 |
 |
 |
 |
10-5. Многовибраторные антенны с рефлекторными решетками
Ре()1Лекторные решетки обычно используются в диапазоне дециметровых воли, так как в диапазоне ультракоротких волн их коистру иро-ваиие затруднительно. Рефлекторная решетка располагается позг1ДИ нзлучаюш.их элементов и должна по крйпей мере на ?./2 но своим .ти-нейным размерам превосходить размеры вибраторов, В противополож-
Рис. 10-2L Восьмиэлсментная миоговнбраториая антенна с рефлекторной решеткой.
ность рефлекторам, выполненным в виде вибраторов, рефлекторная решетка имеет размеры, не зависящие от длины рабочей волшл, и поэтому перед одной и той же решеткой может быть расположено несколько систем излучателей с разными рабочими длинами волн. Так как конструкция рефлекторной решетки из полос жести имеет большое ветровое сопротивление, то обычно се изготовляют из металлической сетки. В этом случае следует только следить, чтобы размер ячеек сетки был не больше чем Я/200, При расстоянии между рефлекторной решеткой и вибраторами 0,65л Достигается максимум усиления антенны, ио при этом несколько ухудшается обратное ослабление, так как при таком расстоянии часть энергии все же -обтекает» рефлекторную решетку и излучается в обратном направлении. Поэтому обычно лтя упрощения механической конструкции и увеличения обратного ослабления расстояние вибраторами делается равным
между рефлектор}1ой решеткой п виираторами делается равным (0,1-0,25)А. При расстоянии 0,20Я входное сопротивление антенны обычно изменяется незначительно, а при его уменьшении быстро уменьшается.
На рис. 10-2J изображена восьмиэлсментная многовибраторная антенна с рефлекторной решеткой DLoMH
Если при использовании настроенного рефлектора в виде вибраторов увеличение коэфсЬициента усиления антенны приблизительно 3 дБ, то при использовании рс-:рлектопной решетки необходн.мых размеров увеличение коэффициента yклeния антенны равно 7 дБ. Еше большее усиление получается при исгользоеании угловых рефлекторных решеток, параболических отражателей и им подобных рефлекторов.
10-6. практические конструкции многовибраторных антенн
Четырехэлементная двухэтажная антенна. Рэссматринземая антенна
собственно не представляет собой многовибраторной антенны, а является всего лишь двумя вибраторами с рефлекторами, расположенными друг над другом на расстоянии Я.2. Антенна коиценгрнрует излучение в вертикаль1[011 и горизонтальной плоскостях и имеет з)Эчителы)ое ослабление в обратном направлении. Теоретический коэффициент усиления равен приблизительно 9 дБ. Однако при работе с такой антенной и диапазоне 2 м измеренное усиление антенны составляло 10 дБ.
1030
dSOMM При диаметре
трубок 12 мм
Х-точки Крепления антенны (могут Sbimb заземлены)
Линия передачи 20 Ом
-Z =200 Ом
рис. 10-22. Четыреха-тементная антенна для диапазона 2 м.
Эскиз конструкции такой антенны с необходимыми размерами приведен на рис. 10-22.
Рефлекторы несколько длиннее, чем расчетные (158 000 ) расстояние межд\ рефлекторами и вибраторами 0,15л для достижения наибольшего коэ!х])нциелта усиления. Вследствие этого входное сопротивление каждого йзтажа» приблизительно 25 0\i 11сходл из удобства кон-cтpкuин. во б\ждаемые элементы не разрывают посередине а крепят к металлической не\шеи конструкции (так же как и рефлекторы). Т-образные цетЕн подбираются с таким расчетом чтобы их входное сопрптивле;1ие было 200 Ом. Соединительная линия изготовленная нч двух параллельных металлических трубок, представляет собой два четвертьволнОБЫ.х трансформатора, которые параллельно соединяются в точках АА. Для предыдущего примера их размеры гыбирзют такими, чтобы трансформировать сопротивление 200 Ом в сопротивление 480 Ом
Гис. 10-23 Четырекэлеиентные антенны.
KiT-нп!,/""" "лРчзованная чотыре.хэлемеитиа я ангення б - г.р-тц. кал-но пoля;>l,зoвaн:э;l четырехьлементная антенна в - -[агГ-ма ч гн вленпосн гор;и го.пзо.ьС.Т , лоско:
D вертикали пГоса оРэонталыю полярн,о,а.,.ои а;,тен»ь.
(удвоенное сопротивление в точках XX), и волновое сопротивление четвертьволнового трансформатора вычисляется по известной формуле;
2тр-К200- 480=310 Ом.
В эталонной антенне трансформаторы были изготовлены из легких металлических трубок диаметром 12 мм и расстояние между це1гтрами трубок равнялось 80 мм. Если для конструкции используются мета.1ли-ческие трубки, имеющие размеры, отличные от приведенных Bbmje. то в этом случае расстояние между центрами трубок, необходимое дл." обеспечения волнового сопротивления 310 Ом, определяется по rpd-фику на рис. 1-24. Так как сопротивление в точках XX 240 Ом, то антенна может непосредственно питаться по ленточному кабелю УКВ. В качестве линии передачи может быть применен и коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 60 Ом, если он подсоединяется к точкам XX через /2 петлю, которая одновременно трансформирует сопротивление и симметрирует коаксиальный кабель (см. рис. 1-57). Изображение этой простой, но очень эфс1:1ективной антенны в горизонтальном и вертикальном положениях, а также ее диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях приведены па рис. 10-23.
Двенадцатиэлементная многовибраторная антеина. Такая антенна состоит из трех волновых вибраторов с рефлекторами, расположенными на расстоянии Я/2 друг над другом. При оптимальном расстоянии между рефлекторами и вибраторами 0,15Х коэффициент усиления антенны 11 дБ, Концентрация излучения в основном происходит в вертикальной плоскости при относительно узком основном лепестке диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Эта антенна особенно широко распространена, так как ее входное сопротивление 240 Ом, что позволяет питать ее непосредственно по ленточному кабелю с таким же волновым сопротивлением. На рис. 10-24 приведен эскиз антенны с необходимыми размерами для диапазона 2 м (в скобках указаны размеры для диапазона 70 см).
Такая многовибраториая антенна при центральном питании имеет полосу пропускания 15 МГц что превосходит полосу любительского диапазона (2" МГц) во много раз. Соедшгительные линии между этажами, предстзвляюшие собой настроенные линии с электрической длиной Х/2, перекрещиваются, поэтому волновое сопротивление этих линий может выбираться в широких пределах, но диаметр проводников этнх линий не должен быть слишком малым, так как в линиях имеются стоячие волны.
Приведенные диаметры элементов антенны желательно сохранить
без изменений, так как входное сопротивление и длина элементов в большой мере зависят от отноше1[ия X/d. Обь1чно в случае, когда КСВ равняется приблизительно 1,5, дополнительной регулировкой расстояния между рефлекторами и вибраторами или просто подключением соответствующего четвертьволнового шлейфа добиваютс-я КСВ приблизительно pasiibLM 1. Элементы антенны обы1Но изготовляются из awюмн-ниевых прутьев или из легких металлических трубок. При этом линии связи также рекомендуется изготовлять из алюминиевых проводников Диаметром 3-6 мм. гак как применение медных проводов привели бы к \ветиченик; KoppoiHH в точках контактов между юедикитель iukh линиями i: элементами антенны. Иногда и элементы и соединительные линии изготовляют из Меди. Во всех случаях рефлекторы изготовляют из алюминиевых трубок.
Z05Q
1020
1020
Вибратор Рефлектор
Рис. 10-24. Двенадцатиэлемент-
ная многовибраторная антенна для диапазонов 2 м и 70 см; диаметр всех элементов 10 м (3.5 мм); сопротивление в точках питания XX равно 240 Ом; усиление антенны более 10,3 дБ.
Линия передача
Рефлектор
Вибратор 920 \П\ 920
1870
рис. 10-25. Несущая конструкция для двенадцатиэлементноЙ многовйбраторной антенны.
а- механически прочная ко!1Струк-ция для диапазона 2 м; б - облегченная конструкция для диапазона 70 см.
Отверстия для
элементов
антенны
Z050
(еэо)
Рефлектор
Для рассматриваемой антенны в качестве несущей конструкции очень часто используют деревянные каркасы из хорошо выдержанной древесины, пропитанной льняной олифой (рис. 10-25).
Шестнадцатиэлемеитиая многовйбраторная антенна. Если к трем этажам двенадцатиэлементноЙ антенны добавить еще один этаж, то получим шестнадцатиэлементную антенну (рис. 10-26). Такая антенна при неизменной пшрине диаграммы направленности в горизонтальной плоскости имеет еще более узкую диаграмму направленности в вертикальной плоскости с вергикальпым углом возвышения около 4°.
Линия связи между вторым и третьим этажами А-В не перекрещивается и образует уже известное нам параллельное соединение двух четвертьволновых трансформаторов. Размеры этой линии критичны, так как в точках XX она осуществляет согласование системы излучателей и линии передачи. Если сопротивление в точках XX составляет, как o6bi4i[0, 240 Ом. то линия связи А - в должна быть изготовлена из проводни ков или трубок с отношением диаметра проводника к расстоянию между провод1шками, равным 1 : 18 (при диаметре проводника 3 мм расстояние между проводниками будет 54 мм). Если питание антенны осуществляется с помощью коаксиального кабеля, то это отношение должно равняться I i 3. Например, если линия связи, как и сами элементы, изготовлена из Ю-мм проводника, то расстояние между центрами проводников соединитель кой линии должно быть 3 мм. Для симметрирования коаксиального кабеля к точкам XX подключают
симметрирующие устройства (см. рис. 1-52-1-56). Кабель и симметри-рующая цепь должны Сыть по возможности рас)юложет1Ь! перпендикулярно плоскости антетшы таким образом, чтобы как можно меньше влиять на линию связи AS. Теоретический коэффициент усиления такой антенны равен 11,0 дБ. Так как расстояние между рефлекторами и вибраторами выбрано оптималь!]Ы.м, то можно рассчитывать на еще большее усиление антенны. Оказания относительно конструкции, сделанные по отношению к двенадцатиэлементноЙ антенне, справедливы и го отношению к шестнадцатиэлементной антенне (рис, !0-21
В рассмотренных Buuie конструкциях антенн расстояние между этажами равнялось }.2 Это требование было необходимым так как линии связи между «этажами» имели фиксирован!} ю дли};, ):.ьпу ю также Я/2. Однако наибольшее усиление многовибраторная антенна имеет в том
Вибратор | ||||
Рефлектор | ||||
Вибратор | ||||
(370) | ||||
1870 (езо) | ||||
Рис. 10-26. Шестнадцэтиэлементная многовибраторная антенна, диаметр d для всех Элементов равен Ю м.м, размер D зависит от размеров линии АВ.
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