При рассмотрении вопроса о
целесообразности применения той или иной конструкции антенны в нижней
части декаметрового диапазона, необходимо в первую очередь рассмотреть
пути распространения радиоволн этого диапазона. Простые ненаправленные
антенны излучают часть электромагнитной энергии вдоль земной
поверхности (т.н. земные или поверхностные лучи), а часть энергии — под
различными углами возвышения (т.н. пространственные лучи). При крутых
углах возвышения пространственный луч проходит в ионосфере сравнительно
небольшое расстояние, и заметная доля энергии возвращается на землю.
Фаза отраженного луча зависит от многих
факторов, имеющих случайный характер, поэтому, складываясь у
поверхности Земли с земным лучом, отраженный луч вызывает увеличение
или уменьшение напряженности поля в месте приема. В диапазоне 160 м
максимум замираний сигнала наблюдается в радиусе 50...
100 км от радиостанции, вследствие чего прием в этой зоне неустойчив.
Для предотвращения замираний в ближней зоне, применяемые антенны должны
иметь слабое излучение в вертикальном направлении.
Для получения наибольшей интенсивности
излучения высота антенны должна быть возможно большей, а для того чтобы
антенна была резонансной и имела хороший КПД, ее размеры должны
приближаться к 0.25l
, что для диапазона 160 м нелегко реализовать в любительских условиях. В результате,
многим коротковолновикам в этом
диапазоне приходится работать на укороченные антенны, запитанные через
удлинительные катушки. Сопротивление излучения и КПД такой антенны
оказываются низкими. При малом сопротивлении излучения резонансная
характеристика антенны очень остра, и антенна становится очень
критичной в настройке, а введение элементов настройки приводит к
увеличению потерь и снижению КПД.
Вместо установки катушки
индуктивности можно увеличить длину антенны до резонансной, изогнув
часть ее полотна под углом 90°. В результате получится Г- или
Т-образная антенна.
Рис.1.
Общая длина провода Г-образной антенны
равна четверти длины волны. Эффективность вертикальных Г-образных
антенн можно улучшить, уменьшив излучение горизонтальной части. Это
достигается тем, что провод изгибается так, чтобы образовались близкие
участки с противоположным направлением тока. Чем больше взять согнутых
секций, тем меньше они будут излучать. Одновременно сокращается
протяженность горизонтальной части антенны (рис.1).
Иногда для улучшения распределения тока
в вертикальной части антенны на ее конце создают сосредоточенную
емкость в виде "зонта". Однако антенна с сосредоточенной емкостью более
критична в настройке, чем Г-образная, и мало пригодна для работы на
нескольких диапазонах.
Если вертикальную антенну расположить
так, чтобы ее нижний конец касался земли, она образует вместе со своим
зеркальным изображением замкнутый симметричный вибратор, резонансная
длина которого в 2 раза длиннее его геометрической высоты. Поэтому
заземленную антенну называют четвертьволновым вибратором. Сопротивление
излучения четвертьволнового несимметричного вибратора равно половине
сопротивления излучения полуволнового диполя, т.е. примерно 37 Ом. Это
справедливо только в том ” случае, когда земля представляет собой
хороший проводник, однако это не всегда имеет место. Когда земля
обладает плохими проводящими свойствами, изменяются поле излучения
вибратора и сопротивление излучения. Увеличение активного сопротивления
земли приводит к возрастанию потерь во всей излучающей системе,
состоящей из вибратора и земли, уменьшению амплитуды тока, уменьшению
излучаемой мощности и падению КПД антенны.
Особенно большое значение имеет
сопротивление зоны вблизи основания антенны, куда стекаются все токи,
идущие к земле. Теоретические расчеты показывают, что наибольшие потери
имеют место в зоне с радиусом приблизительно в 0,35l
. Сырая почва может рассматриваться как проводник на волнах длиннее 100
м, поэтому для улучшения проводимости в зоне с радиусом 0,35Х применяют
металлизацию земли — расстилают под антенной металлическую сетку или
радиально расходящиеся от основания антенны металлические проводники,
которые для диапазона 160 м могут быть закопаны в землю на глубину
0,5...1 м. Качество заземления улучшается, если радиальные провода
соединяются между собой перемычками. Земля должна быть хорошим
проводником в поверхностном слое, т.е. не следует путать обсуждаемую
конструкцию с заземлением по постоянному току или с заземлением как
грозозащитой.
Если проводник длиной 0.5l
закопать наполовину в землю, чтобы над землей возвышалась только
четверть, КПД такой антенны будет низким, даже если длину проводника,
находящегося в земле, увеличить до нескольких длин волн. Это связано с
тем, что ток с излучаемой части антенны замыкается на проводник в земле
по радиусу и проходит полупроводящий слой земли, имеющий активное
сопротивление на данной частоте. Рост активного сопротивления земли
приводит к возрастанию потерь во всей излучающей системе.
При прохождении переменных электрических
токов по земле имеет место явление, аналогичное поверхностному эффекту
в обычных проводах — сопротивление возрастает с увеличением частоты.
Вывод: четвертьволновые и укороченные четвертьволновые вертикальные
антенны, имеющие низкое сопротивление излучения, должны иметь под собой
землю с хорошей проводимостью. Если отсутствует возможность создания
такого заземления, необходимо увеличить длину излучателя антенны до 0,5l .
При
работе в 160-метровом любительском диапазоне можно рекомендовать
полуволновую антенну, чертеж которой показан на рис.2. Длина
горизонтальной части этой антенны равна четверти длины волны.
Вертикальную часть делают как можно длиннее.
Рис.2.
Если местные условия не позволяют сделать вертикальную часть длиной 0,25l
, ее удлиняют насколько возможно, а оставшуюся часть полотна ведут
вдоль земли к генератору. У такой антенны узел тока находится у
основания, поэтому даже при плохом заземлении потери в ней будут
невелики.
Для увеличения сопротивления излучения четвертьволновых вертикальных
антенн, в качестве излучающего элемента применяют шлейфовый вибратор.
Антенны с большим сопротивлением излучения обладают высоким КПД,
большей полосой пропускания, просты в настройке и регулировке
Как известно, диапазон 160 м наиболее подвержен индустриальным
помехам, поэтому целесообразно применять раздельные антенны на прием и
передачу. В качестве приемной антенны желательно использовать
узкополосные перестраиваемые ферритовые антенны, т.к. улучшить
избирательность и соотношение сигнал-шум другими методами невозможно.
Ферритовая антенна, установленная на поворотном устройстве, позволит
управлять диаграммой направленности, что заметно улучшит качество
приема. Единственная возникающая проблема — это узкополосность
ферритовой антенны. В диапазоне 160 м при добротности контура 200...250
полоса пропускания по уровню 0,7 составит 6...7 кГц. Перестраивать
антенну в пределах диапазона можно при помощи конденсатора переменной
емкости, снабженного микродвигателем и редуктором. Микродвигатель не
должен создавать дополнительные помехи.
Перестройку антенны в пределах
диапазона можно осуществить и дискретно, при помощи реле и набора
конденсаторов постоянной емкости.
Рис.3.
Расширить полосу пропускания ферритовой антенны и повысить
эффективность ее работы, можно применив несколько аналогичных антенн,
которые расположены таким образом друг относительно друга, чтобы между
ними существовала магнитная связь.
При этом достаточно запитать только одну антенну, а остальные будут
расширять полосу пропускания всей системы, и увеличивать уровень
сигнала. На рис. За показана АЧХ одиночной ферритовой антенны, на рис.
Зб — АЧХ двух (или нескольких) таких антенн. Электрическая схема
системы из двух антенн приведена на рис. 4.
В качестве согласующего устройства можно
применить эмиттерный повторитель. Расстояние между торцами ферритовых
стержней влияет на величину связи между антеннами, которая зависит
также и от диаметра и длины применяемых стержней. Примерное расстояние
(20...40 мм) подбирается по виду АЧХ в процессе настройки.
Применяя ферритовую антенну для приема, можно снизить требования к
передающей антенне, т.к. повысить выходную мощность передатчика в
настоящее время — не проблема.
Диапазоны 80 и 40 м также являются проблематичными для установки
антенн с горизонтальной поляризацией, т.к. оптимальная высота подвеса
антенны должна быть не менее 0,5l
. При более низком размещении антенн с горизонтальной поляризацией, они
всегда будут проигрывать антеннам с вертикальной поляризацией. Для
диапазона 80 м четверть длины волны составляет 20 м, что позволяет
реализовать высокоомные антенны с вертикальной поляризацией, например,
четвертьволновой шлейф или "треугольник", а также создавать на базе
таких антенн более сложные системы с переключением диаграммы
направленности и поляризации, адаптируя их к условиям прохождения в
конкретное время.
Рассмотрим, например, простую и популярную у радиолюбителей антенну
"треугольник". Если эта антенна предназначена для работы на одном
диапазоне, целесообразно размещать ее вертикально. Немаловажную роль
играет и форма этой антенны.
Наиболее рациональная — это равносторонний треугольник. Дело в том,
что форма треугольника влияет на усиление, поляризацию и входное
сопротивление антенны.
Рис.5.
На рис.5 изображен классический равносторонний треугольник. При
подключении линии питания к верхнему углу (рис.5а) или к середине
основания треугольника (рис.5б), антенна будет иметь горизонтальную
поляризацию.
Вертикальную поляризацию обеспечивает питание в левом или правом
углах (рис.5в), правда, при этом присутствует небольшая горизонтальная
составляющая. Периметр треугольника равен X, входное сопротивление —
около 120 Ом.
Попробуем уменьшить высоту треугольника, увеличивая верхний угол и уменьшая два нижних (рис.6).
По мере уменьшения высоты будет расти входное сопротивление, и в
конце концов получится полуволновой петлевой вибратор, который имеет
входное сопротивление около 280 Ом.
Рис.6.
Здесь следует отметить, что приближаясь по форме к петлевому
вибратору, проводники на концах вибратора не должны сходиться в одну
точку.
На краях элемента, выполненного
из провода, необходимо поставить распорные вставки, иначе уменьшится
полоса пропускания антенны, изменится распределение тока и появится
реактивная составляющая.
Рис.7.
При увеличении высоты треугольника, увеличивается кросс-поляризация,
падает входное сопротивление, и антенна перестает излучать, превращаясь
в полуволновую двухпроводную линию, закороченную на конце (рис.7).
Немаловажную роль играет высота подвеса антенны над землей. Изменение сопротивления от высоты подвеса показано на рис.8.
Практически, на высотах от 0,2l и выше
входное сопротивление антенны уже не меняется. Входное сопротивление
антенны "треугольник" в определенной степени зависит также и от высоты
мачты, на которой подвешена антенна (рис.9).
Несмотря
на то что между мачтой и антенной существует некоторая развязка по
поляризации, мачта, возбуждаясь, изменяет не только входное
сопротивление антенны, но и искажает диаграмму направленности.
Рис.8.
Так как на низких диапазонах мачта имеет
большую длину и, как правило, собирается из нескольких труб, особое
внимание следует уделить хорошему электрическому контакту в местах
соединения труб. Нарушение контакта, даже при легком покачивании от
ветра, приводит к скачкообразным изменениям входного сопротивления
антенны, а также к возникновению дополнительных помех в режиме приема.
В большей степени это относится к трубам
из алюминиевых сплавов, на которых быстро образуется оксидная пленка,
препятствующая хорошему контакту. Самое ненадежное электрическое
соединение замечено у армейских выдвижных телескопических мачт.
Устранить этот недостаток можно установкой по всей длине мачты провода, закрепленного хомутиками на каждой секции.
Рис.9.
При
низких мачтах лучше всего применять антенны с вертикальной
поляризацией, например, "треугольник", запитанный в левом или правом
нижнем углах.
На рис.10 показано, как изменяется сопротивление антенны
"треугольник", имеющего вертикальную поляризацию, при питании с угла
при разной высоте подвеса относительно земли.
Рис.10.
Антенны с вертикальной поляризацией размещают низко над землей,
лепесток в диаграмме направленности прижат к горизонту, что
способствует проведению дальних радиосвязей.
Питание антенны "треугольник" с вертикальной или горизонтальной
поляризацией осуществляется при помощи согласующего четвертьволнового
трансформатора, выполненного в виде двухпроводной четвертьволновой
линии, закороченной на конце (рис.11).
Такое согласующее устройство несет в себе сразу несколько функций,
являясь трансформатором сопротивлений, симметрирующим устройством и
фильтром ФВЧ (фильтром верхних частот), который защищает вход приемника
от индустриальных помех и от сигналов станций, работающих ниже данного
диапазона.
Входное сопротивление идеальной (без потерь) линии длиной четверть волны и короткозамкнутой на конце бесконечно большое.
В реальной линии потери уменьшают входное сопротивление
короткозамкнутого четвертьволнового отрезка, но в данном случае это не
имеет принципиального значения, т.к. входное сопротивление
четвертьволновой линии, закороченной на конце, на несколько порядков
больше, чем входное сопротивление применяемых антенн.
При выборе расстояния между проводниками учитывают следующие факторы:
- волновое сопротивление двухпроводной линии должно быть не ниже входного сопротивления антенны;
- при малом расстоянии между проводниками растут потери в диэлектрических распорках (особенно в сырую погоду);
- при большом расстоянии между проводниками линия начинает излучать, следовательно, растут потери, связанные с излучением линии.
Обычно расстояние между проводниками выбирается в пределах 60... 120
мм, что соответствует волновому сопротивлению 400...500 Ом. Входное
сопротивление четвертьволнового короткозамкнутого на конце шлейфа будет
определяться нагрузкой, т.е. входным сопротивлением антенны.
Рис.11.
Входное сопротивление антенны
"треугольник" — около 120 Ом, поэтому при подключении антенны к
четвертьволновому трансформатору существует возможность согласования
антенны с линией питания любого волнового сопротивления — от 120 до
нескольких ом. Коаксиальный кабель крепится параллельно любому из
проводников двухпроводной линии от точки "а" до точки "d" (рис.11).
Точку "Ь" (место подключения
коаксиального кабеля) определяют при помощи высокочастотного моста или
с помощью КСВ-метра, проводя измерения и передвигая кабель по
двухпроводной линии. Антенну необходимо настроить в резонанс еще до
подключения четвертьволнового трансформатора. Настройка проводится при
помощи ВЧ-моста, через коаксиальный кабель длиной 0,5l
(или кратной 0,5l
).
При
измерении степени согласования при помощи ВЧ-моста, последний может
показать наличие реактивной составляющей в импедансе антенны. Эту
реактивность можно компенсировать, изменяя длину четвертьволнового
трансформатора, для этого и служит подвижный короткозамыкатель "с".
Длина линии без учета укорочения выбирается равной 0.25l
, что дает возможность, удлиняя или укорачивая в небольших пределах
четвертьволновую линию, компенсировать реактивную составляющую в
импедансе антенны.
Если высота мачты для данного диапазона позволяет поднимать
основание треугольника над землей, это дает возможность реализовать
антенну с переключаемой поляризацией. Для работы с горизонтальной
поляризацией, антенна через реле запитывается через верхний угол с
помощью четвертьволнового трансформатора.
При работе с вертикальной поляризацией, реле в верхнем углу антенны
отключает четвертьволновой трансформатор с кабелем питания и замыкает
между собой левый и правый проводники. Второе реле, расположенное в
левом или правом нижнем углу треугольника, размыкает проводник в углу
антенны и подключает полотно к центральной жиле питающего кабеля.
Варьируя в небольших пределах высоту треугольника относительно земли
и форму треугольника пои запитке через нижний угол, можно осуществить
согласование с фидером без трансформирующих устройств. Если это не
удается сделать, можно установить трансформирующее звено на
сосредоточенных LC-элементах.
Для настройки такой антенны
необходимо сделать несколько измерений ВЧ-мостом в положении запитки
через верхний угол (при горизонтальной поляризации) и при питании через
нижний угол (для работы с вертикальной поляризацией).
Рис.12.
Чтобы не вести от антенны два кабеля, можно применить третье реле
(например, РЭВ-15), которое будет переключать отрезки кабеля, питающие
верхний или нижний углы (рис.12).
Обычно антенна треугольник размещается на одной мачте, оттяжки которой и образуют стороны треугольника.
При использовании четырех оттяжек, целесообразно расположить две
антенны "треугольник" перпендикулярно друг другу, что позволит
переключать диаграмму направленности.
В верхней части мачты устанавливают дополнительные реле, которые
подключают шлейф и кабель то к одному, то к другому треугольнику.
При запитке с угла, фидер питания и провод управления реле закрепляются и проходят по нижней стороне треугольника до середины.
Это необходимо, для того чтобы не нарушалась симметрия антенн при запитке антенны в положении горизонтальной поляризации.
На
базе такой антенны можно создавать более сложные, двух- или
трехэлементные антенны с пассивными элементами "директор — рефлектор" и
с активной запиткой двух идентичных элементов.
Рис.13.
Если позволяет площадь, можно изготовить
антенну типа "зигзаг". Эта антенна представляет собой синфазную решетку
из двух антенн с вертикальной поляризацией (рис.13).
Полотна
антенны крепятся на одной мачте, являясь продолжением оттяжек. Саму
мачту также можно настроить в резонанс, использовав часть оттяжек для
создания емкостной нагрузки (рис.14).
Антенная мачта, даже не будучи
подключенной, является дополнительной пассивной антенной, которая
внесет свой вклад в усиление основной антенны.
Рис.14.
Если ее запитать при помощи гамма-согласования, получится
дополнительная вертикальная антенна с круговой диаграммой
направленности.
Многие радиолюбители применяют антенну "треугольник", рассчитанную
для диапазона 160 м, для работы на нескольких радиолюбительских
диапазонах.
В большинстве случаев полотно антенны располагается параллельно
земле, и лепесток диаграммы направленности направлен под углом 90°,
т.е. в диапазоне 160 м антенна работает неэффективно (только за счет
излучения боковыми лепестками).
С повышением рабочей частоты диаграмма направленности приобретает
многолепестковый характер, количество лепестков в диаграмме и углы, под
которыми происходит излучение, изменяются в зависимости от диапазона.
Основная проблема такой многодиапазонной антенны связана с отсутствием
симметрии и хорошим согласованием на каждом из диапазонов.
Применение широкополосных трансформаторов не обеспечивает полного
согласования на различных диапазонах. Это связано с тем, что отношение
высоты подвеса антенны над землей к длине волны — разное на каждом из
диапазонов. Хотя частоты любительских диапазонов кратные, но при
переходе с диапазона на диапазон сдвигается резонансная частота, в
импедансе антенны появляется реактивная составляющая, которую
необходимо компенсировать.
Наилучшим согласующим устройством в данном случае является
четвертьволновой короткозамкнутый шлейф. Если "треугольник" рассчитан
для работы в диапазоне 160 м и выше, четвертьволновой шлейф должен
иметь длину 40 м, при переходе на диапазон 80 м шлейф при помощи реле
укорачивается до 20 м, и т.д. В зависимости от числа диапазонов, по
длине шлейфа устанавливаются реле, которые закорачивают шлейф в нужном
для каждого из диапазонов месте (рис.15).
Рис.15.
Если работа в диапазоне 160 м не предполагается, общая длина шлейфа может быть 20 м.
Кабель питания крепится к одному из проводников двухпроводной линии,
а точка подключения кабеля для каждого диапазона находится по тому же
принципу, что и для однодиапазонной антенны, которая рассматривалась
ранее.
Единственное отличие в том, что кабель питания состоит из нескольких
отрезков (по числу диапазонов), которые коммутируются при помощи реле.
Рассмотрим пример согласования для двух диапазонов — 3,5 и 7 МГц (рис.16).
Общая длина короткозамкнутого шлейфа для диапазона 3,5 МГц
составляет 20 м (рис. 16а). Реле Р2 подключает центральную жилу
коаксиального кабеля ко второму проводнику двухпроводной линии в той
точке четвертьволнового шлейфа, где соблюдается равенство волнового
сопротивления коаксиального кабеля и сопротивления шлейфа в данном
сечении.
Рис.16а.
Эта точка включения предварительно определяется с помощью
высокочастотного моста или КСВ-метра. При переходе на диапазон 7 МГц
реле РЗ замыкает шлейф на расстоянии 10м (рис.166) от антенны, в
результате чего шлейф укорачивается до четверти длины волны данного
диапазона. Реле Р2 подключается к отрезку кабеля необходимой длины,
удлиняя кабель до новой точки питания.
Для диапазона 7 МГц реле Р1 подключает центральную жилу коаксиального кабеля в точку согласования.
Рис.16б.
Таким образом, можно согласовать антенну с фидером питания для
одного, двух, трех и более диапазонов. Провода управления реле проходят
и крепятся вместе с кабелем по одной стороне двухпроводной линии шлейфа.
Настройка производится поэтапно. Если антенна предназначена для
работы в диапазонах от 160 до 20 м, то сначала настраивают диапазон 20
м, затем: —40, 80 и 160м.
На короткозамкнутый шлейф необходимо поставить несколько
диэлектрических перемычек, чтобы расстояние между проводниками
двухпроводной линии шлейфа было одинаковым по всей длине.
Рис.17.
Шлейф и полотно антенны (рис.17) удобно выполнять из биметалла.
Конструктивные особенности антенн низкочастотных диапазонов.
В
нижней части декаметрового диапазона основной проблемой при размещении,
монтаже и настройке антенн являются их большие габариты. При
относительно малой высоте подвеса, на полотно антенны влияет не только
близость земли, но и все проводящие и полупроводящие предметы и
конструкции, находящиеся близко от антенны — здания, " линии радио- и
электропередач и т.д. Предварительный расчет линейных размеров
вибраторов, как правило, не совпадает с действительными размерами в
каждом конкретном случае, что усложняет настройку антенн.
Проволочные полотна антенн декаметрового
диапазона, имеющие большую протяженность проводников, наиболее
подвержены внешним факторам, - таким как суточные и сезонные перепады
температур, ветровые нагрузки и обледенение.
Обычно длинные проводники расчаливают
при помощи грузов, что обеспечивает постоянное натяжение и
демпфирование при резких порывах ветра. Проблема еще заключается в том,
что согласующее устройство иногда приходится устанавливать наверху
мачты, и при настройке приходится часто подниматься на большую высоту,
что довольно опасно и утомительно.
Рассмотрим на примере простых
однодиапазонных антенн "треугольник" и "квадрат" один из вариантов
"плавающего" крепления полотна антенны, позволяющий при запитке сверху
или с угла все настройки и коррекции производить внизу антенны, на
малой высоте.
Полотно антенны удобно крепить и
расчаливать при помощи шкивов — это дает возможность, передвигая
проводник, изменять положение точки запитки, тем самым, влияя на
входное сопротивление, диаграмму направленности и поляризацию, а также
обеспечивает легкий доступ к точке питания для пайки или установки
согласующих LC-эле-ментов (рис.18).
Рис.18.
Верхние два шкива крепятся к мачте на пластине из диэлектрика,
например, из стеклотекстолита, они должны быть хорошо изолированы от
мачты. Два нижних шкива, которые расположены внизу мачты, изготовлены
из латуни и крепятся к мачте через латунную пластину, которая
обеспечивает хороший электрический контакт между шкивами, а также
контакт шкивов с мачтой.
Верхние и нижние шкивы имеют глубокую канавку глубиной, равной 2...3 диаметрам антенного канатика.
Рис.19.
Два шкива, расположенные в углах треугольника, имеют больший диаметр
и широкую канавку, что позволяет при запитке с левой или правой стороны
вместе с проводником полотна антенны пропускать через шкив и
коаксиальный кабель.
При питании полотна антенны с верхнего угла, как уже рассматривалось
выше, для согласования и симметрирования удобно использовать
четвертьволновой короткозамкнутый шлейф, который может быть образован
проводниками полотна антенны (рис.19).
Обозначения на рисунке:
А — полотно,
В — точка включения коаксиального кабеля,
Е — короткозамыкатель четвертьволнового шлейфа.
Расстояние от точки Е до верхней точки треугольника — 0.25А, это и
есть четвертьволновой шлейф. Например, для диапазона 7 МГц четверть
длины волны составляет 10м, высота треугольника от вершины до точки Е —
10м и от точки Е до основания треугольника - 0,5 м.
Полотно треугольника образовано двумя малыми треугольниками, периметр каждого из которых составляет 31 м.
Периметр большого треугольника, образованного двумя малыми
треугольниками, составляет 42 м, этот размер при настройке антенны в
резонанс корректируется вставками в точках F (рис.19, 21).
Рис.20.
Проводники, образующие полотно антенны, необходимо подготовить согласно чертежу, показанному на рис.20.
На них устанавливается узел крепления коаксиального кабеля, а на концы проводников припаивают клеммы.
Короткозамыкатель четвертьволнового шлейфа изготавливается из латуни и крепится при помощи болтов (рис.22).
Стеклотекстолитовая пластина В сверху имеет пластмассовый козырек,
защищающий место подключения коаксиального кабеля от атмосферных
осадков (рис.20).
На рис.23 показан нижний фрагмент полотна антенны — узел коррекции длины полотен полурамок (для настройки антенны в резонанс).
Каждый узел состоит из двух
латунных пластинок с отверстиями (рис.24), двух отверстий под клеммы
проводников полотна и двух отверстий для временной фиксации полотна при
смене вставок (при помощи капроновых шнуров).
Настройка антенны осуществляется при помощи высокочастотного моста или КСВ-метра.
Коаксиальный кабель, питающий антенну, может быть любого волнового
сопротивления — 50 или 75 Ом, длина его должна составлять 0,5k (или
быть кратной 0.5А), с учетом укорочения.
Рис.21.
Вначале настраивают полотно антенны в резонанс, при этом узел
крепления коаксиального кабеля на четвертьволновом шлейфе находится в
верхней точке четвертьволнового шлейфа.
Короткозамыкатель устанавливают внизу шлейфа, на расстоянии 10 м от вершины антенны.
В этом месте на мачте краской делается реперная отметка, по которой
будет определяться положение короткозамыкателя после перемещения
проводников полотна антенны.
Подключив ВЧ-мост к коаксиальному фидеру, по показаниям прибора определяем резонансную частоту антенны.
Если резонансная частота антенны находится выше или ниже данного
диапазона, удлиняем или укорачиваем проводники левой и правой полурамок
в точках F (рис.21).
Вставки, укорачивающие или
удлиняющие полурамки, при каждой замене должны быть одинаковой длины,
чтобы не нарушать симметрию антенны.
Рис.22.
Например, если вставки первоначально имели длину по одному метру,
при укорочении две вставки должны быть укорочены на одну и ту же
величину (два отрезка по 90 см или 2 отрезка по 80 см и т.д.). Настроив
антенну в резонанс, переходим к согласованию входного сопротивления
антенны с волновым сопротивлением кабеля.
Если ВЧ-мост показал входное сопротивление антенны 120 или 130 Ом, а
кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом, необходимо изменить место
включения кабеля в четвертьволновой шлейф.
Если бы полотно антенны было жестко зафиксировано, для изменения
места включения кабеля в четвертьволновой шлейф пришлось бы отпаивать
кабель от проводников шлейфа, передвигать кабель ниже по шлейфу и
запаивать снова.
Рис.23.
Но так как полотно антенны закреплено через ролики, мы имеем
возможность, взявшись за два проводника шлейфа и потянув их вниз,
переместить точку включения коаксиального кабеля в четвертьволновой
шлейф.
При этом опустится ниже и короткозамыкатель, и шлейф станет длиннее.
Передвигая шлейф, необходимо каждый раз поднимать короткозамыкатель
на шлейфе вверх, устанавливая его против реперной точки на мачте, чтобы
длина шлейфа была всегда равна четверти длины волны.
Передвигая точку включения кабеля
по шлейфу, находим такое положение, при котором входное сопротивление
антенны равно волновому сопротивлению кабеля.
Рис.24.
При настройке может оказаться, что при равенстве сопротивлений
ВЧ-мост показывает наличие в импедансе антенн реактивной составляющей,
которую необходимо компенсировать.
Компенсацию реактивной составляющей осуществляют, передвигая
короткозамыкатель на шлейфе немного выше или ниже реперной точки, тем
самым, укорачивая или удлиняя шлейф, т.е. вводят индуктивность или
емкость.
При настройке антенны с помощью КСВ-метра передвигают точку питания шлейфа по минимуму КСВ.
На рис.25 показан вариант выполнения антенны "одиночный квадрат".
Как и в антенне "треугольник", мы имеем подвижные полотна и плавающий
шлейф, что позволяет проводить плавное согласование сопротивлений от
нуля до входного сопротивления антенны.
Рис.25.
Шкивы, поддерживающие левый и правый углы квадрата, крепятся к оттяжкам мачты. Узел крепления не должен скользить по оттяжке.
Настройка антенны "квадрат" осуществляется по той же методике, что и для антенны "треугольник".
По совокупности параметров наиболее удачной геометрической формой
антенны оказывается квадрат, установленный углом вниз и запитанный
сверху (рис.25).
Нижний угол квадрата может располагаться непосредственно у самой земли.
В. Приходько (EW8AU)
