки 8 высотой 950 мм. Они предназначены для крепления оттяжек Б, В, которые выполнены из биметалла или медного провода диаметром 4-5 мм. Эти оттяжки являются частью элементов 20 - метрового диапазона. К стойкам директора и рефлектора оттяжки крепятся через орешковые изоляторы 9. Оттяжки Б и В на директоре и рефлекторе около изоляторов образуют двухпроводную линию длинной 300 мм с расстоянием между проводами 50 мм. В конце линии располагается перемычка 10, с помощью которой осуществляется настройка директора и рефлектора 20 - метрового диапазона. На активном элементе в верхней части стойки укрепляется площадка из изоляционного материала, на которой устанавливается катушка L, имеющая 7 витков диаметром 35 мм, намотанная проводом ПЭВ-2 диаметром 3 мм. Средний виток этой катушки заземлен. Центральная жила коаксиального кабеля этого диапазона подключается к концу катушки, а экран к стойке. Таким образом, активный элемент 20-метрового диапазона состоит из двух оттяжек, к концам которых подсоединены два отрезка длиной по 950 мм, выполненных из трубки диаметром 8 мм,
и удлиняющей катушки L. Активный элемент 15-метрового диапазона выполнен из дюралюминиевой трубки диаметром 20 мм. На концах вибратора укреплены изоляторы 12, изготовленные из текстолита. Их размер указан на рис. 11.22,а. Антенна этого диапазона подключена к фидеру через у согласующий элемент, размеры которого указаны на рис. 11.22. Конденсатор переменной емкости, с помощью которого осуществляется согласование фидера с антенной, должен быть помещен во влагонепроницаемую коробку. Таблица на рис. 11.22,г. показывает размеры директора и рефлектора 15-метрового диапазона. Размеры элементов 10-метрового диапазона указаны на рис. 11.22,в. Антенна этого диапазона подключается к фидеру также через у согласующий элемент А. Он выполнен из трубки диаметром 12 мм.
Траверса антенны изготовлена из дюралюминиевой трубы диаметром 50...70 мм. Установочные размеры элементов на траверсе указаны на рис. 11.21,6. Элементы 10- метрового диапазона обозначены Д'- директор, В'-активный вибратор, Р'- рефлектор.
По данным автора, коэффициент усиления антенны на 20 м - 7 дБ, на 15 м -7,5 дБ, на 10 м - 9 дБ. Отношение вперед - назад (front to back) на 20 м - 17 дБ, на 15 м - 19 дБ, на 10 м - 23 дБ. КСВ на всех диапазонах не хуже 1,2. Ширина диаграммы в горизонтальной плоскости 50-70 градусов.
Трехдиапазонная антенна "Двойной квадрат". Одной из "дальнобойных" рамочных направленных антенн является антенна "Двойной квадрат" (рис. 11.23). Она представляет собой двухэтажную синфазную антенну. Одна рамка этой антенны является активным вибратором, на которую подается питание, а вторая рамка - пассивный рефлектор. Автор этого раздела в течение нескольких десятилетий использовал такую антенну. В отличии от многих подобных конструкций предлагаемая антенна целиком выполнена из металла. Для антенны создаются два крестообразных основания. Вертикальная часть креста цельнометаллическая из дюралюминиевых труб диаметром 25 мм, а горизонтальная состоит из отдельных частей, выполненных из таких же труб,
соединенных между собой через текстолитовые изоляторы 4, внутри которых вставлены стальные стержни 16 диаметром 10 мм, создающие прочность этих изоляторов. Концы горизонтальных труб в середине креста крепятся к фланцам 6 через изоляционные вставки 5, изготовленные из текстолита. Фланцы 6 сделаны из твердого дюралюминия толщиной 10-12 мм и имеют размеры 300х300 мм, в центре устанавливаются цилиндрические бужи, которыми крепится фланец к траверсе. Разделение на части горизонтальных элементов конструкции необходимо для того, чтобы в поле горизонтальной поляризации не находились элементы конструкции, электрические длины которых близки к L/2 и L/4 выбранных диапазонов, т.к. нахождение таких
Таблица 11.4 Размеры трехдиапазонной антенны "Двойной квадрат"
величин в поле излучателей ухудшит диаграмму направленности, коэффициент усиления и отношение излучения вперед - назад. На рис. 11.23 приведены некоторые конструктивные данные этой антенны, а размеры рамок и установочные данные размещения изоляторов указаны в таблице 11.4. Приведенные в таблице размеры идентичны для всех сторон, т.к. A-А"=А"-Е, ОВ"=ОВ' и т.д. Диаметр трубы траверсы 70 мм. Расстояние между рамками 2,54 метра, т.е. на 20-метровом диапазоне 0,12L, на 15 метровом 0,18L, на 10 метровом 0,24L. Рамки антенн выполнены из биметалла диаметром 3 мм. Опорные изоляторы фарфоровые. Они используются на электрических силовых щитах. Концевые изоляторы самодельные, изготовленные из оргстекла толщиной 10-12 мм. На этих изоляционных площадках устанавливаются болты М8. Изоляционные площадки крепятся к трубе через выравнивающие М-образные подставки 14, изготовленные из дюралюминия, которые обеспечивают большую устойчивость этих площадок в момент ветровых нагрузок. Данная конструкция работала в течение 22 лет без профилактик и ремонтов. Антенна располагалась на мачте 11 высотой 5 м на крыше многоэтажного дома. К мачте прикреплены латунные подшипники скольжения 7. К вращающейся части мачты 18 крепится траверса антенны. Редуктор 8 находился у основания мачты и передавал вращение через шарнирное соединение 9. Около редуктора был установлены сельсин- датчик и ограничитель поворота антенны, который позволял совершать только один оборот антенны. Вал редуктора имел скорость 2 оборота в минуту. К каждой активной рамке подходит свой 75-омный коаксиальный фидер. Элементы настойки рефлектора (Л1,Л2,ЛЗ) представляют собой двухпроводную линию, выполненную из медного прохода диаметром 2 мм. Элемент настройки рефлектора 13 - это две медных пластины, перемыкающие двухпроводную линию. Они имеют направляющие канавки и соединены между собой пружинящими болтами. Эти направляющие позволяют перемещать замыкающую пластину вдоль линии. На пластинах имеется щелеобразная прорезь, в которую входит ключ, расположенный на конце настроечной штанги. С помощью такого устройства быстро осуществляется настройка рефлектора по лучшему отношению излучения вперед-назад. Процесс настройки будет изложен в главе измерения. Мачта имеет два яруса оттяжек с 4 сторон. Четырехстороннее расположение оттяжек облегчает подъем антенны. У основания мачты имеется шарнирное устройство .
УКВ антенны направленного излучения. На УКВ диапазонах мощность передатчиков невелика и, чтобы связь была надежной, необходимо излучаемую мощность направить на нужного корреспондента. Эту задачу позволяют решить направленные антенны с высоким коэффициентом усиления. Рассмотрим несколько антенн подобного типа. На рис.11.24,а. изображена 6-элементная антенна "волновой канал" для диапазона 145 МГц.. Активный вибратор и рефлектор выполнены в виде двойного квадрата. Эта антенна хорошо согласуется с 75-омным фидером без симметрирующего элемента. Экран кабеля подключается к точке А, а центральная жила к точке Б. Коэффициент усиления этой антенны 12 дБ, а входное сопротивление 75 Ом. Отношение вперед-назад более 30 дБ.
На рис.11.24,г,д. приведены некоторые размеры 14- элементной антенны "волновой канал" на частоту 435 МГц. Размеры элементов и расстояния между ними даны в таблице 11.5.
Она отличается от предыдущей
тем, что в качестве активного элемента применен петлевой полуволновый вибратор.
На рис. 11.24,г. показано включение симметрирующего элемента. Коэффициент усиления
антенны 16 дБ. Входное сопротивление 75 Ом. Симметрирующее устройство представляет
собой четвертьволновый цилиндр диаметром 30-40 мм. Его лучше изготовить из латуни
или меди, но в крайнем случае можно применить тонкостенную дюралюминиевую трубку.
Особое внимание следует уделить соединению цилиндра с оплеткой кабеля (А). Рефлектор
может быть выполнен в виде изогнутого экрана рис.11.24,д. Это даст лучшие параметры
отношения излучения вперед-назад. Крепление элементов этих антенн к траверсе
можно осуществить, используя дюралюминиевые кубики (рис. 11.24,6).
