 |
 |
 |
 |
Часто длина рефлектора выбирается равной длине излучателя; в этом случае линию выбирают такой длины, чтобы пассивный элемент работал в качестве рефлектора, а с помощью короткозамыкающей перемычки проводят точную настройку. Однако с электрической точки зрения лучше, если рефлектор имеет размеры, несколько превосходящие размеры излучателя; при этом регулировочная линия может быть выбрана очень короткой или может совсем отсутствовать, если размеры рефлектора выбраны такими, что он представляет собой замкнутый квадрат, настроенный на работу в качестве рефлектора. Для того чтобы определить оптимальные размеры рефлектора, в каждом отдельном случае требуется провести много экспериментов, поэтому при описании конструкций антенн «двойной квадрат» будут даваться уже проверенные экспериментально размеры их элементов, не требующие дополнительных корректировок.
В диапазоне коротких волн почти все антенны «двойной квадрата состоят из двух элементов - излучателя (вибратора) и рефлектора. Антенны этого тина, использующие кроме рефлектора еще и директор, не получили распространения, так как незначительное увеличение коэффициента усиления а11тенны не идет ни в какое сравнение с усложнением конструкции и увеличением расхода материалов, необходимых для построения трехэлементной антенны.
Ширина полосы пропускания антенн «двойной квадрат» больше, чем у антенн «вол-новой канал», и перекрывает целиком любительские диапазоны 10, "15 и 20 м при условии, что антенна настроена на середину диапазона. Диаграмма направленности этой антенны, с точки зрения радиолюбителей, также обладает некоторыми преимуществами по сравнению с диаграммой направленности антенны «волновой канал». В горизонтальной плоскости диаграмма направленности имеет относи тельно широкий основной лепесток, излучение в стороны сильно ослаблено, а в обратном направлении имеются два небольших боковых лепестка, величина которых определяется качеством настройки рефлектора. Кроме того, aHTei.Hbi «двойной квадрат» имеют узкую диаграмму направленности в вертикальной плоскости, что определяет преиму-шестЕО этого тина антенны по сравнению с другими антенными системами. Антенну «двойной квадрат» также желательно подвешивать как можно выше над поверхностью Земли, хотя влияние Земли в этом случае сказывается меньше, чем в случае антенны другого типа. Желательно, чтобы точка питания была по крайней мере на высоте Х/2 от поверхности Земли при общей высоте конструкции 1?., при этом влияние Земли практически не ухудшает диаграммы направленности.
Несущая конструкция антенны может быть выполнена в самых разнообразных вариантах. Однодиапазонная антенна «двойной квадрат» для диапазонов Ю и 15 м может иметь деревянную несущую конструкцию из планок и брусков, усиленных железными полосами. Антенна для диапазона 20 м обычно имеет несущую конструкцию, выполненную для уменьшения массы к улучшения ее механической прочности из бамбукоЕых трубок. Различные варианты выполнения несущих конструкции будут описаны в разделе, посвященном много-диапазонным антеннам «двойкой квадрат».
На рис. 2-58 изображена простая конструкция антен;ы «двойной квадрат», стоящего на одной из своих вершин Такая же конструкция может быть использована и для антенны, расположенной на одной из своих сторон. Для увеличения механической прочности антенны исполь-ауются растяжки из синтетических материалов. Если несущая конструкция изготовляется из бамбуковых или синтетических трубок, то
антенный провод может укрепляться на них без изоляторов. В табл. 2-12 приведены размеры антенны «двойной квадрат».
Расстояние между проводниками линии настройки рефлектора некритично и может изменяться от 5 до 15 см. В графе «Длина стороны
ВО-70 Ом
Настроечный шлейф
Рис. 2-58. Конструкция антенны «двойной квадрат». а - вид спереди; б - вид сбоку.
настроенного рефлектора» приведены размеры рефлектора, не требующего дополнительной настройки, т. е. в этом случае рефлектор представляет собой замкнутый квадрат. Диаметр медного одно- или многожильного проводника не имеет в данно.м случае никакого значения с точки зрения влияния на электрические характеристики антенны; из механических соображений он выбирается равным 1,5 мм.
Таблица 2-12 Размеры антенны «двойной квадрат», показанной на рис. 2-58
Диапазон, м | Стороны элементов | Расстояние .4, м | Длина шлейфа рефлектора, м | Длина стороны настроенного рефлектора м | ||
В, м | С, м | 0,20 Я | 0,15 % | |||
2,65 | 2,65 | 2,12 | 1.60 | 0,70 | 2,81 | |
3.55 | 3.55 | 2,83 | 2,12 | 1,00 | 3,75 | |
5,35 | 5,35 | 4,25 | 3,20 | 1,50 | 5,56 | |
Первые конструкции антенны «двойной квадрат» имели элементы, выполненные в виде шлсйфовых проводников При этом входное сопротивление увеличивается по сравнению с однопроводным элементом в 4 раза, незначительно узел и; ива ются коэффициент усиления и полоса пропускания антенны. Радиолюбителем W8RLT был описан такой «двойной квадрат» для диапазона 10 м (рис. 2-59), Общая длина
проводника, расположенного в виде двух витков, равна 2Х, так что длина стороны равна X/i. Питание может осуществляться в режиме бегущей волны по линии, имеющей волновое сопротивление 280 Ом (УКВ кабель). Однако W8RLT предлагает питать антенну по ifa-строенноп линии с волновым сопротивлением от 300 до 600 Ом, Для
Направление излучения
Рнс. 2-59, Антенна «двойной квадрат», предложенная W8RLT.
рефлектора не имеет существенного значения, изготовлен ли он в виде простого квадрата или же в виде шлейфового квадрата, так как отражающее действие его при этом не изменяется. Поэтому более поздние конструкции используют шлейфовый излучатель и обычный рефлектор, В табл. 2-13 приведены все размеры антенны «двойной квадрат», изображенной на рис. 2-59.
Таблица 2-13
Размеры антенны «двойной квадрат» с шлейфовыми элементами
(рис. 2-59)
Дв1ап азон. | Стороны элемента, м | Расстоя- | |||
Расстоя- | Длина шлейфа S. | ||||
ние Л, м | ние Q. м | ||||
2,44 | 2,52 | 1,60 | 0,15 | 0,30-0,50 | |
3.30 | 3,40 | 2,16 | 0,15 | 0,40-0,65 | |
4,88 | 5,04 | 3,20 | 0.20 | 0,70-1,00 | |
Рэсстояшге между проводниками линии настройки регЬлектора можгет быть взято от 10 до 15 см
Пви этом следует отметить, что размеры, приведенные W8RLT, выбраны несколько короче требуемых, что, очевидно, объясняется Питанием антенны по настроенной линии, с помощью которой, как известно, можно в некоторой степени компенсиповать неточность,
донушепную при выборе размеров излучателя. Поэтому размеры, приведенные в табл. 2-13, следует рассматривать только как приблизительные. Рефлектор конструируется в виде простого квадрата, а питание осуществляется с помощью согласованной линии с волновым сопротивлением 300 Ом.
Отличные результаты, получаемые при работе с антенной «двойной квадрат», естественно, привели к созданию целого ряда конструкций, которые в большей или меньшей мере являются развитием принципов, заложенных в основе действия «двойного квадрата».
2-26. Антенна G4ZU
Известным английским коротковолновиком Д. Бирдом G4ZU была предложена антенна, которая по конструктивному выполнению похожа на антенну «двойной квадрат». •
Антенна G4ZU отличается от антенны «двойной квадрат» тем, что ее рамки согнуты под углом 90°, На рис. 2-60, а показан один элемент антенны, у которого согнута та сторона, где производится питание. Такой V-образный элемент имеет почти такую же диаграмму направленности, что и прямой вибратор, однако в направлении рас-крыва коэффициент усиления несколько увеличивается. Для получения горизонтальной поляризации поля питание антенны производится со стороны горизонтальных элементов, причем с этой точки зрения безразлично, производится ли питание сверху или снизу. Согнутый же подобным образом рефлектор (рис 2-60, б) располагается так, чтобы вершины углов обоих элементов антенны находились на расстоянии 25 мм. Конструкция антенны G4ZU показана на рис. 2-60, е. Коэффициент усиления и диаграмма направленности этой антенны мало отличаются от этих же характеристик «двойного квадрата». По данным G4ZU, коэффициент усиления даже на 0,5 дБ больше, чем у «двойного квадрата», при большем обратном ослаблении. Входное сопротивление антенны 60 Ом.
Преимуществом антенны G4ZU является то, что она может быть укреплена на одной несущей мачте, а роль горизонта»1ьных несущих элементов могут играть сами горизонтальные элементы антенны. Вся система очень компактна и имеет незначительное ветровое сопротивление. Антенна G4ZU для диапазона 10 м имеет максимальный размер (радиус) - 1,3 м, для диапазона 15 м - 1,95 м, а диапазона 20 м - окаю 2,6 м. Легкие металлические трубки необходимы только для горизонтальных элементов антенны, имеющих длину л/8, а вертикальные элементы, имеющие длину л/4, могут быть выполнены из !"[роЕода любого диаметра (алюминиевый провод диаметром 2-3 мм) Для этой цели целесообразно использовать провода, изготовленные из того же материала, что и трубчатые элементы антенны, чтобы между ними не возникало электролитической разности потенциалов.
Вибратор питается сверху, а лигия передачи проложен,; внутри по, ой несущей мачты. Изоляторы, на которых крепятся вершины углов элементов к несушей мачте, не обязательно должны обладать высокими диэлектрическими свойства.чи, гак как в этих точках находятся минимумы напряжения. Вполне пригодным для этн\ -leien може быть деревянный изолятор, прокипяченный в параф iне Так как в указанной конструкции в точках крепления элементов антенны к несущей мачте возникают значительные механические напряжения, то несущую мачту обычно наращивают к к ее вершине крепят оттяжки
нз синтетического материала, которые поддерживают горизонтальные элементы антенны и тем самь!м снимают часть нагрузки с точек крепления элементен к несущей мачте.
Точки питания
Направление излучения
Линия питания
Х/З от нзсу{цей Рефлектор
Изоляторы
Шлейф
Рис. 2-50. Антенна G4ZU.
Общая длина элекеитов антенны соответствует длине элемсгоо антенны «двойной кваяртт-- В приведенном выще примере длкп; рефлектора равняется длине вибратора, а касгройка рефлектора производится с помощью двухпроводной линии, имеющей подвижный ко-роткозамыкающин мостчк.
от 0,075 до 0,1л. Средние части горизонтальных элементов антенны соЕнуты под углом 45", и таким образом обе средние точки каждой плоскости антенны крепятся к несущей мачте.
В точке пересечения трубчатых элементов антенны протекает максимальный ток, и поэтому здесь особенно тщательно должно быть выполнено электрическое соединение элементов аптеины. Так как напряжение минимально (узел напряжения), то можно заземлить эгу точку антенны, подсоединив ее электрически к несущей мачте.
Так как в пересекающихся отрезках т])убчатых элементов антенны гока протекают в противофазе, то практически эти отрезки элементов антенны не излучают.
Отличительной чертой ацтепны «швейцарский двойной квадрат* является одновременное непосред-cTBGiiHoe возбуждение вибрагора н рефлектора (рефлектор при этом возбуждается и за счет связи "ерез излучение с вибратором). Такой способ возбуждения приводит к тому, что энергия равномерно распределяется по всем четырем вибраторам и сопротивление и!лучсния в этом случае 30-40 Ом.
Питание антенной системы можно осуществлять как в верх1!ей, так и в нижней плоскости. Сим.метричная линия питания может бытъ согласована с помощью двойеюн Т-образнон схемы (рис. 2-62, а), коаксиальный кабель - с помощью двойной у-образнон схемы согласова-
Несимметрична я схема питания
Рис. 2-61. Антенна «швейцарский двойной квадрат».
Симметрич,ая схема питания
Рис. 2-62. Возбуждение квадрат».
питание антенны «швейцарский двойгоЛ
2-27. Антенна «швейцарский двойной кзадрат;>
Рассматриваемая конструкция антенны -швейцаре кин двойной квадрат» была предложе!: рад1!олюбптелем ИВЭСУ.
Антенна швейцарский двойной квадрат» (рис. 2-61) состоит из двух параллельных квадратов со сторонами л,Ч, расстояние между ними
ния цщс. 2-62, б). Мз рис. 2-62 видно, что оба элемента возбуждаются в противофазе Особенно интересно то, что для получения одностопоа-него изл. чения антенны в данном случае не требуется небольшого сдвига фая от 180", так как в данной конструкции он получается непосредственно с самой антенне за счет 5%-ной розницы в линейных размерах обоих квадратов. При этом меньший квадрат является директором, а больший квадрат - реф«текторо.м антенны. При непосредственном
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