Запорожец  Издания 

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

пию, такая конструкция совершенно нереальна в коротковолновых диапазонах, так как, например, для волны длиной 80 м наименьшая высота подвеса такого вибратора должна равняться 40 м. Линейные размеры самого излучателя, например антенны «граунд-плэйн», в этом случае равняются 20 м (четвертьволновые излучатели).

Значительно легче получить приблизительно круговую диаграмму с помощью горизонтально рас1юложенных проволочных антенн, специальным образом изменяя их форму. Как видно из рис. 2-70, диаграмма направленности горизонтального вибратора изменяется по мере того, как его половины располагаются под все меньшим углом и при этом восьмерочная диаграмма протяженного вибратора с ее явно выражен-


Рис. 2-70. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости горизонтального углового вибратора.

« - полуволновый вибратор; / - протяженный KI2 вибратор; 2 - 135-градус-ный V2 угловой вибратор; 3 - 90-градусный Х/2 угловой вибратор; 4 - 15-градусный ?,/2 угловой вибратор; б - волновый вибратор: / - протяженный волновый вибратор; 2 - 135-градусный 1 вибратор; 3 - 90-градусный \Х вибратор; 4 - 45-градусный 1К вибратор.

ными Минимумами излучения постепенно изменяется и переходит в более или менее круговую диаграмму направленности. Таким образом, имеется возможность создания углового вибратора, который удовлетворял бы различным требованиям.

Недостатком углового вибратора является то, что чисто круговая диаграмма направленности не может быть получена ни при одном из углов раскрыва. Однако этот недостаток не является существенным, так как в практике радиолюбителей вполне достаточно, чтобы диаграмма направленности не имела явно выраженных минимумов излучения.

Волновый угловой вибратор. Такая простая антенна, как горизонтально расположенный волновый угло130й вибратор, имеет приблизительно крестообразную диаграмму направленности {рис, 2-70, б, 3) и, кроме того, может использоваться во всех диапазонах.

На рис. 2-71 изображен волновый угловой вибратор с углом между составляющими его проводниками, равным 90" Каждая сторона угла имеет длину (л/2) -к ф - коэффициент укорочения), ити ж% ее можно

определить по приближенной формуле

142,5

где / - длина, м; / - частота, МГц.

Если размеры вибратора с углом 90° выбраны для диапазона 40 м, эта же антенна может работать как полуволновый угловой вибратор в диапазоне 80 м и имеет диаграмму направленности, изображенную нз рис. 2-70, о, 5, которая хотя и не является круговой, все же не имеет явно выраженного минимума излучения, как диаграмма напраьленно-


Иастроенная ланая питания


Настроенная линия питания

Рис. 2-71. Волновый угловой вибратор е круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости.

Рис. 2-72. Двухэтажный волновый угловой вибратор.

ств протяженного вибратора. Одновременно эта же антенна может использоваться и в диапазонах 20, 15 и 10 м. В этих случаях основное излучение происходит в направлении раскрыва вибратора. При многсь диапазоннса* использовании этой антенны питание следует осуществлять по настроенной линии питания, а при работе только в одном диапазоне целесосйразнее использовать согласованную линию питания с согласованием при помощи четпертьволнового шлейфа.

Двухэтажный угловой вибратор. В диапазонах 10 и 15 м можно сконструировать антенную систему, состоящую из двух волновых угловых вибраторов, расположенных друг над другом на расстоянии Л/2 к питаемы.ч синфазно. При сохранении круговой горизонтальной диаграммы направленности эта антенная система обладает значитетьно большей направленностью в вертикальной плоскости (рис. 2-72). Ясно, что эта антенна является не чем иным как разновидностью Н-обоаз-ной антенны, каждый нз вибраторов которой расположен под утлом 90°. Размеры излучателей, способы питания и возможность использования этой антенны в качестве многодиапазонной такие Ж, что и у Н-образной антенны, описанной выше.



2-32. Антенна с переключаемой диаграммой направленности

Советскими радиолюбителями UAOCAS и UAOCAQ была предложена модификация антенны G4ZU *, которая без поворотного механизма позволяет излучать энергию в четырех взаимно перпендакуляр-ных направ.Ееннях, что при ширине основного лепестка диаграммы направленности 60-70" (по уровню 0,5) почти не оставляет «мертвых зон».

Пред.1агае\1ая конструкция состоит из антенны G4ZU и коммутирующего устройства на реле (например, от радиостанции РСБ-5,



PS/2 Р; V Направлеииг излучения

, Шлеиц!

•I С 3

Рис. 2-73. Антенна с переключаемой диаграммой направленности,

рис. 2-73, а). Кабель питания антенны и шлейф рефлектора контактами реле Р\-Р подключаются к рамкам по схеме, приведенной на рис. 2-73,6, и управляются реле переключателем В1 (рис, 2-73, в).

Следует учитывать, что проводники, соединяющие элементы с переключающим устройством, входят в длину рамок.

В верхней точке пепесечекия горизонтальных проводников квадратов находятся пучности токов и поэтому для л прощения конструкции горизонтальные элементы рачок можно непосредственно соединить с мачтой Чтобы избежать искажения диаграммы направленности можно применить симметрирующее устройство.

Радио», 1974, № 7, с. 29.

Глава третья

АНТЕННЫ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ

Вибратор, расположенный перпецдику.1Ярно поверхности Земли, имеет круговую диаграмму направленности в горизонтально!! плоскости. Особенно часто такие антенны применяются в тех случаях, когда

нет возможности создания горизонталыго расположенных антенн, занимающих много места.

3-1. Вертикальный четвертьволновый штырь

К.ассической и самой простой формой вертикальноуо излучателя является вертикальный К/А штырь. Эта антенна состоит из вертикально расположенного вибратора, электрическая длина которого равняется V4- Как известно, самая короткая передающая антенна должна иметь длину к/2.

К/4 штырь также является пoлyвoлпoвы.v излучателем; недостающий четвертьволновый отрезок вибратора образуется зеркальным изображением антенны (рис. 3-1, а).


/Яапояжгнт

I \ I -11

Угол излучения

Рис. 3-1. Вертикальный четвертьволновый штырь.

В предположении, что Л/4 штырь расположен над идеально проводящей поверхностью Земли, вертикальный угол излучения и.меет очень небольшое значение (рнс. 3-1, б). Такое излучение особенно необходимо Для перекрытия больших расстояний в коротковолновых любительских диапазонах.

Горизонтальная диаграмма направленности круговая, что особенно удобно, когда нет возможности сконструировать вращающуюся направленную антенну или же смонтировать несколько проволочных направленных излучателей дтя различных напрс18лений. К сожалению, обычно не приходится рассчитывать на идеальную проводимость Земли, поэтому на практике всегда имеются потери в Земле; вследствие этого Еозникают искажения диаграммы направленности.

3-2. Антенна «граунд-ллэйн»

Антенна «граунд-плэйн" представляет собой улучшенный вариант четвертьволнового вертикального штыря. Эта антенна также представляет собой вертикальный четвертьволновый штырь, но в ней роль



экрана играют горизонтально расположенные в основании штыря провода длиной /,/4, натянутые в радиальных направлениях (рис. 3-2).

Эти радиальные четвертьволновые проводники связаны между собой около основания четвертьволнового вертикального штыря, но сам штырь от них изолирован. Как и для других антенн, высота подвеса антенны «граунд-плэйн» должна быть как можно больше. Обычно используют четыре или больше горизонтально расположенных Л/4 проводников, натянутых равномерно во всех направлениях. Следует учитывать, что на их концах имеют место пучности напряжения и, следовательно, радиальные проводники должны быть изолированы на своих концах. Целесообразно использовать белес четырех горизонтальных проводников, в особенности когда антенна расположена невысоко над поверхностью Земли, При расположении горизонтальных проводников Преи.мущественно в каком-либо одном направлении можно получить определенную направленность излучения в горизонтальной плоскости.



Рис. 3-2. Антенна «граунд-плэйн» с радиальными проводниками.

Ленточный кабель произвольной длины

Рис. 3-3. Антеина «граунд-плэйн» с разомкнутой четвертьволновой согласующей линией.

Правильно сконструированная антенна имеет очень небольшой угол вертикального излучения и тем са.иым устраняет недостаток, присущий вертикальному четвертьволновому штырю. Вследствие указанного преимущества эта антенна особенно хорошо работает в качестве антенны, приспособленной для дальних связей, и имеет вследствие значительной концентрации излучения в вертикальной плоскости коэффициент усиления 3 дБ в направлении всех стран света (в предположении, что излучатель имеет тщательно подобранные размеры и согласован с кабелем питания). Недостатком антенны «граунд-плэйн» по сравнению с направленным вибратором является то, что при использовании такой антенны в качестве приемной сигналы будут приниматься с одинаковым усилением со всех направлений, так как эта антенна имеет круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости.

Входное сопротивление антенны «граунд-плэйн» довольно низкое (30 Ом). При питании с помощью стандартного коаксиального кабеля с волновыми сопротивлениями 60-70 Ом качество согласования оказывается очень низким. Иногда для улучшения согласования радиальные проводники располагают не горизонтально, а под углом УбЪ" по отношению к вибратору, т. е. они наклонены вшз. При этом входное сопротивление несколько увеличивается (50 Ом). Но так как волновое сопротивление коаксиального кабеля обычно 60 Ом, го и в этом случае стоячие вотны полностью не устраняются, а преимущество, зэключаю-

щееся в пологом вертикальном излучении, все же частично теряется.

Для пол!юго согласования антенны с коаксиальным кабелем, имеющим волновое сопротивление 60 Ом, радиальные проводники должны быть расположены вертикально вниз, но и в этом случае антенна «граунд-плэйн» превращается в вертикально-расположенный полуЕол11овый вибратор, размеры которого в 2 раза больше вертикальных размеров антенны «граунд-плэйн», а вертикальное излучение происходит под более крутыми углами. Поэтому для согласования антенны с различными линиями передачи целесообразно использовать четвертьсол! овый согласующий шлейф- На рис. 3-3 показана антенна «граунд-плэйн» с разомкнутым четвертьволновым шлейфом.

Ниже описывается очень эффективный способ согласования антеини «граунд-плн» с коаксиальным кабелем,

3-3. Удлиненная антенна «граунд-плэйн»

При увеличении длины вибратора увеличивается также и вх(4днс9 сопротивление антенны «граунд-плэйн». При соответствующем удлинении вибратора можно получить входное сопротивление антенны, которое

допускает точное согласование используемого коаксиального кабеля с антенной. В этом случае, однако, вибратор уже не настроен на pa6Ej-чую частоту, так как он несколько больше необходимых размеров.


Коаксиальный, капель произвольной, длины

Радиальные проводники.

Рис, 3-4. Удлиненная согласованная антенна «граунд-плэйн».

Рис. 3-5. Согласование антенны «граунд-плэйн» с помощью трансформирующей Схемы.

Если Б основание антенны включить конденсатор, имеющий соогвег-ствуюшую е.мкость, то такое электрическое укорочение позволяет снсоа настроить антенну на рабочую частоту. Емкость С может быть выполнена в виде конденсатора переменной емкости простой конструкции, так как в точке его щ{лючения имеется только незначительное напряжение (рис. 3-4). В таот. 3-1 приведены расчетные данные для антенны « гр а у н д- п л э й и *

<Эбычно настроечный конденсатор заключается во влагонепроницаемую коробку и привинчивается к основанию вибратора. Крепежные винты одновременно служат для обеспечения контакта конденсатора с вибратором. Коаксиальный кабель вводится в коробку п его центральная яила припаивается к выводу ротора переменного конденсатора,



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