 |
 |
 |
 |
всегда имеются более или менее ярко выраженные стоячие волны, Помехи, которые дает эта антенна для радиовещания, имеют тот же характер, что и помехи, вызываемые антенной «виндом», хотя при питании антенны по ленточному кабелю с точно известным волновым сопротивлением помехи меньше, чем у антенны «виндомя. Поэтому Да1гную антенну безусловно следует подключать к передатчику через симметричный П-контр.
2-9. Вибратор с кабельной линией передачи
1[м]=
1Ч2500
В диапазоне коротких волн для питания антенн часто применяют коаксиальный кабель. В простейшем случае полуволновый вибратор, входное сопротивление которого, как известно, 70 Ом, может возбуждаться с помощью коаксиального кабеля любой длины (рис. 2-20).
Длина вибратора определяется •по формуле для полуволнового вибратора.
Питание симметричной антенны посредством несимметричного кабеля, как показывает практика, в коротковолновом диапазоне не вызывает нежелательных эффектов, но симметрирование все же жела-TCvibHO и может быть проведено, как показано на рис. !-53 или 1-56.
•Z=60-r70 Ом
Рис. 2-20. Полуволновый вибратор с коаксиальной линией передачи.
2-10. Всеволновая антенна с кабельной линией передачи
На рис. 2-2! изображена всеволновая антенна с кабельной линией передачи, В антенне для каждого диапазона используется отдельный
ЗЭ,ВОм
оо-о-
Рис. 2-2!. МногодиапазоН(1ая антенна с питанием по коаксиальному кабе.по,
полуволновый liHoparop. Преимущесгвом рассматриваемой ачтенны является то, что гштание для всех лизпазонов ведется по одному и
тому же коаксиальному кабелю произвольной длины и сама антенна занимает относительно мало места. Длины проводников, м, для отдельных диапазонов рассчитываются по формуле
142 500
где f- частота, кГц,
Как и для всех других многодг}апазонных антенн, следует обратить особое внимание на фильтрацию высших гармонике помощью П-контура.
2-11. Многодиапазонная антенна W3DZZ
Лногоднапазонная антенна с согласованной кабельной линией передачи, сконструированная радиолюбителем W3DZZ, заслуживает особого внимания. Для радиолюбителей, желающих иметь вседиапа-зонную антенну, эта конструкция безусловно наиболее простая и практичная (рис. 2-22).
Место, необходимое для размещения антенны, небольшее и в диапазонах, в которых проходит большинство дальних связей, можно получить значительнее усиление. При соблюдении указанных размеров дополнительных поправок обычно не требуется. Питание антенны по
6,77м Li 10,07м
10,07м
Рис. 2-22. Многодиапазонная антенна W3DZZ.
коаксиальному кабелю в режиме бегущей волны устраняет также помехи радиовещанию (кабель должен быть по крайней мере на расстоянии 6 м перпендикулярен антенне).
Индуктивность катушек Li и Ц 8,3 мкГ, емкость конденсаторов Cj и Сг 60 пФ. Следовательно, резонансная частота контуров LCi и L2C2 равняется 7050 кГц. Катушки Li и L2 имеют следующие основные Конструктивные данные диаметр катушки 5 см. длина катушки 8 см, число витков 19. Измерение резонансной частоты можно провести с помошьк! выверенного гетеродинного индикатора резонанса (ГИР). Основное внимание следует обратить не на высокуЕО добротность контура, а на его температурную стабильность, так как заградительный контур находящийся на улиие. подвержен воздействию резких изменений температуры, что, естественно, влияет на его резонансную частоту. Поэтому небольшой положительный уход индуктивности следует компенсировать подключением к ней конденсатора с небольшим отрицательным температурным коэффициентом. В большинстве случаев
удовлетворительная температурная компенсация достигается подбором нескольких конденсаторов, имеющих различные теглпсратурьые коэффициенты. При этом, однако, следует всегда помнить, что общая емкость должна быгь 60 пФ. Для того чтобы убедиться в качествен-1ости температурной компенсации, следует прогреть и затем охладить заградительный контур одновременно измеряя его резонансную частоту посредством гетеродинного измерителя резонанса.
Особенно высококачественную катушку можно изготовить из посеребренного медного провода диаметром 2 мм в виде спирали. Конденсатор следует поместить в полистиролсвую трубку, чтобы в i-ee не могла проникнуть влага. Весь заградительный контор целиком следует поместить в защитный кожух из изоляционного материала. Конструкция фильтра-пробки для вседиапазоннои антенны W3DZZ, предложенная радиолюбителем DM2AKN, следующая: длина плексигласового цилиндра 135 мм, внешний диаметр цилиндра 65 мм, число витков 20, диаметр медного провода 1,5 мм, диаметр катушки 50 мм, С= 60 пФ, /рез 7,05 МГц.
Резонансные частоты антенны W3DZZ равняются 3,7; 7,05; 14, 1; 21,2 и 28,4 МГц. На длине волны 60 м антенна работает как полуволновый вибратор. Общая длина провода 33,56 м. Он слишком короток для полуволнового вибратора для волны 80 м, но катушки Li и La 3 данном случае являются удлиненными и резонансная частота приблизительно равна 3700 кГц.
В диапазоне 40 м контур LC действует как заградите.г1ььь:?1 с резонансной частотой 7050 "кГц. Вследствие большого резонансного сопротивления этого контура и качестве излучателя эффективно действуют только оба отрезка полотна антенны по 10,07 м, т. е. и в диапазоне 40 м антенна работает как полуволновый вибратор.
На волне 20 м действующая длина антенны равна 1,5 К на волне 15 м ~ 2,5 К к на волне 10 м - 3,5 %. Для частоты 14 МГц конденсаторы С] и Ci укорачивают электрическую длину антенны, а на частотах 21 и 28 МГц катушки индуктивности Ц и Lj удлиняют электрически антенну для требуемой резонансной частоты. Во всех случаях зажимы питания находятся в пучности тока, и поэтому питание обычно осуществляется по кабелю с низким волноеы.ч сопротивлением 60-75 Ом. При этом коэффициент стоячей волны ни в одном из диапазонов не превышает 2.
Антенна W3DZZ может быть улучшена, если в качестве линии передачи вместо коаксиального кабеля применить симметричную экранированную линию питания (симметричный коаксиальный кабель) с волновым сопротивлением 120 Ом. В этом случае сопротивление излучения в тех дяапазонах, в которых проходит наибольшее количество дальних связей, а именно 20, 15 и 10 м, равняется 120 Ом в, следовательно, при такой линии передачи КСВ с этих диапазонах будет приблизительно равен 1. Коэффициент стоячей волны для дкапазоисз 40 и 80 м при этом обычно не превышает 2.
Как видно из рис. 2-22, кабель питания должен Сыть расположен вертикально к проводу антенны по крайней мере на отрезке 6 м. Хотя кабель может быть любой дли.1ы, так как антенна miter входнсе сопротивление, равное приблизительно волновому сопротивлению линии передачи, все же, как показали практические исследования, наилучшие результаты достигаются, когда электрическая длина передачи равна семи полуволнам частотой 28,4 МГц. (Так как длина волны, соответствующая частоте 2В,4 МГц, равна 10,6 м, а полуволны - 5,3 м, то 7 полуволн равна 37,1 м.) С учетом коэффиднеита укорочения ка-
беля питания геометрическая длина кабеля должна равняться 37,1 X X 0,66=24-49 м. Если этой длины передачи недостаточно, то она может быть увеличена, но при этом ее общая электрическая длина должна равняться нечетному числу полуволи: 9, И, 13 и т. д.
Другим видом антенны W3DZZ является антенна, имеющая общую длину полотна чуть меньше 17 м. Эта антенна используется на частотах 7,!4 и 28 МГп. Отрезки провода антенны, подключаемые к зажимам питания с обеих сторон, равны 5,08 м каждый, затем следуют заградительные контуры и внешние отрезки вибраторов по 3,20 м каждый. Каждый заградительный контур имеет реонаисную частоту 14,1 МГц и состоит из катушки с индуктивностью 4,7 мкГ и конденсатора емкостью 27 пФ. Катушки в диапазоне 40 м действуют как удлинительные и, таким обра-ом, позволяют настроить антенну в полуволновый резонанс, несмотря на малую длину вибратора. В диапазоне 20 м действуют заградительные контуры и, таким образом, внешние отрезки вибратора отключаются, т. е. в этом случае вибратор состоит только из внутренних 0Tpe3K0>i по 5,08 м каждый. В диапазоне 10 м антенна представляет собой вибратор с электрической длиной, равной 2,5Я, и при этом катушки индуктивности заградительных контуров снова действуют как удлинительные.
Питание и сооружение антенны осуществляется так же, как и антенны W3DZZ.
2-12. Многодиапазоиная антенна G5RV
Многодиапазоиная антенна, предложенная радиолюбителем G5RV, получила широкое распространение вследствие простоты конструкции и небольших размеров. Однако не следует возлагать слишком большие надежды на эффективность этой антенны, так как она представляет собой компромиссное решение и
15,55 м
15,55 м
Двдхпрадодмая : линия передача р Z=300 Ом
ZeQ ом
дает усгление, немного превышающее усиление обыкновенного вибратора (только в диапазонах 10 и 15 ы). На рис. 2-23 приведены размеры антенны G5RV. К точкам питания антенны подключен отрезок линии длиной 12,9 м, что на волне 10 м составляет (5 Я/4 [5 Я/4) к]. Волновое сопротивление этой двухпроводной линии некритично и должно находиться вблизи 300 Ом. Вели двухпроводная линия заменяется ленточным кабелем такой же электрической длины, потери в линии питания несколько возрастают.
В диапазоне !0 м антенна имеет длину 6 Я/2 н, следовательно, питание осуществляется в пучности напряжения (высокоомный вход). Линия длиной 5 Я/4 содержит в себе нечетное число Я/4 и как известно, трансформирует большое сопротивление в низкое и наоборот. На нижнем конце линии, таким образом, имеется минимум напряжения (низкое Сопротивление) и при подключении коаксиального кабеля сопротивлением 60 Ом достигается достаточно точное согласование.
В диапа:;оие 15 м длина вибратора равна почти 2Я, согласующая линия имеет при этом длину, несколько большую 3 Я/4 (относительно
Рис. 2-23. Многодиапазонная антенна G5RV.
15 м). Несмотря на это, согласование все же достаточно удовлетворительное.
Для длины волны 20 м обе половины вибратора вместе имеют длину, равную 1,5 X, и, следовательно, в точках питания входное сопротивление антенны небольшое. Так как подключенная к антенне согласующая линия на волне 20 м несколько длиннее Х/2, то при этом имеет место плохое согласование с 60-омным коаксиальным кабелем, выражающееся в увеличении КСВ.
В диапазоне 40 м вибратор слишком длинный, чтобы быть полувол-нсвым, и слишком короткий, чтобы представлять собой волновыи вибратор. В этом диапазоне согласующая линия действует как часть антенны и соответственно удлиняет ее. Такой вынужденный резонанс значительно снижает качество работы антенны в диапазоне 40 м, и в этом случае ее следует рассматривать только как вспомогательную,
В диапазоне 80 м описанная антенна работает еще хуже.
X, 37-. или 4Х антенна в виде длинного провода с питанием на коние. Если длина линии передачи составляет приблизительно 40 м, т. е. 2А,/4 для 80 м, то на всех диапазонах имеет место связь с линией передачи по напряжению. Если же линия передачи имеет длину 20 м, что соответствует Я/4 для 80 м, то на частоте 3,5 МГц имеет место связь по току, а на остальных диапазонах - по напряжению.
Схемы настройки для различных видов связи даны на рис. 2-25, Процедура настройки таких устройств связи с антенной будет подробно описана в гл. !3.
Целесообразно, однако, линию передачи не делать по длине, кратной точно А,/4, так как в этом случае возникают помехи, обусловленные паразитными синфазными волнами относительно земли. При эюм усиливаются помехи радиовещанию и телевидению. Длина линии равная 13,75 м, вполне приемлема для вседиапазоиной антенны, умень-
(Х/-к ила Кратное часло А/2
2-\Ъ, Антенна «цеппелин»
Антенны, питаемые с конца, и, в частности, антенны в виде длинного провода, предназначенные для работы на нескольких диапазонах, часто
питаются с псдющью настроенных линий (рис. 2-24).
Антенна «цеппелин» - это простой полуволновый вибратор, питание которого осуществляется с помощью настроенной двухпроводной линии передачи, подключаемой к его концу.
Один провод линии передачи подключается к вибратору, а другой изолируется от него- Длина линии передачи должна составлять А./4 или быть кратной Я/4. Если длина линии передачи равна 2 Я/4; 4 Я/4; 6 Я/4; и т. д.. т. е. равна четному числу четвертей волны, то на входе и выходе лииив передачи распределение токов и напряжений одинаковое. Если же длина линии передачи равна нечетному числу четвертей волны, т. е, 1 Я/4; ЗЯ/4; 5 ?t/4, то распределение токов и напряжений на входе линии противоположно распределению на выходе.
На конце любого вибратора имеет место пучность напряжения. Если питание вибратора осуществляется по линии длиной 2 Я/4, то на ее нижнем конце также имеется пучность напряжения и в этом случае говорят о связи с линией по напряжению. Если линия передачи имеет длину, равную 1/4 Я (3/4 %, 5/4 Я и т. д.), то при этом соотношение изменяется, и хотя на конце вибратора по-прежнему имеет место пучность, на нижнем конце линии имеется узел няпряжеяия (пучность тока)- При подсоединении линии передачи к передатчику в точках максимума токэ говорят о связи по току
Полуволновая антенна «цеппелин», рассчитанная на волну 80 м, одноврелюннс может служить и широкодиапазонной антенной при не-Ki-орых ограничениях, так как на волне 40 м эта антенна работает как волновая антенна «цеппелин», а на волнах 20, 15 и 10 м - как
рис. 2-24. Антенна «цеппелин».
Кусалип18лю моцности
< -р Ко
1X Ш пФ
KamuuiKo. сдязи "3 витка
Рис. 2-25. Схемы связи настроенной линии передачи с оконечным каскадом передатчика.
о - связь по току; б - свйэь по напряжению. $ - уынверсальная схема связи; е - симметричный П-обраэный фнльтр О
шает указанные помехи и может быть легко настроена в резонанс с помощью устройства настройки антенны-
Многодиапазонная антенна «цеппелин». Антенна, сконструированная на основании приведенных выше соображений, показана на рис 2-26,
(20, 42 м)
(К/2)к или кратное X/2
- - <>оо
CosJiacobaHHa линия передачи
произвольной
длинь
Рис. 2-26, Многодиапазонная антенна «цеппелин».
Рис. 2-27, Вибратор с питанием на конце и согласованной линией г ер еда чи,
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