Обзор УКВ антенн

Обзор УКВ антенн

К.Каллемаа (UR2BU), г. Тарту. Все снова и снова ультракоротковолновики спрашивают у своих старших коллег: “Какую антенну. выбрать?” Точно ответить на этот вопрос невозможно, так как все зависит от того, для какой цели строится антенна. Если предполагаются связи во всех направлениях, например внутри города, то. очень удобны антенны с круговой диаграммой, которые часто позволяют работать при расстояниях между станциями, равных 50-100 км. Для дальних связей более подходят направленные антенны. В “густозаселенных” ультракоротковолновиками районах или в случаях, когда с некоторых направлений идут помехи, несомненно, лучше использовать антенны остронаправленные. Этих немногих примеров достаточно, чтобы понять, что антенны, одинаково годной на все случаи, нет. Радиолюбитель должен сам выбрать антенну, отвечающую основным его требованиям. А еще лучше построить две-три антенны и использо-вать их по мере необходимости. Начинающему ультракоротковолновику неразумно выбирать своей первой антенной какую-либо громоздкую и сложную конструкцию, в процессе постройки которой он по неопытности может наделать множество ошибок. Следует начинать с постройки простейших антенн и по мере роста опыта и знаний переходить к более сложным системам. При выборе типа антенны нужно учитывать и то, какие основные материалы имеются в распоряжении конструктора. Если нельзя приобрести трубы или прутки для антенных элементов, то можно выбрать, например, “двойной квадрат”, при постройке которого требуется лишь провод, деревянные рейки и небольшое количество изоляционного материала. Существенно также, как будет выполнена Питающая линия – из коаксиального или, ленточного кабеля, либо просто в виде двухпроводной линии. Нельзя упускать из вида и то, нужны ли при постройке антенны какие-либо измерения. Начинающему, к тому же не располагающему измерительной аппаратурой, лучше выбрать антенну, которая наверняка станет хорошо работать без настройки. Рассмотрим ряд типов антенн. Среди них есть простые конструкции, доступные для повторения каждым новичком, и сложные, в том числе антенные системы, которые могут заинтересовать более опытных “охотников” за DX. Так как большая часть наших ультракоротковолновиков работает в диапазоне 144 МГц, размеры антенн Приведены именно для этого диапазона. Читатель заметит, что ни для одной из антенн не приводятся технические подробности конструкции. Но это не должно помешать постройке, так как приемы работы и многие детали описаны в любом справочнике радиолюбителя. АНТЕННЫ КРУГОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Крестообразный диполь. Антенна состоит из двух полуволновых вибраторов 1, расположенных под углом 90° друг к другу (рис. 1). Диаграмма излучения этой антенны- далеко не идеальный круг, но практически она дает вполне хорошее круговое излучение. Так как волновое сопротивление одного диполя равно примерно 70 Ом, при параллельном включении двух диполей волновое сопротивление составляет около 35 Ом. Такого коаксиального кабеля в нашем распоряжении нет, поэтому лучше всего питать антенну через четвертьволновый трансформатор 3, изготовленный из 50-омного кабеля. От трансформатора до аппаратуры идет 75-омный кабель 4. Из такого же кабеля выполнено симметрирующее U-колено 2.

рис. 1

Вертикальная антенна (Ground Plane). Излучатель 1 (рис. 2) и радиальные .проводники 2 обеспечивают круговую диаграмму в горизонтальной, плоскости. Угол между радиальными проводниками и излучателем определяет волновое сопротивление антенны.

рис. 2

При угле 90° волновое сопротивление равно примерно 30 Ом, при угле 180°- 70 Ом. Обычно выбирают угол 145°, что позволяет питать антенну 50-ом-ным кабелем. Кабель подключают к разъему 3, укрепленному на металлической пластине, к которой электрически присоединены радиальные проводники. Излучатель, к которому подключают центральный проводник кабеля, установлен на изоляторе 4. НАПРАВЛЕННЫЕ АНТЕННЫ “Двойной квадрат”. Эта популярнейшая направленная KB антенна употребима и на УКВ (рис. 3,а). Коэффициент ее усиления (по сравнению с полуволновым вибратором) достигает 5,7 дБ, соотношение излучения вперед/назад – 25 дБ.

рис. 3

Расстояние между активным вибратором 1 и рефлектором 2 выбрано равным 0,15 лямбда, что позволяет питать антенну 75-омным коаксиальным кабелем 3. Опыт показал, что питаемая таким образом антенна работает вполне удовлетворительно. Настраивать антенну можно с помощью короткозамкнутого шлейфа, включенного в разрыв рамки рефлектора. Для симметрирования антенны можно применить четвертьволновый стакан (рис. 3, б), подключив его к концам активного вибратора 1. Стакан состоит из металлического цилиндра 4 с двумя крышками – металлической 5 и диэлектрической 6. Внутри стакана проходит кабель 3, оплетка кабеля подключена к крышке 5. Диаметр стакана должен быть в 3-4 раза больше диаметра кабеля. Для изготовления элементов антенны можно использовать медную или алюминиевую трубку, ленту или провод самого различного диаметра. “Двойной квадрат” занимает очень мало места, конструктивно прост. Эта антенна имеет сравнительно хорошие характеристики. Заслуживает внимания возможность размещения антенн разных диапазонов на тех же крестообразных рейках. Треугольная антенна (Delta Loop) принадлежит к тому же семейству, что и “квадрат”, так как периметр активного вибратора приблизительно равен длине волны. Особенностью этой антенны является то, что все элементы ее конструкции – металлические. Автор антенны советовал питать ее 50-омным коаксиальным кабелем, но для этой цели успешно используют и 75-омный кабель. Простейшая треугольная антенна показана на рис. 4. Активный вибратор 1 настраивают с помощью гамма-согласующего устройства, к которому подключен кабель 3. В зависимости от наличия измерительных приборов настройку ведут по минимуму КСВ или по максимальной силе сигнала. Рефлектор 2 для упрощения можно сделать нерегулируемым.

рис. 4

С треугольной антенной много экспериментировал UA1WW. Он советует применять 5-и 9-элементные варианты. Последний, благодаря малому горизонтальному углу излучения, особенно подходит для проведения дальних связей. Чертеж 5-эле-ментной антенны приведен на рис. 5. Здесь 1 – активный вибратор, 2 – рефлектор, 3-5 – директоры. Так как это – совершенно новая для наших ультракоротковолновиков антенна, приводим некоторые конструктивные данные.

рис. 5

Для несущей траверсы больше всего подходит 4-гранная дюралюминиевая труба со стороной квадрата 18-20 мм, на ней гораздо удобнее крепить элементы, чем на круглой трубе (см. рис. 6).

рис. 6

Элементы антенны изготовляют из медной или алюминиевой трубки или прутка диаметром 6 мм, горизонтальную сторону -из провода диаметром 3 мм. Размеры элементов (в соответствии с рис. 6) таковы:

длина l1, мм длина l2, мм
Рефлектор 750 720
Активный вибратор 710 680
Первый директор 660 670
Второй директор 660 650
Третий директор 660 630

Треугольная антенна – объект интереса ультракоротковолновиков всего мира. Принимая во внимание положительный опыт работы с ней, можно считать, что она скоро станет одной из самых популярных антенн. Поэтому обращаем внимание желающих экспериментировать на один особый ее тип – двойную треугольную антенну (рис. 7). Размеры треугольников этой антенны немного больше, чем у одинарной; периметр рефлектора равен 2266, активного вибратора – 2116 и директора – 1993 мм. Расстояние между рефлектором и вибратором-0,2 лямбда, между вибратором и директором-0,15 лямбда.

рис. 7

По некоторым данным были получены такие коэффициенты усиления двойной антенны (по сравнению с полуволновым вибратором):один элемент (активный вибратор) – 3-4 дБ: два элемента (вибратор и рефлектор) – 8-9 дБ: три элемента (рефлектор, вибратор в директор),- 10-11 дБ. Кажется, что это перспективный вид антенны и им стоит заняться. 10-алементная антенна (Yagi). Несомненно, это – наиболее популярная УКВ антенна (рис. 8). Она дает усиление 13 дБ. Автор проводил с помощью такой антенны метеорные связи с Англией и Бельгией, много дальних связей за счет тропосферного прохождения и “авроры”.

рис. 8

Пассивные элементы антенны изготовлены из биметаллического провода диаметром 4 мм, а активный петлевой вибратор – из 15-милли-метровой медной трубки и такого же провода. Волновое сопротивление в точке питания равно 300 Ом, поэтому 75-омный кабель подключен через U-колено, длина которого равна 68 см. Длина несущей траверсы – несколько больше 3,5 м, диаметр – 20 мм. Длина рефлектора 7-1060, вибратора 2-990, директоров 3- 10 – соответственно 933, 930, 927, 924, 921, 918, 915 и 912 мм. Антенна на несколько диапазонов. Бывают обстоятельства, когда установить более одной антенны не удается. Но ведь кроме антенны для радиостанции часто нужна и телевизионная! Тогда выход из положения – УKB антенна на несколько диапазонов. Один из вариантов такой антенны приведен на рис. 9, а (вид сверху) и 9, б (аксонометрическая проекция). Она может быть успешно использована в диапазонах от 50 до 220 МГц. Коэффициент усиления антенны на частоте 50 МГц- 7 дБ, 144 МГц-12 дБ, а на 220 МГц- даже 13,5 дБ. Эта антенна -двухэтажная. На частоте 50 МГц на каждом этаже работают по два уголковых вибратора 1, расположенных на расстоянии лямбда/4. На частоте 144 МГц их длина равна примерно 3/4 лямбда и поэтому получается уже V-образная антенна. На частоте 220 МГц вибраторы имеют длину 5/4 лямбда.

рис. 9

Вибраторы соединены между собой двухпроводными линиями 2, а оба этажа – линиями 3, длина которых в зависимости от диапазона составляет от 1/4 до 5/4 лямбда. Расстояние между этажами при желании можно изменять в пределах, допускаемых длиной линий 3. Входное сопротивление антенны в точке питания 4 на частотах 50 и 144 МГц – около 300 Ом, на частоте 220 МГц оно падает примерно до 200 Ом. Элементы антенны можно изготовить из трубки или прутка: вибраторы – диаметром 10 мм; линии 2 – диаметром 12 мм (можно и 10 мм, тогда расстояние между центрами проводов линии следует выбрать равным 64 мм): линии 3 – диаметром 6 мм.

  РАДИО № 8, 1973г. с.20-23.


Категория: Приёмники и антенны
Метки:

Написать коментарий

*
= 5 + 1

Добавить изображение

Последние статьи