 |
 |
 |
 |
Антенны «ВОЛКОВОЙ канал» пользуются большой популярностью в диапазоне УКВ. Их использование, безусловно, целесообразно и в диапазоне коротких волн. Ниже будут описаны различные конструк-ц.(и антенн «волновой канал», используемые в диапазоне коротких волн.
5-1, Горизонталы;ые двух- и трехэлементные антенны
Горизо11тальная двухэлементная антенна нснользуегся преимущественно в диапазоне 20м, так как трехэлементные антенны в этом диапазоне были бы слишком громоздкими. Такая антенна может быть сконструирована Б двух вариантах: используется или комбинация вибратор- рефлектор, или комбинация вибратор-ди;1ектор. На рис. 4-1 изображена зависимость получаемого усиления от расстояния между э-тементами антенны.
Из рисунка следует, что при использовании комбинации вибратор - директор коэффициент усиления несколько больше, чем при использовании комбинации вибратор - рефлектор, и что самое большое
tНаправление основного излечения
Директор
♦ Направление основного излучения
Директор
II Вибратор
1 Вибратор „
11 Рефлектор 1
Рис. 5-3. Схематическое изображение двух- и трехэлементной антенны.
усиление в этом случае достигается на расстоянии О, Ил между вибратором и директором, в то время как макси.г.аль.ное усиление при использовании вибратора с рефлектором получается при расстоянии между элементами антенны, равном 0,1о?-. Кроме того, рефлектор несколько д."шшее, чем директор Следователыю, вибратор с директором при меньших размерах обеспечивает получение большего усиления и по-эгому чаще применяется на практике.
Ниже приведены необходимые геометрические размеры двух-и трехэлементных антенн для диапазоноз 40, 20, 15 и iO м и cootbctctbv-кщке нм глектрпческке данные. Питание, конструкции и регулировка 5г;тениы будут описаны для всех антенн .вол.човой канал* в отдельном параграфе.
На рис. 5-3 приведено схематическое изображение двух- и трех-э."е.ментнор антенн <Во,"нобоп кснал», - в табл 5-1 - их параметры и размеры.
Дл" двухэлементных нтенп коэффиц!:ент стоячей ьолнь; в диапазоне от 28 до 29 .МГц менее чем i,3 и в высокочастотном кощс диапазона увеличивается до 2. Если антенна используется исключительно для ра-
Sags
о о =
а: -
с г; -
ООО) t-- Ю -
-• О ю
о -
- см -
Ю 1Л
1Л 1 | ю о" 1 | lO С- | 1Л со | ||||||
<<<<;<; d.
боты радиотс<5ефо1Юм, то рекомендуется настраивать аптеппу на сере-д5[ну телефонного диапазона (29 МГц). Коэффициент стоячей волны з этом случае в полосе телефонного диапазо;1а (28,2-29,7 МГц) не превышает 1,6.
Особенно стабильными электрическими параметрами при резонансно!": частоте 29 МГц обладает двухэлементная антенна, имеющая следующие размеры: длина вибратора 495 см, длина директора 458 см, расстояние А (между элементами ант.нны) - 126 см, диаметр трубок 35-40 мм.
Радиолюбители, работающие только радиотелеграфом, естественно, доллпы настраивать двухэлементиучо антенну на середину телеграф-DOio диапазона, имеющую частоту 28,1 МГц. Так как такая антенна должна иметь полосу пропускания только 200 кГц, то можно за счет сужения полосы пропускания антеш1Ы добиться некоторого увеличения коэффициента усиления. Козхрициент стоячей волны при этом в телеграфном диапазоне равен приблизительно 1,2.
При подключении к горизонтальному направленному излучателю третьего элемента - рефлектора коэффициент усиления антенны увеличивается. Такие трехэлементные антенны наиболее часто применяются в диапатонах 10-15 м. Антенна в диапазоне Ю м специально сконструирована для работы в телеграфной части диапазона. Коэффициент стоячей волны в диапазоне от 28 до 28,5 МГц не превышает 1,3. Если в ос-иоьном работа ведется радиотелефоном, то в этом случае рекоменду ется антенну настраивать в резонанс h,i частоту 29 МГц; Тфи этом коэффи-nneiiT стоячей волны во всем радиотелефонпо-м диапазоне ие превышает 1,8, а в начале диапазона увеличи8!;ется до 2.
Особенно стабильные электрические параметры имеет трехэлементная антенна, настроенная в резонанс на частоту 29 МГц и имеющая следующие геометрические размеры: длина вибратора 499 см, длина директора 451 см, длина ресрлектора 531 см, расстояние А 195 см, диаметр трубки 35-40 мм.
Приведенные выше размеры для двух- и трехэлементных горизон-талы!ых антенн справедливы лишь в тех случаях, когда антенны подве-щиваюгся над поверхностью Земли т:е ниже Х,2. В этом случае отклонение от указанной резонансной частоты будет не больше 50 кГц. Если же Это расстояние меньше л;2, то и резонансная частота уменьшается вследствие влияния Земли. Так, например, если резонансная частота антенны была 21,2 МГц, то фактическая резонансная частота будет равняться 20,8 МГц. Кро.ме того, как уже говорилось выше, расположение антенны на небольшом удалении от поверхности Земли приводит к увеличению вертикального угла излучения, что, естественно, приводит к ухудше* нию качества дальних связей.
Предметы, расположенные вблизи от антенны (линии электропередачи, водосточные трубы, громоотводы и т. п.), вызывdют непредвиденные отражение и поглощение излучаемой антенной электромагнитной энергии. Направленные антенны обладают тем преимуществом, что их основное излучение сосредоточено в небольшом угле и, следовательно, отражение и поглощение за.мст;1ы только в пределах основного лепестка диаграммы направленности. В зависимости от вида и у даленности у ка-занных посторонних предметов прои:ходит ухудшение =лектрнческих параметров антенны в опредетенных направлениях.
Еще раз следует напомнить, что диаметр трубок, из которых изготовляются элементы антенны, влияет как на резонансную частоту, так и на полосу пропускания антенны Тонкие трубки (см. приведенные выше размеры) при несколько больших ликейныхразуерах антенны при-
водят к сужению ее полосы пропускания. Трубки, имеющие больший диаметр, должны быть укорочены, полоса пропускания антенны при этом увеличивается. Однако эти соображения должны учитываться только в тех случаях, когда отклонения диаметров трубок от приведен-ных выше больше 50%.
5-2. Питание вращающейся направленной антенны
Все описанные выше антенны имели сопротивление излучателя около 20 Ом, и, следовательно, непосредственное питание таких антенн осуществить невозможно. Для питания вращающихся антенн в основном применяются коаксиальные кабели, так как они не подвержены воздействию метеорологических условий и обладают неизменными электрическими параметрами при изменении их положения. Наиболее простой способ согласования антенны «волновой канал» с коаксиальным кабелем заключается в использовании у-образной согласующей схемы, описан-
Подважный хомутик
60-70 Ом-
Хомутик длр трубки элемента антенны
Эскиз подвижного хомутика
Хамдтик для трубки у-00разно а схемы согласования
Рис. 5-4. у-образная схема согласования антенн «волновой канал» с коаксиальньш кабелем, имеющи.м любое волновое сопротивление.
ной в § 1-8. Несмотря на свою простоту, такая схема согласования является с механической и электрической точек зрения очень удобна, у-образная схема согласования в несколько измененном видеизображена на рис. 5-4.
Точные данные для у-образыой схемы согласования не приводятся. Данные табл. 5-2 пригодны лишь в том случае, когда входное сопротивление от 15 до 30 Ом и согласование производится с коаксиальными кабелями с волновым сопротивлением от 50 до 75 Ом.
Диа.метр трубки, используемой в согласующем устройстве, должен равняться /з-4 Диаметра трубки вибратора.
Параллельное включение соглэсчюшего устройства удлиняет (электрически) вибратор. Это электрическое удлинение вибратора (инд\ ктнь-ная составляющая сопротивления у-образной схемы согласования) может быть скомпенсировано включением во внутренний проводник коаксиального кабеля переменного копдч -агора С (рис, 5-4), Таким способом
улается на резонансной частоте довольно просто получать коэффициент стоячей волны, равный 1.
Таблица 5-2
Размеры у-образной схемы согласования (приблизительпые значения)
Дли[а L трубки Схемы С0ГЛ.1СОВЭ-кнл, см | Расстояние А, см | Максимальное значение емкости переменного конденсатора С, пФ | |
Металлический хомутик между вибратором и согласующим устройством делается подвижным и при регулировке переменного конденса-тора перемещается до тех пор, пока КСВ в коаксиальном кабеле не достигает минимума. Незначительно изменяя емкость конденсатора, удается устранить остаточные стоячие волны.
Улучшенная схема у-образного устройства согласования известна под названием £2-образнои схемы согласования. Особенно часто она применяется в коротковолновом диапазоне, так как регулировка при
Коротказа/иькающая Q \ перемычка
60-75 Ом
Рис. 5-5. £2-образная схема согласования для антенн типа «волновой канал».
помощи передвигающегося хомутика затруднена (учитывая, что антенна располагается на высокой и механически не очень прочной мачте)
В Q-образной схеме (рис. 5-5) согласования хомутик крепится постоянно, а вся настройка осуществляется с помощью двух пеоемен-ных конденсаторов, которые крепятся около центра вибратора. В случае необходимости конденсаторы переменной емкости мог\т регулироваться с Земли с помощью временно протянутых шнурков Кроме того, в -образной схеме согласования длина трубки согласующею \ строй-ства в 2 раза меньше по сравнению с у-образным чстройством согласования, что улучшает механическую прочность устройства.
Коиденсатор переме.пюй емкости С, служит (так же, как и в схеме у-образного устройства согласоваия) для компепсацип индуктивной
составляющей полного сопротивления (рис. 5-5). Конденсатор переменной емкости Сг заменяет подвижный хомутик и позволяет быстро и точно согласовать входное сопротивление антенны с волновым сопротивлением коаксиального кабеля.
Данные, приведенные для у-образной схемы согласования, справедливы и для £3-образноЙ схемы согласования, с тем только отличием, что длина L в 2 раза меньше, чем в у-образной схеме. Для дополнительного конденсатора максимальная емкость имеет следующие эначе-
Передана вибратора.
Полоса из изолируюш,его материала
Хомутик из жести
-7"--
Трубка, схемы согласования
Короткозамыкаюш, ая перемычки
Рис. 5-6- Конструкция согласующего устройства.
ния: диапазон Ю м - 20 пФ, диапазон 15 м - 25 пФ, диапазон 20 м - 30 пФ. диапазон 40 м - 50 пФ.
Конденсаторы С] и С. могут иметь простую конструкцию, так как Б точке их подключения к вибратору имеется минимум напряжения. После настройки конденсаторы переменной емкости могут быть заменены конденсаторами постоянной емкости (с воздушной изоляцией, слюдяными, керамическим)! конденсаторами с малым температурным коэффициентом), а также последовательным или параллельным соединением постоянного и подстроечного конденсаторов. В этом случае,
Рис. 5-7. Внешний вид пяти-элементной антенны «волновой канал» с £2-образной схемой согласования.
естественно, отпадает необходимость в точном измерении значения
емкости переменного конденсатора после настройки, но при этом требуется осуществлять подстройку схемы подстроечным конденсатором.
Конденсаторы переменной или постоянной емкости заключаются во влагонепроницаемую коробку. .Механическое крепление устройства согласования в точке питания антенны изготовляется или из изолятора, или из полосы изолирующего материала, как показано на рис. 5-6. Практическое оформление £2-образной схемы согласования для пятиэле-ментной антенны «волновой канал» показано на рис. 5-7.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [ 20 ] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52