 |
 |
 |
 |
Ёолповое со11ротивле1ше 340 Ом {1 - V240-480)- Они могут быть изготовлены из алюминиевой трубки диаметром 6 мл, при"ем расстояние между центрами ггроводников должно равняться 51 мм (отношение
Рис. 10-50. Двухэтажная антенна «волновой канал» с увеличенной длиной несущей траверсы «7 элементов над 7 элементами» D16EK.
I : 8,5). На рис, 10-50 изображена антенна «волновой канал» с удлиненной несущей траверсой с семью элементами в каждой плоскости, изготовленная радиолюбителем DL6EK.
)-13. Антенна HB9CV для диапазона УКВ
Антенна HB9CV, описанная в § 2-22, может с успехом нрименяТьсй Т-акже и в диапазоне УКВ.
Большим прсимушеством такой Чительно меньшем расходе констру
7040
:Рис. 10-51. Антенна HB9CV для .диапазона УКВ
ментами, всегда были лучше, •лельных элементов.
антенны яьл!.ется то, что при зна-ктивных материалов и небольших размерах ее коэффициент усиления равен коэффициенту усиления четырсхэлементной антенны типа «волновой канал»- По этой причине эта антенна особенно подходит для работы в диапазоне 2 м в полевых условиях.
На рис. 10-51 изобралена антенна Н B9CV для диапазона 2 м.
След\ ет отметить, что дополнительные директоры не дают увеличения усиления и результаты, получаемые с антенной HB9CV с двумя эле-]ем при подключении дополни-
Глава одиннадцатая
СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ АНТЕНН
ДЛЯ ДИАПАЗОНОВ УКВ И ДЕЦИМЕТРОВЫХ ВОЛН
Кроме антенн типа «волновой канал» и многовибраторных имеется много других конструкций антенн. Основное требование, предъявляемое
Элемент крепления к мачте из изоляционного материала
Точтпатания 240Ом, изолированные от мачты
Рис. 11-1. Многодиапазонная V-образная антенна для диапазонов 50, 144 и 220 МГц.
а - общий вид: б - схема элемента антенны
К ЭТИМ антеннам, заключается в том, чтобы они обеспечивали удовлетворительную работу в нескольких диапазонах УКВ. Типичная конструкция одной из таких антенн изображена на рис. 1Ы.
И-1. Многоэтажная V-образная антенна для трех диапазонов УКВ
Эта MHOi одиапазонная антенна работает в диапазоне б м (1-й телевизионный канал МККР) с коэффициентом усиления около 7 дБ при незначительной фокусировке из.(учения в горизонтальной плоскости. Обратное затухание при этом равняется приблизительно 10 дБ. В диапазоне 2 м коэффициент усиления увеличивается до 12 дБ, а обратное затухание до 18 дБ. При использовании антенны в диапазоне 220 МГц вследствие широкополосности антенной системы возможен прием большей части телевизионного диапазона частот 174-230 МГц; при этом коэффициент усиления в высокочастотном конце диапазона равняется Приблизительно !3 дБ (12-й канал .МККР)- Для диапазона 50 и 144 МГц входное сопротивление равняется 240 Ом. а диапазон 220 МГц - приблизительно 170 Ом.
Если длина линии питания не превышает 20 м, антенна может питаться на всех диапазонах по ленточно\гу кабелю УКВ с волновым сопротивлением 240 Ом без значительных потерь мощности. Рассматриваемая
антенная система может с успехом применяться И в диапазотге 70 см при питаггии ее по настроенной линии питания.
Принцип действия антенны. Четыре элемента, согнутых под углом 90, для самой низкой рабочей частоты имеют длину 2Я/4, т. е. представляют собой простейшие угловые вибраторы, питаемые в точках пучности тока. В диапазоне 144 МГц длина А каждой стороны угловой антенны уже равняется ЗХ/4 и гаким образом элемент антенны в этом случае уже представляет собой короткую V-образную антенну. Так как длина стороны угла равняется нечетному числу длины волны, то в этом случае точки питания находятся в пучности тока. Для частоты 220 МГц длина углового вибратора равняется 2,5 и следовательно, на каждую сторону диполя приходится 5А./4. В этом случае питание происходит в точках пучности тока. В каждой горизонтальной плоскости расположено по два угловых вибратора, которые соединены между собой отрезком двухпроводной линии, имеющей длину Я/4 (3/4Я или 5/4Я). Линии, имеюшие такую длину, кроме трансформации сопротивления поворачивают фазу на 90. Таким образом, возбуждение обоих вибраторов происходит со сдвигом 90* и. Следовательно, такая антенна излучает только в одном направлении, т. е. в каждой плоскости имеется излучатель и активный рефлектор. Обе плоскости антенны располагаются на расстоянии Я/3 друг над другом (при частоте 50 МГц); в диапазоне 2 м расстояние между плоскостями равняется почти 1Я, а в диапазоне 220 МГц - около 1,5 Я. Эти размеры могут быть изменены без особых ослож!(ений, если того требуют конструктивные соображения. Однако во всех случаях длина линии С должна оставаться без изменений, так как здесь речь идет о параллельном соединении двух четвертьволновых трансформаторов, которые трансформирую г входное сопротивление каждого этажа к входному сопротивлению всей антенной системы, равному 240 Ом.
Размеры антенны. Длина стороны излучателя .4 170 см. Длина двухпроводных соединительных линий из металлических трубок В !58 см; диаметр трубок В 10 мм. Расстояние от центра до центра проводников 62 мм. Длина двухпроводных линий С 145 см; диаметр провода С 6 ым; расстояние между центрами проводов С 100 мм, Для линий С можно использовать провода, имеющие и другой диаметр, но при этом следует соблюдать отношение диаметра к расстоянию между проводниками, равное 1 : 16,5.
Все приведенные размеры антенны, а также и угол сгиба вибраторов 90 в данном случае определяются требованиями удовлетворительной работы этой антенны на нескольких диапазонах.
U-2. Упрощенная рупорная антенна
Описьшаемая ниже широкополосная плоскостная антенна особенно пригодна для приема всего спектра частот УКВ с относительно хорошим коэффициенто.м усиления, причем в случае упрошенной рупорной антенны речь идет не об излучателе, который имеет резко выраженные резонансные качества, а о существенно широкополосном виде антенны. Именно начиная с частоты 50 МГц и выше до дециметрового диапазона происходит постепенное \ аелнчение коэффициента усиления антенны без проявления каких-либо резонансных свойств. На рис, Н-2 изображена описываемая широкополосная плоскостная антенна со всеми необходимыми конструктивными размерами
Как видно из рис. 11 -2, 6, речь в данном случае идет о двух равносторонних треугольниках, стороны которых равны 2,45 м. Вершины
треугольников располагаются на близком расстоянии друг от друга в точках XX. Как показано на рис. И-2, б плоскости обоих треугольников располагаются под углом 60 по отношению друг к другу и направление основного излучения соответствует биссектрисе этого угла.
В конструкции, предложенной DL1FQ, треугольные рамы были изготовлены их железных трубок и на них была натянута оцинкованная металлическая сетка с раз.чером ячеек 20 мм. На рис 11-2, в показано, каки.м образом крепится эта довольно громоздкая конструкция. На
Оттяжки из нейлона
Деревяичый каркас с июмягрорами
г05МГщ ф 300 МГ(
Рис. И-2. Упрощенная рупорная антенна.
а - вид спереди; б - вид сверху; в - конструкция антенны; е - диаграммы направленности для различных частот
рис. 11-2, г изображены диаграммы направленности излучения антенны и указаны получаемые коэффициенты усиления, измеренные DLIFQ. На частоте 60 ЙГц диаграмма излучения почти круговая, но все же и в этом случае три основных лепестка диаграммы направленности дают достаточ[Ю большой коэффициент усиления (1 дБ). В диапазоне УКВ радиовешэтетьных станций (90 .МГц) в направлении основного излучения коэффициент усиления равняется 6 дБ, но в то же время диаграмма направленности имеет два резко выраженных минимума в направлении обратного изл\чения. В этом случае можно рассчитывать на удовлетворительное количество приема в секторе 300",
Наибольшее усиление (16 дБ) достигается в диапазоне 2 м. При этом ширина ос[ЮВНого лепестка еще относительно велика, а обратное затухание уже достаточно велико. Теоретически в диапазоне частот от 202 до 300 МГц коэффициент усиления должен постоянно увеличиваться,
Однако нз практике, напротив, наблюдается уменьшение коэффициента усиления по напряжению, что является, очевидно, следствием использования оцинкованной проволоки. Так как цинк является относительно плохим проводником, то на высоких частотах потери от поверхностного эффекта резко возрастают и, кроме того, в диапазоне дециметровых волн размер ячеек металлической сетки, очевидно слишком велик. Поэтому
надо полагать, что применение частой медной проволочной сетки даст результаты, подтверждающие теорию.
Длина стороны треуголь-но" рамы 2,45 м (как видно из диаграмм направленности) Я1!ляе1-ся оптимальной, но, конечно, ее люжно и изменить. Например, если тре-бу.тся иметь почти круговую диаграмму направленности (для УКВ радиовещания), то длина стороны треугольника выбирается равной 1,65 м, При этом в диапазоне 2 м можно рассчитывать еще на вполне приемлемый коэффициент усиления.
На рис. 11-3 показана сконструированная DL6MH упрощенная рупорная антенна, которая, как видно из рисунка, изготовлена из металлических трубок длиной 3 м.
От точек питания антенны веерообразно расходится по 16 металлических трубок в каждой плоскости диаметром 8 мм каждая. Такая антенна особенно успеш1Ю применяется в качестве приемной аитегпы радиове-ии1тель1!ых станций УКВ и 1-го телевизионного канала (41 -G8 МГц). В диапазоне 2 м по своим электрическим параметрам она эквивалентна двенадцатиэлементной многовибраторной антенне, но в диапазоне 70 см полиостью неработоспособна. Это последнее обстоятельство объясняется тем. что для диапазона дециметровых волн расстояние между веерообразно расходящи.мися трубками слишком велико.
У рупорной антенны с угло.м раскрыва 60" соотношение между наибольшей рабочей длиной волны и длиной стороны треугольной рамы равняется 2 ; 1; например, если антенна имеет сторону, равную 3,00 м, то самая низкая частота, на которой антенна работает удовлетворительно, равняется 50 МГц (6,00 ч). Теоретически коэффициент усиления этой
Рис. ii-3. Рупорная антенна ОХ-бМЯ.
антенны должен увеличиваться па более высоких частотах следующим образом:
1 50 | 1 20 | ||||||
Частота, МГц ...... | |||||||
Коэффициент \-силения, | |||||||
дБ.......:..... | 13,0 | 1j,5 | l7,5 | 19,0 |
Сопротивление излучения в точках XX при самой низкой рабочей частоте равняется 300 Ом и с увеличением частоты увеличивается до 380 Ом. Наиболее подходящей линией питания является двухпроводная линия с воздушной изоляцией и волновым сопротивлением 370 Ом. При небольших длинах линии питания можно, не боясь увеличения потерь, использовать обычный ленточный кабель УКВ.
При использовании ру норной антенны в качестве передающей следует учитывать, что вследствие ее широкополосности все высшие гармоники, имеющиеся в контуре усилителя мощности, будут излучаться, соответственно усиливаясь антенной. Поэтому следует обратить особое внимание на подавление высших гармоник.
11-3. Широкополосный вибратор
На рис. 11-4 изображена одна из простейших широкополосных антенн - широкополосный вибратор.
Эта конструкция особенно пригодна для диапазона дециметровых волн. В данном случае речь идет о волновом вибраторе, который, благодаря тому что его элементы расширяются на концах, обладает чрезвычайно большой полосой пропускания. Из-за
краевого
усиленного емкостного
влияния эффекта
Рис. 11-4. Широкополосный вибратор.
?А 7S 2 2 26 30 32 Угол раскрыВа, aг град.
Рис. 11-5. Входное сопротивление широкополосного вибратора в зависимости от угла раскрыва.
общая длина антенны равняется только 0.75 Х. Входное сопротивление зависит от угла а (рис. 11-5).
Например. при угле п равтюм 30 антенна может быть точно согласована с линией питания с волновым сопротивлением 240 Ом. Иногда широкополосные вибраторы располагают друг над другом. Однако при этом нельзя использовать описанные выше трансформирующие схемы вследствие их сильной частотной зависимости. Поэтому в случае расположения широкополосных диполей друг над другом их входное сопро-
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