 |
 |
 |
 |
1)0,53 Х
0,23 X
Точка питаная 50 0м
вибрзтор применяется только в редких случаях, обычно предпочтение отдается согнутому петлевому вибратору.
При расположении нескольких крестообразных вибраторов друг над Другом при сохранении круговой диаграммы направленности достигается увеличение коэффициента усиления за счет фокусировки излучения в вертикальной плоскости. Увеличение коэффициента усиления в значительной мере зависит от расстояния между плоскостями, в которых располагаются отдельные антенны. При расстоянии между двумя этажами 0,5Л коэффициент усиле11ия равняется приблизительно 1,2 дБ
и достигает максималыюго значения 1.4 дБ при расстоянии между этажами 0,б7л Четырехэтажная антенна дает коэффициент усиления 2,5 дБ при расстоянии между этажами 0,5Л, и при оптимальном расстоянии между этажами 0,82А, усиление равняется 3,7 дБ.
Всейаправлеиная антенна «двойная спираль». Хотя антенна «двойная спираль» относится к классу спиральных антенн, однако принцип ее действия отличается от спиральной антенны, описанной в §11-6. Рассматриваемая антенна представляет собой всенаправленный излучатель с горизонтальной поляризацией и с острой диаграммой направленности в вертикальной плоскости. Схематическое изображение антенны «двойная спираль» Приведено на рис. 11-45.
Длина проводника в одном витке равняется 2л, что соответствует диаметру витка 0,63Х. Шаг спирали при этом равняется 0,5Л. Точка питания антенны находится посередине, и в оба направления от нее спираль имеет различную намотку {правовинтовую вверх и левовинтовую вниз или наоборот). На практике наиболее часто половина антенны «двойная спираль» состоит из 5, самое большее 10 витков. Основное излучение происходит в плоскости, перпендикулярной оси антенны, и центральный цилиндрический рефлектор, расположенный на оси антенны, способствует подавлению излучения в направлении оси антенны и фокусировки его в плоскости, перпендикулярной оси антенны. Рефлектор представляет собой полую металлическую трубу, которая располагается внутри спирали и одновременно служит несутоей мачтой антенны.
Так как при увеличении числа витков полоса пропускания антенны значительно уменьшается, обычно число витков в половине антенны не превышает пяти Высота антенны с пятью витками в каждой половине антенны равняется 5л, диаметр рефлектора 0,23л. Коэффициент усиления антенны «двойная спираль» за счет фокусировки излучения в вертикальной плоскости равняется 7дБ, ко в противоположность описанной выше спиральной антенне антенна «двойная спираль» имеет значительно меньшую полосу пропускания. Кабель питания подводится к центральной точке питания внутри рефлектора. Входное сопротивление антенны приблизительно равно 50 Ом,
Рис. 11-45. Антенна «двойная спираль».
Антеина «мальтийский крест». Всенаправленный излучатель, обладающий почти полной симметрией и вследствие этого почти точтто круговой диаграммой направленности, а также позволяющий довольно просто подключить линию питания, представляет собой конструкция антенны в виде мальтийского креста. На рис. 11-46 изображена антенна в виде мальтийского креста и антенна в виде клеверного листа. По принципу действия обе эти антенны ничем не отличаются, но конструкция антенны «мальтийский крест» проше в изготовлении.
-Антенна смальтнйский крест» представляет собой четыре расположенных по отношению друг к другу под углом 90" полуволновых вибратора, между которыми располагаются короткозамкнутые четвертьволновые линии. Изображенные на рисунке стрелками направления токов в вибраторах показывают, что каждый вибратор возбуждается по отношению к противоположному к нему вибратору синфазно, а по отношению к соседнему вибратору - в противофазе. Благодаря такому
„Мальтийский кроет
Клеверный ласт" S)
Рис. 11-46. Элемент антенны в виде мальтийского креста и клеверного листа.
несинфазному возбуждению вибраторов {так же как и в случае крестообразного вибратора) достигается круговая диаграмма направленности в горизонтальной плоскости. Все четвертьволновые линии имеют подвижные замыкающие мостики, которые позволяют добиваться точного резонанса во всех элементах антенны. Вследствие этого размеры внешних полуволновых вибраторов менее критичны, так как всегда можно добиться резонанса, передвигая короткоза-мыкающие мостики. Так как четвертьволновые короткозамкнутые линии представляют собой настроенные линии, то в этом случае их волновое сопротивление не играет никакой роли и ширина разреза, который и образует четвертьволновую линию, выбирается из чисто .механических соображений. Например, на рис. 11-47 ширина разреза равняется 20 мм. Четвертьволновые линии необходимы для получения сдвига фаз между Отдел ьны.ми вибраторами. Необходимо, чтобы короткозамыкающие мостики располагались по возможности симметрично относительно центра антенны, так как перемеш,ение одного замыкающего moctiikb влияет не только ка параметры смежного с ним вибратора, но вследствие взаимосвязи всех вибраторов также оказывает влияние и иа характеристики всех остальных вибраторов. Это обстоятельство позволяет в известных границах изменять диаграмму направленности антенны и положение замыкающих мостиков,
7015
f=452 МГц,
Мачпа из трубки
Р=П5 МГЦ
Рис. И-47. Размегы антенны «мальтийский крест» для диапазон иов 432 и 145 МГц.
Мечта
питания Ц\ 60 Ом
= Припаять
Рис. 11-48. А1ногоэтаЖ1ЭЯ антенна «мальтийский крст? для диапазона 432 МГц (размеры в миллиметрах].
Как мы видели выше, простейшие всенапрзвленные антенны имеют проигрыш в коз(х})ициенте усиления в направлении основного излучения протяженного полуволнового вибратора, равный 3-б дБ (кольцевой вибратор - 6 дБ, крестообразный вибратор - 3 дБ). Антенна же «мальтийский крест» вследствие большого числа образующих ее вибраторов имеет проигрыш в коз(х})Ициенте усиления всего лишь 1 дБ.
Линия питания подключается к одной из четвертьволновьих линий антенны, по длине которой ищется точка, где сопротивление линии соответствует волновому сопротивлению линии питания. Для конструкции антенны, рассчитанной на диапазон 70 см, и волнового сопротивления линии питания 240 Ом эта точка удалена от короткозамыкающего мостика на расстояние 100 см. На рис. 11-47 приведены размеры антенны для диапазонов 70 см и 2 м. Короткозамкнутая лин.ия может быть продолжена до несущей мачты и в точках соединения с ней припаивается к мачте. В качестве проводников для антенны «мальтийский крест» используется 6-мм круглый медный провод; для антенны диапазона 2 м также подходит алюминиевый провод диаметром 8-12 мм.
При расположении нескольких антенн «мальтийский крест» друг над Другом коэффициент усиления всей системы уве.,тичивается. Например, при расположении двух антенн «мальтийский крест» друг над Другом на расстоянии 0,7Х коэффициент усиления равен 4 дБ. На рис. 11-48 изображена такая антенна для диапазона 432 МГц. Соединительная линия длиной 500 мм изготовляется из медного провода диаметром 3 мм, и расстояние между проводниками равняется 20 мм; следовательно, волновое сопротивление этой линии равняется 300 Ом (см. рис. 1-24). Длина соединительной линии не имеет существенного значения, так как эта линия представляет собой не настроен!1ую, а согласованную линию. Точно в центре этой линии подключается короткозамкнутый шлейф, который крепится к несущей мачте антенны (см. эскиз на рис. 11-48). Такая конструкция антенны может питаться по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 60 Ом согласованно и симметрично, как показано па рис. 11-48.
Г,1ава даенадцатая
ВЫБОР НЕОБХОДИМОЙ АНТЕННЫ УКВ
Несмотря на то что почти все конструкции антенн УКВ довольно компактные (их без труда можно смонтировать на крыше), начинающему радиолюбителю не рекомендуется начинать с конструирования сложной антенны с большим числом элементов. Антенна, дающая хорошие результаты, может быть сконструирована самостоятельно только при наличии у радиолюбителя уже достаточно опыта и измерительной аппаратуры. Конструирование же антенн с большим числом элементов в качестве первой антенны для начинающего paдиoлюбитevя обычно не приводит к положителснкн резуль~а"ам
Если не рассматривать специальные виды антенн, то следует сде-тать выбор между многовибраторными антеннами и антеннами «волновой канал» Как видно из сравнения многовибраторных антенн и антенн «волновой канал», проведенного в табл. 10-3, при равных коэффициентах усиления многовибраторные антенны требуют значительно большего расхода материалов, чем антенны «волновой канал». Несмотря на это, Многовибраторные антенны обладают рядом СБОЙстп, которые
де.1ают конструирование этих антенн наиболее целесообразным в ка чс.гве первой антенны начинающего радиолюбителя.
Двенадцатиэлеме!1тная многовибраториая антенна имеет полосу пр > 1\хкания 15 МГц, следовательно, ее можно конструировать по з.фанее задашшьч размерам, не прибегая к дополнительной корректировке ее размеров, так как небольшие неточности в установке резонансных частот элементов, возникающие вследствие неточности соблю-a-iiHsi размеров элементов, не будут сказываться значительно из-за бо.1Ьшой полосы пропускания антенны. Большая ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, равная 60" (по половинной мощности излучения), позволяет осуществлять прием и передачу в широком спектре направлений. Многоэлементные антенны, больший коэффициент усиления которых с первую очередь обусловлен значите.! Ы10н концентрацией излучения в вертикальной плоскости, дают Оч.ибенно хорошие результаты при проведении дальних связей вследствие небольшого вертикального угла возвышения излучения. Многовибраторные антенны очень часто используются и в диапазоне 70 см, особенно в том случае, когда в распоряжении радиолюбителя нет приборов для измерения резонансной частоты элементов аптеины.
В диапазоне УКВ наиболее распространенными являются а1ггснны «волновой канал». Это объясняется тем, что при изготовлении таких антенн расход материалов «на один децибел усиления антенны» значительно меньше, чем в конструкциях многовибраторных антенн. Наиболее целесообразно начинать конструирование антенн «волновой пал» с девятиэлементной антенны. Эта антенна может быть В110следствии легко переделана в двухэтажную антенну «волновой канал».
Очень эффективной антенной является восьмиэлементная двухэтаж-Ш1\ антенна для диапазона 2 м. Она имеет довольно высокий коэффициент усиления, пологий вертикальный угол максимума излучения и относительно широкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости.
Конструирование антенн «волновой канал» с удлиненной несущей траверсой и большим числом элементов следует проводить только при наличии уже достаточного опыта в конструировании антенн и необходимой измерительной аппаратуры.
Глава тринадцатая
СХЕМЫ СВЯЗИ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
С ВЫХОДНЫМИ КАСКАДАМИ ПЕРЕДАТЧИКОВ
Для наиболее полной передачи энергии с выхода передатчика по линии питания к антенне должны соблюдаться следующие два основных условия, а) нагрузка (aiiTenna). пересчитанная ?. еыхсд\ линии передачи, должна гредставл.-ть для генератора .выходной ког-тур передатчика) чисто активное сопротивление без еп-юсткоп" и индуктивной составляющих; б) полное сопротивление нагрузки должно бьль согласовано с полным сопротИБлен;ем генератора
Первое условие выполняется с тех случаях, когда частота настрой ки антенны (нагрузки! точно равна резонансной частоте выходно о контура гередатчика (генератора). Так как между антенной и вы кодным контуром передатчика обычно включается линия передачи,
то она не должна нарушать согласования антенны и выходного контура передатчика. Иными словами, настроенная линия передачи должна быть настроена на ту же частоту, что и антенна с выходным контуром передатчика, а ненастроенная линия передачи должна работать в режиме бегущей волны.
Полное сопротивление выходного контура передатчика обычно равно нескольким тысячам ом, а полное сопротивление настроенной линии может быть или высоким (связь по напряжению), или низким (связь по току). Волновое же сопротивление ненастроенных линий передачи, применяемых в радиолюбительской практике, колеблется от 50 до 600 Ом.
Согласование антенны с линией передачи было уже подробно рассгюгрсно выше, и поэтому в дальнейшем будем считать, что нагрузка (антенна) для катебательного контура выходного каскада передатчика прсдстав-1яет чисто активное сопрогивление, т. е. выполнено условие «а».
/? иазквомиая иазрузка.
U высока-
емкая \агрдзка
Рис. 13-1. Простейший способ связи с антенной.
а - нагрузка высокоомная (связь с антенной по напряжению): б - нагрузка ннзкоомнця (связь с антенной по току и питание антенны по согласованной линии передачи).
Теперь нужно позаботиться о том, чтобы это активное сопротивление было согласовано с сопротивлением генератора.
Простой Способ согласования сопротивления нагрузки с выходным контуром передатчика приведен на рис. 13-1.
Чем ближе к точке А выходного контура, тем больше полное сопротивление, а чем ближе к точке В контура, тем сопротивление меньше (в точке В оно равно 0). Спедовательно, согласование заключается в нахождении такой точки на катушке контура, в которой сопротивление подключенной к нагрузке части контура равнялось бы сопротивлению нагрузки. Максимум отбора энергии из выходного контура определяется по антенному измерительному прибору (измерителю тока), включенному в цепь нагрузки. Однако по показа1Шям этого прибора нельзя судить о величине излучаелюй антенной мощности, так как в зависимости от вида связи показания прибора могут быть очень большими (связь по току) или, наоборот, очгнь низкими (связь по напряжению). Поиведенный способ согласования носит чисто иллюстративный характер, и его ни в коем случае не следует применять на практике, так как при этом происходит излучение всех высших гармоник тока которые имеются в выходном колебательном контуре передатчика
Так как в практике радиолюбителей борьба с помехами телевидению и радиовещанию занимает особо важнее место, в дальнейшем будут описываться только такие слемы связи, которые обеспечивают значк-т&лььое подав-юние нежелателыюг.- и?л учения,
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