 |
 |
 |
 |
антенна может возбуждаться посредством двухпроводной линии с волновым сопротивлением 50-70 Ом без возникновения стоячих волн, PAOLU использовал обычный осветительный провод, имеющий волновое сопротивление такого же порядка. Директор обычно имеет одинаковую с вибратором длину и изготовляется из антенного канатика. Если требуется особенно больщое обратное ослабление, то директор делается на 5"о короче вибратора; при этом входное сопротивление антенной системы несколько увеличивается.
На рис. 2-51 изображена конструкция предложенной антенны. Вибратор и директор изготовляются соответственно для каждого из
Трос для подВеса антенны
Директор
Направление основного излучения
Рис. 2-51. Двухэлементная направленная антенна со сменными элементам и.
диапазонов и на их концах монтируются изоляторы с караб11нами, Резонансная длина, м, определяется по формуле
140,8
f
где / - частота, МГц.
Для диапазона 20 м эта длина 10,00 м, для диапазона 15 м - 6,67 м, а для диапазона 10 м - 5,03 м. Несущая конструкция состоит из двух деревянных планок лтиной 2,20 м, на которых укреплено по 6 крепежных колец. Расстояние между кольцами и А равняется 214 см - они предназначены для подвески элементов для диапазона 20 м. Расстояние между кольцами и равняется 144 см; на них укрепляются элементы диапазона 15 м, и, наконец, расстояние между и Сз составляет 10S см и на них укрепляются элементы антенны для диапазона Ю м. Для тоге чтобы все линии передачи распределялись равномерно между вибратором и директором, межд\ ни.ми в середине укрепляется бамбуковая распоркс, к которой прикрепляется линия передачи. Деревянные планки гсдвеп-иваются с помощью бечевки из синтетического материала на двух опорах. Бечевки следует пропустить через ролики, так чтобы можно бьло быстро сменять вибраторы и директора. Опустив несущую канстр\ кшзю, ;)еобходимо правильно подключить элементы гнтенны для ссответствукяцего дна-
пазона. Можно изменять направление основного максимума излучения
на 180, меняя местами вибратор и директор.
Возможно также вертикальное расположение рассматриваемой антенны, как это показано на рис. 2-41, б. При этом точку подвеса следует выбирать к.к можно выше. Сама антенна в этом случае занимает мало места наслужит направленным излучателем с вертикальной поляризацией поля и вращающейся диаграммой направленности.
Разумеется, для питания этой антенны можно использовать 60-омный коаксиальный кабель, который имеет значительно меньшие потери и менее подвержен воздействию погоды по сравнению с обычным осветительным проводом. При этом следует учитывать, что диаграмма направленности симметричной антенны при питании ее по несимметричной линии передачи несколько «косит».
Рассмотренная антенна, несмотря на то что для смены диапазона ее необходимо опускать и заменять ее элементы, значительно проще в изготовлений, чем rpexifnanaзонная лучевая антенна из металлических трубок, и служит в качестве хорошей направленной антенны при небольших материальных затратах, необходимых для ее изготовления.
2-25. Антенна «двойной квадрат»
Направленная антенна «двойной квадрат» впервые была описана в литературе в 1948 г. и с тех пор продолжает привлекать к себе внимание радиолюбителей.
Антенна «двойной квадрат» (рис. 2-52), имеющая оптимальные размеры, обеспечио.чет коэффициент усиления по отношению к обычному вибратору 8 дБ, что соответствует усилению, даваемому трех-
Рефлентор
BaSpamcp
Иастроч XX j vi ихлеаО: а)
-о >
Настроечный шлейф
Рис. 2-52. Схема антенны «двойной квадрат.
этементной антенной «волновой канал». С практической точки зрения антенне! «двойной квадрат» даже превосходит трехэлементную антенну «волновой канал*, так как имеет большую направленность В вертикальной плоскости и пологий угол вертикального излучения, что особенно важно при установлении дальних связей Антенна «двойной квадрат.> обычно изготовляется из тонкого медного провода или лучше. Hj антенно!п канатика и не требует дорогостоящих металлических труб чатых конструкций Несколько сложнее изготовление несущей конструкции антенны
На рнс, 2-52 изображена схема антенны «двойной квадрат» двул видов, в которых она обычно выполняется. Основным элементом яв-
ляется вибратор в виде проволочного квадрата с длиной стороны Я.4 и обшей длиной 1л, На расстоянии Л от 0,\Х до 0,2Х помещается второй такой же квадрат, снабженный дополнительным четвертьволновым шлейфом, благодаря которому этот элемент антенны действует как рефлектор. Элементы антенны располагаются или вертикально (рис. 2-52, а) или же на одной из сторон квадрата (рис. 2-52, б)- Не изменяя конструкции антенны, перенося точку питания, можно добиться вертикальной или горизонтальной поляризации поля. Обе антенны (рис. 2-52) имеюг горизонтальную поляризацию поля.
Антенна «двойной квадрат» излучает в одном направлении, т. е. обратное излучение сильно ослаблено. Направление основього излучения перпендикулярно плоскости антенны и направлено в сторону от рефлектора к вибратору. Максимальное усиление антенны, как указывают многие авторы, при расположении рефлектора на расстоянии 0,2Х от вибратора лежит в пределах от 10 до 11 дБ (измерения, проведенные радиолюбителем G4ZU при указанных размерах, дали коэффициент усиления 8 дБ).
Входное сопротивление собственно вибратора лежит в пределах 110-120 Ом. При подключении пассивных элементов (рефлекторов или директоров) входное сопротивление в зависимости от расстояния до пассивного элемента уменьшается до 45-75 Ом. Таблица 2-И содержит значения входных сопротивлений и коэффициентов усиления различных видов антенн «двойной квадрат». Приведенные данные получены радиолюбителем W5DQV.
Таблица 2-1!
Вид антенны | Вкодвое сопротивление, Ом | Коэффициент усилении. дБ | |
Собственный вибратор | |||
Вибраюр с рефлектором | (расстоя- | ||
ние 0,1 к) | |||
Вибратор с рефлектором | (расстоя- | ||
ние 0,15 X) | |||
Вибратор с рефлектором | (расстоя- | ||
ние 0,1 Х) | |||
Вибратор с рефлектором | (расстоя- | ||
ние 0;2Х) | |||
Получаемые входные сопротивления антенны позволяют использовать для ее питания обычный коаксиальный кабель, что, как правило, и делается. Следует помнить, что при отсутствии симметрирующего устройства диаграмма направленности антенны несколько перекошена. На этот недостаток, однако, не обращают внимания, так как коэффициент усиления от этого не изменяется, а только несколько ухудшается диаграмма направленности
Для того чтобы гонять, как действует антенна двойной квадрат», необходимо рассмотреть распределение тока по д.;шне вибратора На рис 2-53 показаны четыре примера распределения тока по длине элемента антенны «двойной квадрат», направление тока обозначено стрелками. В точках питания А действуют те же соотношения, что и в случае полуволнового вибратора; вибратор питается в пучности тока, и обе половины его возбуждаются синфазно (стрелки, указываю-
щие направление тока, имеют одинако1юе направление). Во внешних точках В и D расположены узлы тока, и в них происходит изменение направления тока (см. указатели тока). При рассмотрении квадрата, изображенного на рис. 2-53, а и б, видно, что стороны .4 и С возбуждаются синфазно, а стороны В и D - в противофазе. Таким образом, поляризация электрического поля в направлении перпендикуляра к плоскости антенны горизонтальная, так как гор;зонтальные стороны квадрата возбуждаются синфазно. На рис. 2-53. б питание производится со стороны вертикального элемента квадрата и обе вертикальные стороны квадрата возбуждаются синфазно, а горизонтальные стороны - в противофазе; следовательно, в данном случае поляризация поля вертикальная.
При питании антенны «двойной квадрат» в отношении поляризации поля справедливо следующее правило: если питание антенны производится со стороны горизентальЕЮго элемен*а, то поляризация поля горизонтальная, если питание антенны производится со стороны вертикального элемента, то поляризация поля вертикальная.
Рис. 2-53. Распределение тока в элементе антенны «двойной квадрат».
а, в - горизонтальная поляризация: б, г- вертикальная поляризация
Рассуждения о поляризации поля становятся менее наглядными при рассмотрении квадрата, стоящего на одной из своих вершин (рис. 2-53, в и г). Если обозначить направления токов, как показано на рис. 2-54, то становится ясным, что и в этом случае поляризация поля квадрата, стоящего на одной из его вершин, определяется вполне однозначно. Из рис. 2-54 видно, что поля от горизонтальных составляющих тока всех четырех сторон складываются в фазе, а от вертикальных составляющих находятся в противофазе. Отсюда следует, что поле излучения квадрата в этом случае имеет горизонтальную поляризацию.
При питании Б точке В или D поляризация поля вертикальная В середине стороны квадрата, находящейся против точки питания, имеется узел напряжения, и поэтому эта точка может быть заземлена На рис. 2-55 показано несколько вгрупптов питания квадрата с зазеч лением узла напряжения в случае горизонтальной и вертикальной по ляризации. С теоретической точки зрения совершенно безразлично, к какой точке подключать линию питания - к точке А или С в случае горизонт;1Льнон поляризации или к тачке В или D в случае вертикальной поляризации. Место подключения линии питания на практике определяется из констру ктивных соображений. В диапазоне Ь KB обычно используют патностью металлические конструкции, для чего точки Л и С заземляют (рис. 2-56, а и б)
Излучатель антенны «двойной квадрат» можно рассматривать как параллельное включение двух полуволновых вибраторов, расположенных на расстоянии Х/4. Отсюда следует, что «двойной квад-
рат» имеет ярко выраженную направленность в вертикальной плоскости (пологий вертикальный угол излучения).
На практике стремятся так выбрать общую длину питаемого элемента антенны, чтобы он без дополнительных корректировок был настроен на рабочую частоту. В первых публикациях конструкции антенны «двойной квадрат» общая длина проводников питаемого элемента составляла 0,97Я, т. е. учитывался коэффициент укорочения.
Рис. 2-54. Поляризация поля излучения элемента антенны «двойной квадрат».
Рис. 2-55. Схемы заземления элемента антенны «двойной квадрат».
а - горизонтальная поляризация; б - вертикальная поляризация
В последнее время ряд авторов указывает, что резонанс антенны наступает при общей длине излучателя 1,00А~- 1,02Л. Этот факт объясняется тем, что в случае излучателя в виде квадрата не проявляется укорачивающее действие емкостного краевого эффекта, который имеет место на открытых концах прямого вибратора. Для вычисления резонансной длины, м, излучателя антенны «двойной квадрат» в коротковолновом диапазоне справедлива следующая приближенная формула:
. 302
где f- частота, МГц.
Для дополнительных корректировок „тны излучателя дюжно воспользоваться следующим приемом: общая длина проводника вы-
бнрается несколько меньше требуемой и по обе стороны от точек питания включаются изоляторы, которые перекрываются короткозамкнутыми шлейфами, как показано на рис. 2-57, а. Уменьшая или удлиняя шлейфы, добиваются точной настройки излучателя. На рис. 2-57, б изображен этот же способ настройки излучателя, но использующий только один
Рис. 2-56. Согласование элемента антенны «двойной квадрат» с линией передачи с помощью Т- и у-образной схем согласования.
изолятор и один шлейф. Сказанное выше, разумеется, справедливо и по отношению к квадрату, расположенному на одной из своих вершин.
На расстоянии 0,2Л располагается рефлектор. Это расстояние выбрано в результате экспериментов; отклонение от него в обе стороны приводит к уменьшению коэффициента усиления антенны и изменению входного сопротивления. Настройка рефлектора может производиться или по максимальному излучению в прямом направлении, или по минимальному излучению в обратном направлении. Следует
Рис. 2-5/. Шлейфы из проводов, использующиеся для вспомогательной настройки элементов антенны «двойной квадрат».
отметить, что эти настройки не совпадают. Обычно радиолюбители настраивают рефлектор на наибольший коэффициент усиления в прямом направлении. По сравнению с настройкой на максимальный коэффициент усиления в прямом направлении настройка на максимальное обратное ослабление значительно более критична и более резко выражена, поэтому ее следует проводить очень осмотрительно. При некотором уменьшении коэффициента усиления может быть получено обратное ослабление порядка 30 дБ. В качестве элемента настройки почти всегда используется двухпроводная линия с подвижным коротко-замыкаюшим мостиком (рис. 2-52).
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