Антенны любительских радиостанций - Шейко В.П.

Author: Шейко В.П.

Tags: электроника радиотехника радиостанция антенны радиосвязь

Year: 1962

Similar

МРБ 1037. Любительская УКВ радиостанция

МРБ 1052. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн: теория и практика

Антенны

КВ антенны (Сборник радиолюбительских антенн)

Text

В. П . Ш ЕЙ КО
I*
1 ЛЮБИТЕЛЬСКИХ
РАДИОСТАНЦИЙ
издательство дАОьАЛФ
кМоскда • 7962
В. П. Ш Е Й К О
ЛЮБИТЕЛЬСКИХ
РАДИОСТАНЦИЙ
Издательств6 $)0СЯАФ
Москва —1962
Scan AAW
В книге дается популярное изложение основ
антенной техники и приводится описание совре-
менных антенно-фидерных устройств, применяе-
мых в радиолюбительской практике.
Книга рассчитана на радиолюбителей сред-
ней квалификации и радиоспециалистов-практи*
ков.
ПРЕДИСЛОВИЕ
За последние годы советскими и иностранными радиол
Любителями проделана большая экспериментальная ра-
бота по изучению распространения волн любительских
диапазонов и создан ряд новых конструкций КВ и УКВ
антенн. В текущем семилетии особое внимание следует
обратить не только на общий рост числа наших люби*
тельских радиостанций, но и на их техническое совер-
шенствование. Антенная техника в любительской практик
ке должна занять одно из главных мест.
Выбор наилучшего антенного устройства для люби-
тельской радиостанции — один из наиболее сложных во-
просов, который неизбежно возникает у каждого корот-
коволновика и ультракоротковолновика. Правильное ре-
шение его в основном определяет дальнейший успех ра-
боты радиостанции и ее спортивные результаты.
Цель настоящей книги — обобщить и систематизиро-
вать большой материал, накопленный радиолюбителями-
экспериментаторами в области техники современных лю-
бительских антенных устройств.
Вполне понятно, что ограниченный объем книги не
позволяет подробно разобрать физическую сторону про-
цессов и привести современные методы расчета рассмат-
риваемых систем. Поэтому в большинстве случаев автор
ограничился кратким разбором конкретных конструкций
антенн и приведением эмпирических расчетных формул,
что вызвано желанием познакомить читателей с возмож-
но большим числом различных видов антенн, разрабо-
танных для применения на частотах любительских диа-
пазонов.
3
Наиболее полно книга ответит на вопросы молодых
коротковолновиков и ультракоротковолновиков, возни-
кающие при выборе и изготовлении антенн для КВ и
УКВ радиостанций.
Книга рассчитана на читателя, обладающего знанием
основных законов электрорадиотехники и математики в
объеме средней школы.
Автор будет считать стоящую перед ним задачу вы*
полненной, если с помощью приведенных в книге сведе-
ний улучшится качество применяемых в любительской
практике антенно-фидерных устройств для связи на ко»
ротких и ультракоротких волнах, а также для сверхдаль-
него приема телевидения.
Желающих более глубоко познакомиться с физиче»
ской стороной процессов, методами расчета и конструи-
рования антенно-фидерных устройств различного назна»
чения автор отсылает к фундаментальным книгам по
теории и практике антенных устройств. Краткий список
их приведен в конце книги.
Глава первая
ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ
ЭНЕРГИИ
1. Краткие сведения о физических процессах
(в линиях [передачи (высокочастотной энергии
В настоящее время в радиотехнике широко применя-
ются различные типы линий, по которым осуществляется
передача энергии высокочастотных колебаний из одного
места в другое. В зависимости от назначения и рабоче-
го диапазона частот используются однопроводные, сим-
метричные, концентрические или волноводные линии пе-
редачи. При всем конструктивном разнообразии фидер-
ных линий в основе их работы лежит один общий прин-
цип, который рассматривается в теории длинных линий.
В радиотехнике принято называть длинными линиями
электрические линии, длина которых соизмерима с дли-
ной распространяющихся вдоль них волн.
В чем же заключается сущность явлений, происходя-
щих в таких линиях? Если вдоль линии укладывается
небольшая доля волны, то с достаточной степенью точ-
ности можно считать, что в каждый момент времени
напряжение и ток в любой точке линии будут одинако-
выми по величине. Совершенно другая картина наблю*
дается в том случае, если длина линии соизмерима с дли-
ной волны. Тогда оказывается, что ток и напряжение в
двух произвольных точках могут существенно отличать-
ся как по абсолютной величине, так и по знаку. Если
пренебречь потерями, то на основании теории длинных
линий можно записать выражения для мгновенного зна-
чения напряжения и тока на расстоянии X от нагрузки:
Ux = £7Hcosfbc + /p/Hsin[3x,
Ix = /Hcosfbc + y-у sinfbc,
где р — фазовая постоянная линии, равная-^;
Б
iP fc— волновое conpo*
гивление линии, равное
, /£
----------------------------- c.
Рис. 1. Кривые распределения Тут L И С—погонные
тока и напряжения вдоль линии индуктивность и емкость,
т. е. эквивалентная ин-
дуктивность и емкость линии, отнесенная к единице дли-
ны. Легко понять, что мгновенные значения тока и на*
пряжения вдоль линии подчиняются косинусоидальному
закону. При достаточной длине линии могут иметь
место особые точки 1 и 2 (рис. 1), которые соот-
ветствуют короткому замыканию (точки /:/ = /макси
U = 0) или обрыву линии (точки 2: U — £7макси / = #)♦
Естественно, что между этими особыми точками сопро*
гивление линии, пересчитанное ко входу, может изме-
няться от нуля до бесконечности. Если разделить U х на
/ж, то получим выражение для полного входного сопро-
тивления нагрузки от нуля до бесконечности характер
сопротивление ZH, которое в общем виде имеет комплек.
еный характер, что очень часто встречается на прак-
тике:
у ZHcos3x+Jpsin3x = ZH+/ptgftx
вх Р pcos^x4-/ZHsin3x Р p+/ZHtg?x ’
где ZH=/?H+/XH (здесь 7?н—активная составляющая,
Хн —реактивная составляющая полного сопротивле*
ния нагрузки).
Из этой формулы видно, что при изменении сопро*
тивления нагрузки от нуля до бесконечности характер
полного входного сопротивления при постоянной длине
будет изменяться в широких пределах от —оо до + ОО1
т. е. линия может быть эквивалентна любой емкости, чи-
ото активному сопротивлению или любой индуктив-
ности.
На рис. 2 в графической форме показана зависимость
входного сопротивления линии без потерь от длины для
двух крайних случаев, когда сопротивление нагрузки
равно бесконечности (линия разомкнута на конце) —
ось длин А и когда сопротивление нагрузки равно нулю
(короткое замыкание)—о*сь длин Б. В тех точках, в ко-
торых реактивное сопротивление линии становится рав»
6
Рис. 2. Кривые зависимости входно-
го сопротивления и его характера от
длины линии: А — линия разомкнута на
конце; Б — линия замкнута на конце
ным нулю, линия по-
хожа на последовав
тельный колебатель-
ный контур (резо-
нанс напряжений), а
при реактивном со-
противлении, равном
бесконечности, — эк-
ви в а л ентн а п ар а л -
л е л ь ному ко нту р у
(резонанс токов). Из-
меняя длину линии,
можно изменять ча-
сто ту соб ств енн ы х
колебаний, т. е. пе-
рестраивать ее с, од-
но® частоты на дру-
гую, что весьма су-
щественно для полу-
чения нормального режима питания целого ряда ан-
тенн («Цеппелин» и др.).
Еще большее распространение имеют антенны с пита-
нием бегущей волной. Для установления режима бе-
гущей волны вдоль фидера необходимо выполнить ус-
ловия ZH = р = /?н, т. е, нагрузка должна быть чисто
активной и равной по величине волновому сопротивле-
нию линии. Одновременно имеется в виду, что со сто-
роны генератора линия уже согласована. При выполне*
нии указанных условий напряжение в любой точке ли-
нии в данный момент времени записывается с помощью
уравнения:
Ux—UmQos<s> (t— ,
где с скорость света.
Режим бегущей волны характеризуется полным по-
глощением энергии электромагнитной волны в нагрузке
на конце линии, благодаря чему становится невозмож-
ным возникновение отраженных волн, а нагрузка на ге-
нератор будет иметь чисто активный характер. Но на
практике выполнить режим бегущей волны фидера во
всем диапазоне рабочих частот очень сложно. Горазда
чаще приходится сталкиваться со случаем, когда на кон-
7
це линии включена смешанная нагрузка, состоящая из
активного и реактивного сопротивлений. При этом часть
энергии поглощается, а часть отражается от нагрузки и
возвращается назад к генератору. Тогда оказывается,
что в линии одновременно существуют бегущие и стоя*
чие волны, а входное сопротивление имеет комплексный
характер. При наличии отражения от нагрузки напря-
жение в произвольной точке линии представляет собой
сумму двух напряжений со своими фазовыми углами:
,COS<i)|
С/д.— С7д,пад-|- С/д-отр—
где множительр= JH называется коэффициентом от
ражения и показывает, во сколько раз амплитуда
падающей волны больше амплитуды отраженной волны.
Поскольку р является чисто активным сопротивлением^
то коэффициент отражения может стать равным нулю
только при активной нагрузке /?н = р.
Распределение напряжения и тока вдоль линии с бе-
гущей и стоячей волной принято характеризовать коэф’
фициентом стоячей волны (к.с.в.), который равен, отно*
шению С^акс к UMllH или /макс к /мин. В режиме бегущей
волны к.с.в.= 1, а в режиме стоячей волны к.с.в. = оо.
Коэффициент стоячей волны характеризует степень рас*
согласования линии с нагрузкой и может быть записан
в следующем виде:
тг р R ^/макс /макс ^пад~Н £^отр р
С^мин Л<ин С^пад—Цотр ZH
Иными словами, к.с.в. показывает, во сколько раз-
сопротивление нагрузки больше или меньше волнового
сопротивления фидерной линии.
Все изложенные соображения, как уже отмечалось
выше, применимы к линиям без дотерь, что принци’пи*
ально справедливо для относительно коротких линий, а
также линий, работающих в режиме бегущей волны.
Однако и в этом случае потери приводят к постепенному
уменьшению тока и напряжения, что практически при
длине фидера от 10 до 50 м не имеет существенного-
значения для работы любительской радиостанции. Не*
сколько больше влияют потери при работе линии в ре-
жиме стоячей волны, когда амплитуды тока и напряжен
ния на отдельных участках фидера резко возрастают,
Благодаря этому значительно увеличиваются тепловые
8
потери в проводниках и потери
за счет утечек через изолято^
ры. Это, в свою очередь, вызы-
вает уменьшение коэффици-
ента полезного! действия
(,'К.п.д.) всей антенной системы.
Следует остановиться на
чрезвычайно ценном свой-
стве линий, которое заклю-
чается в способности транс-
Рис. 3. Трансформация со-
противления замкнутой лв«
нией
ф о р м и р о в ать conip отивл ен и я.
Благодаря этому имеется возможность какое-либо сопро*
тивление /?, включенное на расстоянии 1\ от конца ли*
нии, заменить эквивалентным ему сопротивлением /?', но
включенным на расстоянии /2, как показано на рис. 3.
Условие эквивалентности сопротивлений R и R' заклю*
чается в том, что мощности, выделяющиеся на них, рав-
ны. Отсюда можно найти:
вх
__п sin2pZ2
где р/ — электрическая длина линии в радианах.
Формулы пересчета широко применяются при рас-
чете согласования и резонансных сопротивлений линий
с потерями.
В антенной практике особенно часто используются
трансформирующие свойства разомкнутой четвертывол*
новой линии. Для такой линии входное сопротивление
сцязано с сопротивлением нагрузки соотношением
ZH • ZBX = р2. Так как волновое сопротивление р имеет
чисто активный характер, то и произведение ZHZBX
также должно быть активным. Понятно, что это может
быть выполнено только в том случае, если характер ре-
активных составляющих полных сопротивлений ZH и ZPJ
будет противоположным. Например, при ZH, имеющем
емкостный характер, входное сопротивление ZBX полу-
чится индуктивного характера. Следовательно, четверть-
волновая линия меняет не только величину, но и харак*
тер трансформируемого сопротивления.
Если нагрузить четвертьволновую разомкнутую ли*
нию чисто активным сопротивлением, то и входное со-
противление будет чисто активным, а величина его ока-
р2
жется равной Из этого соотношения можно
9
fyx
Ртр
р<р
Рис. 4. Схема питания ан*
тенны через согласующий
четвертьволновой отрезок
линии
легко определить требую*
щуюся величину волнового
сопротивления согласующей
линии, включенной как по*
казано на рис. 4:
Ртр-У^Ивх’Рф
Полуволновая разомкну»
тая линия имеет несколько
другие свойства. Она транс-
формирует соп р о тив л ен ие
нагрузки ко входу без изме-
нения его величины и ха-
рактера.
Перечисленные выше
трансформирующие свойст-
ва линий сохраняются без изменений, если их длина бу-
дет увеличена на целое число полуволн.
2. Виды фидерных линий
Как уже отмечалось выше, в зависимости от диапазо-
яа частот для фидеров применяются различные виды ли-
ний. Для работы любительских радиостанций СССР от-
ведены отдельные участки в диапазоне от 3,5 до 435 Мгц.
Поэтому имеет смысл рассмотреть фидерные линии, ко-
торые можно рекомендовать для этих частот.
Конструктивно линии могут выполняться по-разному,
но физическая сущность явлений и расчетные соотноше-
ния остаются постоянными.
На рис. 5 приведены схемы основных видов линий,
широко применяющихся на практике: а—-двухпровод-
ная симметричная линия с воздушной изоляцией; б —
ленточный кабель марки КАТВ; в —симметричный эк-
ранированный кабель; г —двухпроводная линия из
проводов некруглого сечения (лента); д — четырехпро»
водная скрещенная линия; е — однопроводная линия;
^ — коаксиальная линия с воздушной изоляцией; з —•
коаксиальная линия с заполнением; и — двухпроводная
'(двухкоаксиальная) линия в общем экране (РД-15,
РД-16, РД-26).
В радиолюбительской практике обычно приходится
самостоятельно изготовлять Только воздушные линии:
однопроводную, двухпроводную, ленточную и реже четы»
ао
3fC) $
Рис. 5. Схемы фидерных линий различного
типа
рехпроводную. Воздушные высокочастотные линии при*
меняются вплоть до метрового диапазона волн. В этом
диапазоне затухание линии * составляет всего 0,3—
0,5 мнеп/м, но по мере дальнейшего укорачивания дли-
ны волны быстро увеличивается. Кроме того, расстояние
между проводами линии становится сравнимым с длиной
волны, благодаря чему линия начинает интенсивно из-
лучать. Излучение фидерной линии приводит к тому, что
диаграмма направленности антенны искажается, а из-
лучаемая антенной в нужном направлении мощность па-
дает. Именно это ограничивает применение воздушных
линий на высоких частотах.
Воздушные фидерные линии можно разделить на сим-
метричные, у которых оба провода — прямой и обрат-
ный — имеют совершенно одинаковые распределенные
(погонные) параметры, и несимметричные. Оба провода
симметричной линии должны располагаться строго сим-
метрично относительно земли и окружающих предметов.
Несимметричные линии могут иметь различные распреде-
ленные постоянные или несимметричное расположение
относительно земли. Типичным представителем несим»
н
метричной линии является однопроводный фидер, обрат»
ным ироводом которого является земля.
При конструировании линий нагрузочное сопротивле*
ние и величина мощности, передаваемой по фидеру, обыч-
но известны. Поэтому приходится рассчитывать необхо*
димую величину волнового сопротивления, которое мо*
жет быть найдено с помощью приводимых ниже формул.
Волновое сопротивление одиночного провода диамет*
ром d и высотой подвеса над землей h рассчитывается по
формуле:
р= 138 lg^ ом.
При расчете волнового сопротивления однопроводного
фидера необходимо учитывать, что высота его над зем»
лей может все время изменяться. Поэтому волновое со*
противление рассчиты1вает|ся для двух крайних точек —
начала и конца фидера. Кроме того, необходимо будет
так подобрать диаметр провода, чтобы в точке присое»
динения фидера к антенне их сопротивления совпали.
Только в этом случае фидер будет работать в режиме
бегущей волны.
Волновое сопротивление двухпроводной симметричной
линии .может быть найдено по формуле:
где е — диэлектрическая проницаемость изоляции между
проводами, которая для воздуха равна 1, полиэтиленовой
кабельной изоляции — 2,3, полихлорвинила—2,6. Соз*
дать двухпроводную линию с волновым сопротивлением
меньше 150 ом чрезвычайно трудно из-за малого рас*
стояния между проводами. Если все же появляется не»
обходимость в линии с малым сопротивлением, то еле*
дует применить двухпроводную линию из плоских про*
водов. Ее волновое сопротивление .рассчитывается по
фврмуле:'
Р=377|.
Однако необходимо помнить, что формула справед*
лива только при условии Если это условие не
выполняется, то удобно пользоваться графиком, приве*
денным на рис. 6. Иногда с той же целью применяют
12
500
too
ом
'<00
/ а/д
Рис. 6. График для определе-
ния волнового сопротивления
ленточной двухпроводной ли»
НИИ
четыр exnip ов о дну ю скр ещен«
=ную линию, у которой прово-
да, лежащие крест-накрест,
соединены между собой в
начале и конце линии. Бла-
годаря этому симметрия от-
носительно земли у четы*
рехпроводной линии лучше,
чем у двухпроводной. Вол-
новое сопротивление рассчи*
тывается по формуле:
Р= 138 1g -4= • ом.
у 2 “
Кроме воздушных ли-
ний, для передачи высоко-
частотной энергии очень
широкое применение полу-
чили экранированные кабе-
ли. Они имеют ряд существенных преимуществ по срав*
нению с воздушными линиями. Такая линия может быть
полностью защищена от атмосферного влияния и внеш*
них помех. Паразитное излучение у нее отсутствует.
Монтаж и коммутация ее упрощаются.
Кабели изготавливаются самой, различной койструк»
ции, а их изоляция заполняет либо весь объем между
проводами, либо часть его. Для изоляции чаще всего
применяются высококачественные материалы — поли*
этилен или полиизобутилен. Значительно реже, только
для низкочастотных кабелей, применяется специальная
резина. Отечественная промышленность выпускает
большое количество различных типов кабелей в соответ*
ствии с различными областями их применения, которые
могут быть, так же как и воздушные линии, симметрии*
ными и несимметричными (коаксиальными). Однако в
любительской практике имеет смысл использовать толь-
ко некоторые кабели, рассчитанные на малые и средние
мощности. Волновое сопротивление коаксиальной линии
рассчитывается по формуле:
138 , Д
r=yv'%d°*-
Многочисленными исследованиями было доказано,
что коаксиальный кабель обладает максимальной
13
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАИБОЛЕЕ
Марка кабеля Внутренний проводник Изоляция Тип внеш- него про- вод- ника или экра- на Защитная оболочка
конструк- ция диа- метр, мм диа- метр по иао- ля- ции, мм тип изо- ляции тип наруж- ный диаметр или размер, мм
РК-6 7X0,85 2,55 9,2 И-1 МО 01 12,4
РК-19 1 Х0,68 0,68 2,4 И-1 МО 01 4,2
РК-28 7X0,71 2,13 7,3 И-1 МД 01 11,1
РК-29 1X1,37 1,37 4,8 И-1 мд 01 9,8
РК-47 7X0,71 2,13 7,3 И-1 МО 01 10,3
РК-48 7X1,03 3,09 10,5 И-1 МО 01 13,5
РК-55 1X0,81 0,81 2,95 И-4 лмо 01 4,75
РК-59 1X0,81 0,81 2,95 И-4 лмд 05 5,1
РК-63 7X0,23 0,69 2,0 И-1 лмо 05 3,3 !
РК-1 1X0,68 0,68 4,6 И-1 МО 01 7,3
РК-3 1X1,37 1,37 9,0 И-1 МО 01 13,0
РК-20 7X0,37 1,11 7,2 И-1 МО 01 10,4
РК-49 7X0,26 0,78 4,2 И-1 МО 01 6,8
РК-60 19X0,41 2,05 13,1 И-1 МО 01 16,9
РК-2 1X0,68 0,68 6,8 И-1 МО 01 9,6
РД-18 1X0,79 0,79 1,8 И-1 01 6,6
РД-14 7X0,79 2,37 6,3 И-1 —. 01 15,8
РД-26 1X0,68 0,68 6,7 И-1 ми 02 9,9
РД-15 7X0,37 1,11 7,01 И-1 мио 01 11,0
РД-16 1X0,68 0,68 6,8 И-1 мио 01 10,8X18,4
КАТВ 7X0,23 0,69 — И-1
Условные обозначения. И-I — изоляция из кав
этилена; МО — оплетка медной проволокой; МД —двойная
проволоки; МИ — индивидуальная оплетка медной проволокой
локи каждой жилы и общая оплетка поверх обеих жил; 01 — обо
свинца; 05 — оболочка из пигментированного полиэтилена,
Таблиц» 1
РАСПРОСТРАНЕННЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ
Волновое сопротив- ление, ом Емкость не более, пф/м Затухание, мнеп[м Испыта- тельное напряже- ние, кв' Средняя ч пропускная мощность на часто- те 100 Мгц- (окружаю* щая /+50°С,Н1 жиле +85° С), вт
частота, Мгц макси- мальное значение
52,5 101 400 15 10 800
51 105 400 40 3 140
52,5 101 400 19 4 650
50,5 105 400 25 : 4 420
52,5 101 400 19 3 650
50,5 105 400 16 17 1000
53,5 105 45 12 5 190
53,5 Г05 45 12 5 190
46 125 <— —। 3 120
77,5 68 400 26 7 275
74,5 70 400 18 12 850
77,0 68 400 20 3 550
70,0 76 400 28 3 315
75,0 68 45 5 8 1250
92,5 57 400 8 1й 450
100 45 400 40 4 120
130 40 400 18 10 1000
92,5 28 400 23 7 450
147,5 36 400 23 10 500
192,5 28 400 23 10 450
300 13 400 6 —
ельного полиэтилена; И-4—изоляция из стабилизированного поли-
оплетка медной проволокой; ЛМО — оплетка из луженой медной
каждой жилы; МИО — индивидуальная оплетка из медной прово*
дочка из полихлорвинилового пластиката; 02 — оболочка из
15
электрической прочностью при отношении диаметров
2,72. При этом напряженность поля у поверхности вну-
треннего проводника получается минимальной, что осо-
бенно важно при больших мощностях. Кабели для ма-
ломощных передатчиков и приемных радиостанций бе-
рутся с отношением диаметров 3,6. При этом затуха»
ние в кабеле имеет минимальную величину при прочих
равных условиях.
Основные параметры высокочастотных кабелей, вы-
пускаемых промышленностью, приведены в табл. 1. Ко-
аксиальные кабели со всеми видами изоляции маркиру-
ются буквами РК — радиочастотный кабель, а снимет»
ричные—буквами РД — радиочастотный двухпровод-
ный кабель. Цифры после букв соответствуют номеру
разработки. Исключением является маркировка телеви-
знойного ленточного кабеля КАТВ.
3. Вращающиеся /переходы в фидерных линиях
В тех случаях, когда любительская радиостанция
оснащена направленной антенной, всегда приходится
решать вопрос об ее вращении. Некоторые радиолюби-
тели ограничивают поворот антенны углом порядка
340—.360° и обходятся без вращающихся переходов фи-
дерной линии. При такой конструкции линия (обычно
коаксиальный кабель) постоянно испытывает знакопе-
ременные нагрузки и сравнительно быстро выходит из
строя из-за обрыва центральной жилы. Если для фидера
применена двухпроводная линия, то без вращающегося
перехода обойтись еще сложнее. Применение высокоча-
стотных вращающихся переходов позволяет вращать ан-
тенну в любую сторону без ограничения угла.
Основные условия, которым должен удовлетворять
вращающийся переход, следующие: минимальное уве-
личение общего к.с.в. фидера и малые переходные со-
противления. Конструкция должна быть рассчитана на
прохождение определенной мощности и не бояться ат-
мосферного влияния. Выполнить эти условия можно
только с помощью высокочастотного перехода специ-
альной конструкции, у которого для уменьшения неод-
нородности волновые сопротивления перехода и фидер-
ной линии должны быть равны. Тогда отражение будет
определяться только величиной переходного сопротив-
16
Рис. 7. Контактный вращающийся переход для двухпроводной
линии: а —с переходом на ленточную линию; б — без перехо-
да на ленточную линию
ления, которое может быть сведено к достаточно малой
величине.
Легче всего (выполнить вращающийся переход для
двухпроводной линии в виде контактной системы, как
показано на рис. 7. Для уменьшения переходного со-
противления контактные поверхности покрываются сло-
ем серебра. В «первом варианте с кольцами контактиру-
ют серебряные пятачки, укрепленные на пружинах из
нейзильбера или фосфористой бронзы.
Контактные кольца и пружины образуют участки
двухпроводной линии с прямоугольными проводниками,
которые, в свою очередь, соединяются с обычной двух-
проводной линией. Как уже отмечалось, волновое со-
противление линии из плоских проводников определяет-
ся по формуле:
р=377^
или по графику, изображенному на рис. 6. Во втором ва
рианте перехода, который предназначен для работы при
относительно больших мощностях, уменьшение переход-
2 Зак 5Q
\7
ного сопротивления контактов производится за счет зна-
чительного увеличения .контактной поверхности. Для
этого по поверхности колец проточены канавки, в кото-
рых скользят проволочные витки, покрытые слоем се-
ребра. Постоянство переходного сопротивления дости-
гается благодаря тому, что витки все время натягива-
ются установочными пружинами. Контактные кольца за-
крепляются на изоляционных дисках из высокочастотно-
го изоляционного материала, например фторопласта,
полистирола. Потери несколько увеличатся, если изо-
ляционные диски выполнить из текстолита или гети-
накса.
Вращающийся высокочастотный переход для коак-
сиальной линии изготовить значительно сложнее. Осо-
бенно важно получить надежный контакт центрального
проводника, так как ток, приходящийся на единицу его
поверхности, значительно больше, чем ток на поверхно«
сти внешнего проводника.
Имеется два основных варианта вращающегося пе-
рехода для коаксиальной линии. Один из них показан
на рис. 8. Здесь 1—центральный проводник перехода;
2 — наружная труба перехода; 3—спиральные контакт-
ные пружины; 4 — опорные изоляционные шайбы; 5 —
конический переход центрального проводника; 6 — ко-
нический переход наружного проводника коаксиала;
7—гибкий коаксиальный кабель. При изготовлении пе-
рехода волновое сопротивление в любом сечении долж-
но быть одинаковым и равным волновому сопротивле-
нию кабеля, а длина конусных переходов — .максималь-
но большой. Контактные пружины навиваются из брон-
зовой проволоки диаметром 0,15—0,25 мм. Диаметр
пружин 1,5—2 мм. Для улучшения контакта все детали
Рис. 8. Контактный вращающийся переход закрытого типа
для коаксиальной линии
18
Рис. 9. Контактный вращающийся переход открытого типа \для
коаксиальной линии
должны быть посеребрены и все резьбовые соединения
пропаяны. Кроме того, имеется другая возможность
для создания 'коаксиального перехода. Известно, что ес-
ли между двумя параллельными лентами натянуть ци-
линдрический проводник, то поле внутри линии будет
очень близко к полю в коаксиале. Волновое сопротив-
ление линии можно рассчитать по формуле:
138 < 1,078-Д
где Д — расстояние между лентами;
(1 — диаметр внутреннего проводника.
Эта формула дает хорошие результаты при условии,
что ширина ленты больше десяти диаметров внутрен-
19
Рис. 10. Бесконтактный
вращающийся переход и
его эквивалентная схема
него проводника. При использо-
вании такой линии конструкция
перехода окажется похожей на
вращающийся переход, который
показан на рис. 7,6. Однако име-
ются некоторые конструктивные
особенности. Один из вариантов
перехода, выполненный автором,
схематически показан на рис. 9.
Для упрощения на нем отсутст-
вуют элементы крепления подво-
дящего кабеля и системы натя-
жения витков токосъемников,
конструкция которых не имеет
принципиального значения.
Следует подчеркнуть, что (при-
менять сложные контактные то-
косъемники имеет смысл толь-
ко при создании широкодиапа-
зонных антенн, особенно на
УКВ, значительно легче выпол-
нить бесконтактный вращающий-
ся переход, конструкция и экви-
дены на рис. 10.
валентная схема которого приве-
В состав токосъемника входит
система из двух связанных последовательных кон-
туров LiCi и L2C2, которые настроены на сред-
нюю частоту рабочего диапазона путем подбора
емкости конденсаторов. Для устранения паразит-
ной емкостной связи между витками помещен элек-
тростатический экран в виде медного диска с ра-
диальными щелями. Благодаря щелям экран практи-
чески не уменьшает индуктивной связи между витками.
В диапазоне коротких волн катушки должны иметь по
нескольку витков, намотанных в одной плоскости. Для
получения хорошего коэффициента передачи зазор меж-
ду катушками должен быть минимальным. При неболь-
шой мощности передатчика для настройки контуров вра-
щающегося перехода в резонанс могут быть использова-
ны обычные полупеременнце конденсаторы. При мощ-
ности передатчика порядка 100—200 вт конденсаторы
настройки должны быть рассчитаны на 4—5 кв, а весь
переход защищен от непосредственного попадания ат-
20
мосферных осадков, ибо только в этом случае система
будет работать надежно при любых условиях
При налаживании бесконтактного перехода может
оказаться, что он вносит большую неоднородность в фи-
дерную линию. В этодо случае следует подобрать рас-
стояние между витками связи по минимуму к.с.в. при
достаточно хорошей передаче энергии к антенне. Если
улучшения к.с.в. не наступит, то придется изменить гео-
метрические размеры витков связи в ту или другую сто-
рону.
Еще более простую конструкцию вращающегося пе-
рехода для диапазона УКВ можно создать, если ис-
пользовать не индуктивную, а емкостную связь между
отдельными участками фидерной линии. Такой переход
принципиально возможно применить в широком диапа-
зоне частот, особенно если емкость элемента связи до-
статочно велика. В некоторых случаях, когда антенна
имеет реактивную составляющую входного сопротивле-
ния, которая пересчитывается к сечению, где находится
емкостный переход в индуктивное сопротивление, име-
ет смысл подобрать емкостное сопротивление связи
Хс = —2^fC~^ так» что^ы реактивные сопротивления ком-
пенсировали друг друга. Благодаря этому улучшится
режим работы основного участка фидера. Если же без
перехода входное сопротивление антенны не имеет ре-
активной составляющей или пересчитанное сопротивле-
ние имеет емкостной характер, то режим работы фи-
дерной линии ухудшится из-за включенного последова-
тельно с ней емкостного сопротивления.
Конструктивно емкостный вращающийся переход мо-
жет быть выполнен в виде двух или нескольких дисков,
которые образуют плоский конденсатор, емкость кото-
рого может быть приближенно определена по формуле:
где Ди — наружный диаметр диска, см;
Дв — диаметр отверстия для прохода стяжного
болта ротора при числе дисковых пластин
д^>2, см;
d — зазор между дисками, см
Приведенная формула не учитывает емкости тор-
цов дисков на ось и влияние краевого эффекта. Вели-
чина воздушного промежутка между дисками конден-
сатора зависит от мощности передатчика. Переменное
напряжение на нем легко определить, если восполь-
зоваться формулой,
t/c = / р в>
Г life
где Р — мощность передатчика, си,
f — частота, гц\
С '— емкость конденсатора в фарадах.
По полученному значению напряжения определяет-
ся зазор. Для сухого воздуха пробивное напряжение
равно 3,2 кв1см. Если учесть, что вращающемуся пере-
ходу придется работать при любых атмосферных усло-
виях и что специфика его работы не позволяет герме-
тизировать устройство, а фидер может работать в ре-
жиме неполного согласования, то для определения d
необходимо эту цифру уменьшить в 4—6 раз.
Вращающийся . переход для двухпроводной линии
выполняется из двух соосных дисковых конденсаторов,
которые разнесены по высоте. Если же такой ‘переход
предназначен для коаксиальной линии, то конденсатор
закрывается двойным цилиндрическим экраном либо
собирается внутри опорной трубы. Центральная жила
кабеля в этом случае соединяется с соответствующей
обкладкой конденсатора, а оплетка с цилиндрическим
экраном или опорной трубой антенны.
В заключение следует сказать об уходе за контакт-
ными вращающимися переходами.,Для увеличения сро-
ка их службы весьма желательно все трущиеся части
покрывать тонким слоем специальной смазки для кон-
тактов марки ЦИАТИМ, которая почти не увеличивает
переходного сопротивления контактов. Но поскольку со
временем смазка будет загрязнена пылью, ее необходи-
мо полностью заменять не реже одного раза в 2—3 ме-
сяца 'z
Глава вторая
КОРОТКОВОЛНОВЫЕ АНТЕННЫ
Прежде чем 'перейти к разбору конкретных -конструк-
ций, необходимо остановиться на основных параметрах
антенн, с которыми в дальнейшем придется сталкиваться.
Входное сопротивление (7?вх). Если рассмотреть по-
степенный переход от линии к излучающей системе пу-
тем увеличения расстояния между проводниками, то по-
тери энергии будут все время увеличиваться и к тепло-
вым добавятся потери за счет излучения. Мощность, ко-
торую потребляет система, будет состоять из двух сла-
гаемых:
где Pv — излученная мощность;
Pq—мощность тепловых потерь.
Иначе говоря, оказывается, что мощность рассеи-
вается па сумм° и>ух сопротивлений:
или, что то же самое,
п __2>а _ , 2PQ
“ 72’ + ~р— >
Ат Ат
где входное сопротивление антенны;
Pv — сопротивление излучения, равное излученной
мощности, отнесенной к амплитуде тока в
пучности стоячей волны в антенне;
/?2 — сопротивление тепловых потерь в проводах
антенны и заземления;
/А,л— амплитуда тока в пучности стоячей волны в
антенне.
23
Следгеп помнить, что эги определения справедливы
только чля случая точной настройки антенны на опре-
теленн\оо частоту. При уходе от резонансной частоты
входное сопротивление антенны, как и всякого колеба-
тельного контура, в общем случае имеет комплексный
^характер:
ZBX -Rby '1
Коэффициент полезного действия (т?а). Так как ан
тенна является своего рота преобразователем энергии,
то ее характеристикой будет к.п.д., разный отношению
излученной мощности ко всей подведенной:
71А r^+rq
Отсюда следует вывод, что к.п.д. антенны тем боль-
ше, чем больше сопротивление излучения по сравнению
с сопротивлением потерь. Иными словами, к.п.д. позволя-
ет судить о непроизводительных с точки зрения создания
высокочастотного поля потерях энергии в антенне. В
диапазоне коротких и ультракоротких волн получение
высоких значений к.п.д. не представляет особых трудно-
стей. Обычно у вибраторных антенн он близок к еди-
нице,.
Действующая высота антенны (/гд). Для сравнения
излучающей способности антенн различного вида введем
но понятие о действующей высоте антенны. В общем
случае действующей высотой .антенны называется дли-
на эквивалентного излучателя, вдоль которого амплиту-
да тока постоянна и равна амплитуде тока на клеммах
реальной антенны, как показано на рис. 11. Напряжен-
ность поля в направлении главного максимума излуче-
ния антенны равна напряженности поля в максимуме
диаграммы направленности реальной антенны.
Коэффициентом усиления антенны (е) называется чис-
ло, показывающее, во сколь-
ко раз мощность, излучае-
мая данной антенной в глав-
ном направлении, больше
мощности, излучаемой полу-
волновым диполем, находя-
щимся в свободном про-
странстве при условии рав-

Рис. 11. Определение дейст-
вующей высоты антенны
24
ных значений подводимой к ним мощности. Таким обра
зом, коэффициент усиления показывает, во сколько раз
можно уменьшить мощность передатчика при работе на
направленную антенну по сравнению с той мощностью,
которая потребовалась бы при работе на диполь для соз-
дания в заданном направлении одинаковой напряжен-
ности поля.
Коэффициентом направленности (D) называется чис-
ло, показывающее, во сколько раз мощность, излучаемая
антенной в главном направлении, больше мощности, из-
лучаемой в том же направлении абсолютно ненаправ-
ленной антенной. Следовательно, D характеризует -сте-
пень концентрации энергии, излученной антенной в за-
данном направлении.
Величины т?А , е и D связаны между собой следую-
щим соотношением, которое справедливо для антенн
любого типа:
е=
'1,64
Как видно из приведенной формулы, для создания
большого усиления в заданном направлении должна
быть достигнута значительная концентрация энергии,
излучаемой антенной, и сведены к .минимуму непроизво-
дительные потери.
1. Горизонтальные антенны
Полуволновой вибратор. Одним из наиболее распро-
страненных типов антенны для работы на любительских
диапазонах является полуволновой вибратор. В зависи-
мости от способа питания и согласования с фидером
эта антенна имеет различные названия. Классическим
образцом такой антенны является симметричный раз-
резной вибратор — диполь (рис. 12), имеющий вход-
ное сопротивление 73,12 ом. Для компенсации реактив-
ной составляющей входного сопротивления резонансная
длина вибратора берется несколько меньше половины
длины волны. Для определения коэффициента укорочен
ния К можно пользоваться графиком, приведенным на
рис. 13. В нем дана зависимость К от отношения длины
волны к к удвоенному диаметру провода вибратора.
Следует отметить, что вибраторы из тонкого провоза
25
Рис, 12. Схема’ полуволнового
вибратора и его диаграмма
направленности
бротность и без перестройки
хорошо работают только в
очень узком диапазоне ча-
стот. Имеется несколько ва-
риантов питания разрезного
полуволнового вибратора.
Наиболее простой — с по-
мощью симметричного .кабе-
ля РДБ-82 с волновым со-
противлением р = 75 ом или
РД = 13 (р = 85 ом).
В случае применения ко-
аксиального кабеля для пи-
тания диполя нарушается
симметрия половинок ви-
братора .из-за разной емкости центральной жилы и оплет-
ки относительно земли. Для симметрирования антенные
этом случае имеет смысл применять запирающий чет-
вертьволновой стакан. Его диаметр должен быть по
крайней мере ,в два раза больше диаметра оплетки ка-
беля. Или следует подобрать длину половинок вибрато-
ра до получения равенства токов в обе стороны от ме-
ста присоединения кабеля. При использовании кабеля
с 73 ом фидер работает на режиме бегущей волны.
Рис, /.?. График для определения коэффициента укорочения
антенны в зависимости от ее диаметра
Рис, 14. Два способа питания симметричного вибратора с помощью
четвертьволнового согласующего отрезка линии
Иногда симметричный вибратор питается через четверть-
волновой согласующий отрезок двухпроводной линии,
как это показано на рис. 14. Для случая а 600-омная ли-
ния присоединяется к точкам аа четвертьволнового
шлейфа, в которых сопротивление равно примерно
600 ом\ в варианте б —через (переходную линию с вол-
новым сопротивлением 200 ом. Оба эти варианта ис-
пользуются крайне редко, так как диапазонные свой-
ства такой антенны хуже, чем у обычного вибратора, и
антенна может работать нормально только в пределах
одного любительского диапазона. Известны способы пи-
тания разрезного симметричного вибратора с помощью
фидера, работающего в режиме стоячей волны; Три воз-
можных варианта этой схемы приведены на рис. 15. При
таком способе питания волновое сопротивление фидера
не имеет существенного значения. Наибольшее распро-
странение имеет фидер из провода диаметром 1,5—
2 мм. Расстояние между центрами проводов линии рав-
но 100—150 мм. Следует отметить, что с помощью лю-
бой из этих схем можно настроить антенную систему
для работы, кроме основной частоты, еще и на высшие
гармоники. Так, антенна, выполненная подсхеме в, при
длине половин вибратора и фидера 10,4 м весьма эффек-
тивно работает на 40-, 20-, 14- и 10-метровых диапазо-
нах. На 40- и 14-метровых диапазонах антенна работа-
ет при резонансе тока, а на 20- и 10-метровых—при ре-
зонансе напряжения. Из,теории антенн известно, что до-
бротность системы при резонансе тока ниже, чем при
27
Рис, 15. Три способа настройки симметричного вибратора
и фидерной линии, работающей в режиме стоячей волны
резонансе напряжения, примерно в три раза. Об этом
нужно всегда помнить при работе с любой антенной.
По этой причине для работы на 40- и 14-метровых диа-
пазонах достаточно настроить антенну примерно на се-
редину диапазона, а на 20- и 10,метровых диапазонах
необходимо подстраивать при изменении частоты пере-
датчика (особенно на 10-метровом диапазоне).
Диаграмма направленности такой антенны для раз-
ных диапазонов при высоте подвеса над землей 10—12.м
изображена на рис. 16. Изменение диаграммы от диа-
пазона к диапазону весьма заметно, и его надо учиты-
вать в практической работе. При настройке антенны на
любом диапазоне необходимо добиваться минимальных
и равных между собой показаний амперметров, которые
включены в оба провода фидера.
Антенна «Цеппелин». Следующей разновидностью по-
луволновой антенны является вибратор, питаемый с
да’
40м 20м 14 м Юм
Рис. 16. Типичные диаграммы направленности антенны
длиной 20 м ня различных любительских диапазонах
28
(рис. 17) известна под
названием «Цеппелин»
Входное сопротивление
ее около 4000 ом: Так
же как у антенны с цент-
ральным питанием, кон-
денсаторы Ci и С2 явля-
ются укорачивающими,
а Сз — удлиняющим.
Для эффективной ра-
боты антенны на всех
любительских коротко-
волновых диапазонах ее
размеры ДОЛЖНЫ быть Рис. 17. Схема антенны «Цеппелин>
следующие: вибратор
длиной 41,7—41,76 м,' фидер — 20,8 м. Точная длина
вибратора может быть определена с помощью коэффи-
циента укорочения К по графику, приведенному на
рис. 13.
Во время работы на 80-метровом диапазоне антенна
питается током и настройка производится по максимуму
тока в обоих проводах фидера с помощью конденсаторов
Ci и С2 при полностью выведенном конденсаторе Сз. На
остальных диапазонах антенна питается напряжением, а
настройка производится по минимуму тока конденсато-
ром Сз. при полностью введенных конденсаторах Ci и С2.
Антенна работает в режиме резонанса напряжения, и,
естественно, при переходе с одной частоты на другую в
пределах диапазона необходимо производить подстрой-
ку, что вызывает некоторые неудобства при работе, осо-
бенно на 80- и 10-метровых диапазонах.
Для антенны «Цеппелин» обычно используется такая
же фидерная система, как и у симметричного вибрато-
ра с центральным питанием.
Антенна с однопроводным фидером. Широкое распро-
странение в практике наших радиолюбителей получила
антенна с однопроводным фидером, присоединяемым
на расстоянии 0,17 Л от одного из ее концов. Длина ви-
братора определяется с учетом коэффициента укороче-
ния К. Как известно, волновое сопротивление одиночно-
го провода в свободном пространстве равно примерно
600 ом. Подобное входное сопротивление имеет полувол-
29
Новой вибраюр на расстоянии 0,17 Л от конца. Теорети-
чески такое же входное сопротивление антенна должна
иметь и при работе на гармониках. Однако из-за раз-
личной величины коэффициента укорочения для частот
гармоник реактивная составляющая входного сопротив-
ления оказывается нескомпенсированной, нарушается
симметрия токов в обоих плечах антенны и изменяется
активная составляющая входного сопротивления. В ре-
зультате фидер перестает работать в режиме бегущей
волны, а к.п.д. системы резко падает. За счет указан-
ных факторов эффективность антенны с однопроводным
фидером уже на второй гармонике уменьшается почти в
два раза. Практически оказывается еще возможным ис-
пользовать антенну,’рассчитанную на 40 м, на диа-
пазонах 20 и 14 м. На 10-метровом диапазоне эта ан-
тенна имеет к.п.д. 10—15%. Настройка антенны обыч«
но производится с помощью двух амперметров, включен"
ных по обе стороны от точки присоединения фидера пу"
тем подбора длины плеч до получения равенства токов
на основной частоте. Отсутствие элементов настройки не
позволяет скомпенсировать изменение электрической
длины антенны при переходе с диапазона на диапазон
и в пределах каждого из них.
В силу изложенного подобные антенны оказываются
чрезвычайно чувствительными к изменению длины в про-
цессе эксплуатации. Более удобным в этом отношении
является вариант разрезного вибратора с питанием на
расстоянии от конца вибратора через 300-омный
ленточный кабель КАТВ. При таком способе питания
можно легко контролировать работу антенны по токам
в обоих проводах линии и при необходимости произво-
дить подстройку системы с помощью схемы, приведен-
ной на рис. 15,в. Такая антенна по качеству работы на
гармониках не будет уступать симметричному вибрато"
ру с центральным питанием, или «Цеппелину».
Вибратор с шунтовым питанием. Значительно реже в
радиолюбительской практике применяется антенна с
шунтовым питанием, приведенная на рис, 18. По харак-
теру работы она напоминает антенну с питанием одно-
проводным фидером. Размеры в метрах для варианта б
могут быть определены nq* следующим эмпирическим
формулам:
4 = (36:/) Мгц и Б= (43: /) Мгц.
30
Рис. 18. Полуволновой вибратор с шунтовым питанием
Так, для 20-метрового диапазона длина вибратора
10 м, А=(2,5 м и Б=>3,12 м. Антенна и линия 'выполне-
ны из провода диаметрам 2 мм. Расстояние между
центрами проводов линии 150 мм. Для варианта а раз-
меры В = (35 : /) Мгц и Г = (35: /) Мгц. Следует
учесть, что формула для размеров А и В справедлива
только при согласовании с 600-омным фидером. Если
применяется фидер с меньшим волновым сопротивле-
нием, то А и В уменьшаются и точки присоединения
необходимо подобрать по минимуму к.с.в. Антенна с
шунтовым- питанием является типичным представите-
лем однодиапазонных антенн.
Шлейф-вибратор. Еще реже как самостоятельная ко-
ротковолновая антенна в радиолюбительской практике
применяется шлейф-вибратор Пистолькорса. Он пред-
ставляет собой рамку, одна сторона которой значитель-
но больше другой (рис. 19). Благодаря близости про-
водников в каждой половинке рамки связь между ними
очень сильная. Из-за этого эквивалентный диаметр ан-
сенны несколько боль-
ше, чем диаметр про«
вода, а полоса про-
пускания такого ви-
братора шире. Вход-
ное сопротивление его
равно 292 ом (при ус-
ловии, что di = d2 я
Д=0,03—0,04%). Вы-
сокое входное сопро-
тивление этой антен-»
Рис 19. Шлейф-вибратор Пистоль
корса
31
Лана
Рис, 20. Номограмма для определения элементов шлейф-
вибратора по заданному входному сопротивлению
ны позволяет легко выполнить согласование с ка-
белей КАТВ, имеющим волновое сопротивление 300 ом.
В тех случаях, когда необходимо иметь шлейф-вибра-
тор с еще большим входным сопротивлением, применя-
ют вибратор с трубами разного диаметра (di^=d2). В
этом случае для расчета Удобно пользоваться номо-
граммой, приведенной на рнс. 20.
Рассмотрим способ пользования номограммой До-
32
пустим, необходим вибратор с входным сопротивлени-
ем в пять раз большем, чем у симметричного вибрато-
ра. Допустим, имеются трубки с отношением диаметров
2:1. На прямой п = -^ отмечается точка 5, на линии
— — точка 2. Через эти две точки проводится прямая
до пересечения с линией Для получения необходи-
мого сопротивления отношение ^ = 11,5. Имеется еще
одна возможность .повышения входного сопротивления
у этого типа антенн. Для этого применяют двойной
шлейф-вибратор. Входное сопротивление его при di=
—d2 и Д =0,03—0,05А равно 584 ом ( — 600 ом). Его
схема приведена, на рис. 21. Двойной шлейф-вибратор
также может быть выполнен из трубок или проводов
разного диаметра с целью дальнейшего повышения
входного сопротивления. Шлейф-вибратор, как и полувол-
новой вибратор шунтового питания, эффективно рабо-
тает только в .пределах одного диапазона. Поэтому такие
антенны чаще всего используются как активные эле-
менты различного типа направленных антенн для ра-
боты на одном диапазоне.
Многодиапазонные антенны. В последние годы были
разработаны специальные антенны для работы на не-
скольких любительских диапазонах. При этом для
уменьшения резонансной длины на низшей рабочей ча-
стоте используется один из следующих методов: 1) фи-
дерная линия входит в общую резонансную длину ан-
тенны и дополняет ее до целого числа четвертей длины
волны; 2) применяются удлинительные катушки.
Типичными антеннами, используемыми первым спо-
собом, являются конструкции, предложенные англий-
скими коротковолновиками G5RV (всеволновая ан-
Рис, 21. Двойной шлейф вибратор
3 Ззн V)
.3.3
тонна) и G4ZU (трехдиапа-
зонная направленная ан-
тенна).
Антенна G5RV является
м од иф и каци ей с и мм.етр ич -
ного ’полуволнового вибра-
тора, имеющего эквивалент*
ную электрическую длину в
зависимости от частоты от
0,22 до 0,64k Конструктив-
ные размеры ее приведены
на рис. 22. На 14- и 40-мет-
Рис. 22. Всеволновая антенна
ровых диапазонах антенна имеет относительно низкое
входное сопротивление и питается током. На 10-, 20- и
80-метровых диапазонах входное сопротивление ее от-
носительно высоко и антенна работает в режиме .питания
напряжением. Следует отметить, что такая антенна
имеет значительное входное реактивное сопротивление,
которое меняет свой характер в зависимости от диапазо-
на. По этой причине непосредственное подключе-
ние антенны к контуру может сильно изменить его
параметры.
Всеволновая антенна, созданная по второму спосо-
бу, предложена американским коротковолновиком
W3DZZ. Конструкция ее ясна из схемы, приведенной на
рис. 23. Два контура, настроенные на частоту 7,05 Мгц.
помещаются на таком расстоянии от центра, чтобы для
40-метрового диапазона получился обычный полувол-
новой симметричный вибратор. Индуктивность контура
подобрана так, что для 80-метрового диапазона она яв-
ляется удлиняющей до необходимой резонансной дли-
ны. Для I0-, 14- и 20-метровых диапазонов конденсатор
контура является укорачивающим и антенна имеет со-
ответственно электрическую длину 7/2Х, 5/2Х и 3/2Х.
При мощности передатчика 200 вт конденсаторы долж-
ны быть рассчитаны на рабочее напряжение 3 кв. На
всех диапазонах входное сопротивление антенны около
70 ом. Для питания ее удобно применять коаксиальный
кабель с волновым сопротивлением 75 ом. Катушки
контуров имеют 24 витка ир провода диаметром 2 мм,
диаметр намотки 25—30 мА. Подгонка индуктивности
производится путем изменения длины намотки до по-
лучения необходимой индуктивности 8,2 мкгн.
34
В,2мкгн
8,2мкгн
Рис. 23. Всеволновая антенна с дополнительными контурами и
ее эквивалентные схемы для различных КВ диапазонов
Наладка антенны весьма проста и заключается в на-
стройке двух контуров с помощью ГИРа на частоту
7050 кгц. В заключение следует отметить, что наиболь-
ший к.с.в. получается на 80-метровом диапазоне и до-
ходит на частоте 3500 кгц до величины 3,2. На всех ос-
тальных диапазонах к.с.в. не превышает 2.
Комбинированная антенна. Были предприняты по-
пытки сочетать высокий к.п.д. шлейф-вибратора, ши-
рокодиапазонность и высокие’ направленные свойства
ромбической антенны.
Рассматриваемая антенна (рис. 24) весьма похожа
на шлейф-вибратор, но она одинаково хорошо работает
в широком диапазоне частот и, в отличие от всех гори-
зонтальных антенн, хорошо излучает как под малыми,
так и под большими углами к горизонту. Диаграмма
направленности антенны в горизонтальной плоскости в
пределах рабочего диапазона практически круговая.
Питание антенны осуществляется с помощью двухпро*
водной линии с волновым сопротивлением 300—600 ом,
в качестве которой удобно пользоваться ленточным ка-
белем КАТВ с вол’повым сопротивлением 300 ом, Раз*
3*
35
Рис. 24. Схема комбинированной широкодиапазонной антенны
меры антенны можно подсчитать исходя из следующих
эмпирических формул:
л 3000 510*
А=—у и Б——?—,
где А— расстояние между проводами, м;
Б—длина половины антенны, м\
f — самая низшая рабочая частота антенны, кгц.
Важным условием для нормальной работы антенны
является соблюдение угла в 30° между антенной и го-
ризонтом. В практике проще (выдержать определенную
высоту мачт и расстояние между ними. Ниже приводят-
ся два практически проверенных варианта антенны для
работы на разных диапазонах. Для диапазона 3,5—
17,5 Мгц : А = 86 см, Б = 1428 см, В =?= 1730 см и
Г = 2440 см. Для диапазона 7—35 Мгц антенна будет
иметь следующие размеры: .А =46 см, Б = 715 см,
В = 975 см и Г = 1340 см. Антенну можно изготовить из
медного провода диаметром 2—3 мм. Как видно из
рис. 24, антенна нагружена, подобно ромбической, на
сопротивление R. Величина jtoto сопротивления зави-
сит от волнового сопротивления фидерной линии, кото*
36
рая должна работал, в режиме бегущей волны. Экспе-
риментально установлено, что оптимальная величина
R = 390 ом при р .300 ом, 500 ом при р = 450 ом и
650 при р = 600 ом При этом необходимо отметить, что
сопротивление R должно быхь безындукционным и до-
статочной мощности, так как на нем рассеивается до
35% мощности передатчика Следует отметить, что ан-
тенна, выполненная на диапазон 7—35 Мгц, будет до-
статочно хорошо работать и на 80 м.
«Наклонный луч» Антенна «наклонный луч» занимает
промежуточное положение между горизонтальным ви-
братором. питаемым с конца, и вертикальным четверть-
волновым штырем с заземленным основанием. Наибо-
лее целесообразно применять наклонный луч, который
является практически ненаправленной системой на 80-
метровом диапазоне Антенна при угле подвеса 40—60°
имеет примерно одинаковую интенсивность излучения
под малыми и большими углами к горизонту, что очень
выгодно для проведения -связей на разных расстояниях.
Для работы на 80-метровом диапазоне длина луча
должна быть 20,1 м. Антенна может быть выполнена из
медного провода или антенного канатика диаметром
3—4 мм. Особое внимание при изготовлении антенны
следует обратить на качество заземления. Входное со-
противление луча достаточно велико. Вследствие этого
в ряде случаев его можно подключить непосредственно
по всему контуру выходного каскада передатчика.
Горизонтальные антенны имеют относительно слабое
излучение под малыми углами к горизонту. Благодаря
этому они особенно эффективно работают на малых и
средних расстояниях и хуже на дальних, так как в по-
следнем случае необходимо максимальное излучение
под малыми углами. Попутно следует отметить, что
указанные антенны являются слабонаправленными си-
стемами. Их коэффициент усиления равен 1, а коэффи-
циент направленности 1,64 (2,15 дб).
2. Вертикальная штыревая антенна
Четвертьволновой штырь («Ground Plane»). Более
выгодной для работы на больших расстояниях является
вертикальная антенна, которая может быть либо обыч«
ЧЫМ ПОЛУВОЛНОВЫМ пнбрятпрпм (рве 9S./7), либо чет-
37
Рис. 26. Типичные диаграммы на-
правленности вертикального вибра-
тора: а — в горизонтальной плоско-
сти; б — в вертикальной плоскости
Рис. 25. Вертикальная
штыревая антенна: а —
полуволновой вибратор; б—
четвертьволновой вибратор
вертьволновым штырем (рис. 25,6)- Четвертьволновой
штырь можно представить как полуволновой вибратор,
у «которого одна половина находится под поверхностью
земли, так называемое зеркальное отражение. Для чет-
вертьволнового штыря над^ идеально проводящей зем-
лей, или, что то же самое, над металлической поверх-
ностью, радиусом больше Х/4 входное сопротивление
будет составлять примерно половину входного сопро-
тивления «полуволнового вибратора, т. е. 36,5 ом, Прак-
тически входное сопротивление антенны несколько боль-
ше—до 50 ом. Типовые диаграммы излучения четверть-
волнового штыря в горизонтальной (а) и вертикальной
(б) плоскостях приведены на рис. 26. По мерс увеличе-
ния длины антенны максимум излучения будет подни-
маться над горизонтом, и при длине порядка 1,5—2 л
этот угол будет примерно такой же, как и у горизон-
тального вибратора.
Для облегчения расчетов «при создании вертикаль-
ных антенн удобно пользоваться графиками, приведен-
ными4 на рис. 27, 28, 29. С помощью графиков рис. 27
и 28 можно определять входное активное и реактивное’
сопротивление штыря'любой длины для различных зна-
чений волнового сопротивления антенны ра:
pa“l20(lnj — 1)
38
Рис, 27. График для определения активного входного сопро-
тивления вибратора в зависимости от его длины для различ-
ных волновых сопротивлений антенны
В этой формуле I — длина штыря, d — диаметр. Графи-
ки построены для отношения //X до значения, 0,75.
При дальнейшем увеличении длины характеристи-
ки антенны будут почти в точности повторяться.
Второй максимум сопротивления будет между значе-
ниями /Д = 0,85 и 1,0. На рис. 29 .показана относитель-
ная напряженность июля антенны на большом расстоя-
нии в зависимости от длины штыря. На рисунке видно,
что штыревая антенна наиболее эффективно работает
при /Д^з0,62, но имеет полное входное сопротивление
емкостного характера (для ра=500) ZBX=illO—/250 ом.
Такая однодиапазонная антенна может 'быть согласова-
на с помощью добавочной индуктивности с коаксиаль-
ным кабелем РК-2 (р = 92 ом), Кроме того, на графи-
ке видно, что эффективность антенны ухудшается не
более чем на 30% в интервале 0<7/Х<0,72. Благодаря
этому имеется -принципиальная возможность создать
штыревую антенну, работающую на гармониках. При
39
Рис. 28. График для определения реактивного входного сопро-
тиддецид вибратора в зависимости от его длины для различ-
ных волновых сопротивлений антенны
Рис. 29. График для определения
эффективности штыревой антенны в
зависимости от длины штыря
этом нельзя забывать, L
что для каждого диа-
пазопа полное входное
сопротивление антенны
будет иметь свое зна-
чение, а это, в свою
очередь, вызовет уве-
личение коэффициента
стоячей волны в фиде-
ре и уменьшение излу-
чаемой мощности. Так,
четырехдиапаз о н н а я
шт ы р ев а я ан i е ни а,
предложенная поль-
ским коротковолновиком SP3PK, имеет для штыря
длиной 530 fit, диаметром 40 мм следующие сопротив-
ления на разных частотах: на частоте 7025 кгц
Z = 7 — / 260 ом, к.с.в. = 3,6; 14 050 кгц—Z=36+/ 50 ом.
к.с.в. = 2,2; 21 075 кгц — Z — 165+ j 100 ом. к.с.в =
— 1,0; 28100 кгц — Z = 300— / 100 ом. к.с.в. = 1,1 при
использовании кабеля с волновым сопротивлением
88 ом и согласующего устройства в виде короткозамк-
нутого шлейфа определённой длины. Даже при этом
потеря мощности за счет к.с.в. составляет 18—20%.
Для нахождения длины шлейфа, кроме широко
распространенного метода круговых диаграмм *, можно
рекомендовать следующий упрощенный способ, дающий
достаточно хорошие результаты. По графикам рис. 26
и 27 находим /?вх и Хвх; р имеющегося кабеля для
фидера и рш кабеля для шлейфа известны. Находим
эквивалентное сопротивление укороченного штыря по
формуле:
и вспомогательный коэффициент:
Тогда необходимое индуктивное сопротивление шлейфа
будет равно:
См., например.’книгу С И Нал?иенк<» сАнгенны». Связьнзлат.
г.
41
а его i.HiH*i
83,3-
дно» № 6 за 1958 год. В состав
Здесь / в Maq, е—диэлектрическая проницаемость
изоляции кабеля, /ш —в см. Приведенные формулы
пригодны для укороченного штыря с относительно ма-
лым входным сопротивлением, т. е. для случая, который
обычно имеет наибольший интерес из-за сложности со-
гласования обычными методами, что особенно 'важно
для 80- и 40-метровых диапазонов. Весьма эффективно
работает штыревая четвертьволновая антенна с лучами
противовеса, расположенными наклонно. Изменение на-
клона лучей позволяет добиться хорошего согласования
при работе на одном диапазоне.
Многодиапазонные штыревые антенны. Ввиду боль-
шой сложности создания длинной штыревой антенны,
которая могла бы работать на различных любительских
диапазонах, приходится варьировать различные конст-
рукции. Типичной является штыревая антенна, предло-
женная польским коротковолновиком 3. Кахлицким
(SP3PK) для 40-, 20-, 14- й 10-метрЪвых диапазонов.
Ее устройство было подробно описано в журнале «Ра-
дио» № 6 за 1958 год. В состав антенны, кроме штыре-
. вого вибратора, вхо-
дит комбинированное
согласующее устройст-
во, схема которого
приведена-на рис. 30.
Данные деталей, вхо-
дящих в состав согла-
сующего устройства,
указаны в табл. 2.
Штыревой вибра-
тор выполнен из трубы
диаметром 40 мм, дли-
ной 530 см. Лучи про-
тивовеса длиной 530 см
р аюпо л аг а ют е я гори-
зонтально.
Если поставить на
крышу жесткую шты»
а
Рис Ю. Схема четырехдианазонной
штыревой антенны
РН-6
„5,^
42
1аблица 2
ДАННЫЕ ЭЛЕМЕНТОВ СОГЛАСУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Применяемый кабель РК-2 (р==88-92) РК 1, РК-3 (Р = 75) РК-ь. РК Pi О = 52)
мкгн 0,825 0,8 0,7 .
La, мкгн 6,6 7 6,3
С, пф . 64 68 83
Длина шлейфа, м 10,7 11,4 11,4
10 м 1,1 1,12 4
к.с.в. 4 . 14 > 1,0 1,0 1,0
20 > 2,2 2,22 1,7
> 40 » 3,6 2,8 1,05
ревую антенну затруднительно, можно ее заменить «ски-
сающей». При изготовлении такой антенны нет надобно-
сти в использовании труб, а лучи противовеса могут про-
ходить под потолком комнаты
и вдоль -стены дома. Конструк-
ция антенны ясна из рис. 31.
На этом рисунке: 1—изолято-
ры, 2—пружина подвески, 3—
элемент настройки.
Для изготовления вибра-
тора и противовеса может
быть использована модная
проволока диаметром 1,5 —
2 мм. Известны два варианта
такой антенны: один на диа-
пазоны 40, 20, 14 м, а вто-
рой — 20, 14, 10 м. Для фиде-
ра используется -кабель РК-6
или РК-19 с р = 52 ом. Для
первого варианта / = 911 см,
А—15,5 см. Элемент настрой-
ки для следующих диапазо-
нов: а) 40 м — индуктивность
0,45 лтха/-/, к.с.в. = 2,1 ;б) 20 ж—
отсутствует, к.с.в. = 9; в) 14 м—•
индуктивность • 0,64
к е.в. = 1,3.
мкгн, рис зр Схема трехдиапа
юинпй свисающей антенн и
43
Для второго варианта размеры / — 675 см, А —7 см,
а элемент настройки соответственно: а) 20 м— после-
довательная емкость 140 пф, к.с.в. = 1,35; б) 14 м — от-
сутствует, к.с.в. = 11,3; в) 10 м—индуктивность 1 мкгн,
к.с.в =1,3 Резкое увеличение к.с.в на 20-метровом
диапазоне (вариант 1) и диапазоне 14 м (вариант 2)
вызвано тем, что антенна имеет чисто активное входное
сопротивление большой величины (465 и 590 ом соот-
ветственно), а волновое сопротивление фидера 52 ом.
Некоторое неудобство при постройке и эксплуатации
описанных выше антенн возникает из-за необходимости
переключать фиксированные элементы настройки с по-
мощью высокочастотных реле, которые должны иметь
надлежащую гидроизоляцию.
Делались попытки обойтись без настраивающих
элементов путем использования трех или четырех чет-
вертьволновых штырей, включаемых параллельно (для
разных диапазонов).
В Швейцарии была предложена антенная система,
показанная на рис. 32. Она предназначена для работы
на 10-, 14- и 20-метровых диапазонах. Для изготовления
антенны использовались трубы диаметром 20—25 мм,
расстояние между их центрами составляло 100—120 мм.
Для питания антенны применялся коаксиальный кабель
Рис. 32. Схема трех’
диапазонной трех*
штыревой янтепны
с волновым сопротивлением 40—
88 ом.
Если обратиться к графикам,
приведенным на рис. 27 и 28, то
станет ясно, что при применении
штырей из трубы диаметром 20 мм,
входное сопротивление системы бу-
дет следующим (без учета взаим-
ного влияния близко расположен-
ных штьврей при использовании ка-
беля РК-6 с р = 52 ом):
1) для 10-метрового диапазона
Z = 44 + / 40 ом, к.с.в. = 3,2;
2) для 14-метрового диапазона
Z=19-]-j 140 ом\ к.с.в. = 5,5;
3) для 20-метрового диапазона
Z = 5,l-4j 372 ом\ к.с.в. = 16.
Если же учесть взаимное влия«
ни^ соседних штырей, картина
11
знцчи 1ельно ухудшшся. При добавлении к ашенне
еще одного штыря длиной 10,2 м на 40-метровый
диапазон ее работа еще больше ухудшается, и на
этом диапазоне отдача практически будет отсутство*
вать.
Значительно лучшие результаты даст подобного ти-
па антенна на 10-, 14-, 20-метровых диапазонах, если
изменить ее размеры (проверено практически). Штыри
в этОлМ случае выполняются из труб диаметром 20 мм,
а их длина соответственйо 316, 423, 647 см. Параметры
антенны при тех же условиях будут следующими (ка-
бель с р =52 ом):
1) для 10-метрового диапазона 7 == 62-|-j0 ом;
к.с.в = 1,2;
2) для 14-метрового диапазона Z = 37 + /8,l;
к.с.в=1,5;
3) для 20-метрового диапазона Z=10— /4,2;
к.с.в = 5,2.
Кроме того, за счет увеличения длины штырей не-
сколько повысится эффективность антенны.
Утверждение швейцарского коротковолновика Феге-
ля (НВ9ОР) о возможности согласования такой антен-
ны на всех рабочих диапазонах путем изменения угла
между сложным штырем и лучами противовеса практи-
чески не подтвердилось. Изменение угла не дает суще-
ственного улучшения для 20-метрового диапазона (где
это наиболее важно), но ухудшает согласование на диа-
пазоне 10 м. Из сказанного вытекает, что настраивать
тнтенну путем изменения угла имеет смысл только при
использовании измерителя к.с.в. любого подходящего
типа.
Кроме этого варианта трехштыревой антенны, бы-
ла дредложена еще одна конструкция, где три штыря
располагаются взаимно-перпендикулярно и как бы об*
разуют пирамиду, поставленную на вершину. При ис*
пользовании такой антенны отпадает необходимость
применять противовес, так как два неработающих шты-
ря выполняют его роль. Длина штырей 316, 423, 647 см,
диаметр труб 20 мм.
Полуволновая штыревая антенна. По аналогии с ан-
тенной «Цеппелин» была предложена полуволновая шты-
ревая антенна, которая обладает высоким к.п.д. и мо-
жет работать па нескольких диапазонах. При этом нет
45
Мм
Ям
20м
80м
Полуволновая
Рис. 33.
штыревая антенна

надобное г и примени 11» какие-
либо специальные согласую-
щие устройства. Схема такой
антенны показана на рис. 33.
Из графика (см. рис. 27)
ясно, что входное сопротив-
ление антенны весьма высоко
и может доходить до нссколь-
ских тысяч ом, а реактивное
сопротивление имеет емкост-
ный характер. При таком вы-
соком входном сопротивлении
антенна может быть присое-
динена непосредственно к вы-
ходному контуру передатчи-
ка. Однако для улучшения
фильтрации гармоник чаще
всего применяют сложную
схему выхода. Большое реак-
тивное емкостное сопротивле-
ние соответствует малой вход-
ной емкости антенны, которая
легко компенсируется соответствующей настройкой ан-
тенного контура. Практически такая антенна для рабо-
ты на всех пяти коротковолновых диапазонах может
быть выполнена из медного провода диаметром 2—3 мм,
длиной 38,6 м. При таких размерах вдоль антенны ук-
ладывается соответственно 1, 2, 4, 6, 8 полуволн. Ин-
дикация настройки антенны в резонанс может осуще-
ствляться по максимуму анодного тока оконечного
каскада передатчика при заранее настроенном анод-
ном контуре, по максимуму тока в одной из ветвей
антенного контура или с помощью лампового вольт-
метра. Она может быть натянута и наклонно, как ан-
тенна «наклонный луч». При этом работа ее практи-
чески не ухудшается.
Несколько хуже будет работать антенна, предложен-
ная киевским коротковолновиком Ю. Мединцом
(UB5UG), которая по сути дела является одним из воз-
можных вариантов описанной выше антенны. Конструк-
ция ее ясна из рис. 34. Электрическая длина двух от-
резков кабеля РК-3 и штыря, выполненного из алюми*
Киевом трубы диаметром 40 льч, равна половине длины
46
вилн'ы для 80-мегриви1и
диапазона. На других диа-
пазонах вдоль согласующе-
го кабеля и штыря уклады
ваются соответственно 2, 4.
6, 8 полуволн. Разомкну-
тый отрезок кабеля РК-3
длиной 2,9 м выполняет до-
полнительно функцию ин-
дуктивного шлейфа.
Достоинством этой ан-
тенны является то, что со-
гласующий элемент ('Ка-
бель РК-3) одновременно
используется как снижение.
В том случае, если от ос-
нования штыря до передат-
чика расстояние будет рав-
но примерно 19 м, дополни-
тельный фидер из кабеля
РК-1 можно не применять,
а шлейф поместить внутри
корпуса передатчика.
Настройка антенны про-
изводится путем изменения
длины шлейфа по макси-
муму индикатора поля. При
настройке антенны нельзя
забывать, что на разомкну-
том конце шлейфа — макси-
мум напряжения. Поэтому
внешнюю оплетку кабеля
следует обрезать на рас-
стоянии 15—20 мм от конца.
Н а и б о л е е эфф е кт и в в о
антенна работает на 10 ,
14-, 20-метровых диапазо-
нах. Н'а 40- и 80-метровых
диапазонах ее действую-
щая высота уменьшается.
Рис. 35. Разборная трехдиапа
зонная трехштыревая антенна
Рис. 34, Пятидиапазонная
штыревая антенна
47
Некоторый интерес представляет (релиныревая ан-
тенна для 10", 14- и 20-метровых диапазонов. Конструк-
ция ее ясна из рис. 35. Действующая высота антенны
достаточно велика и поэтому применять ее имеет смысл
при установке на автомашине в виде разборной кон-
струкции, как это сделали известные чешские путеше-
ственники Зигмунд и Гензелка (OK7HZ и OK7ZH).
По их утверждению, к.с.в. при работе на любом из
трех диапазонов не превышает 2.
Для питания антенны используется кабель с р=-50ол<
(РК-6). Центральная жила кабеля соединяется с алю-
миниевой обоймой, а оплетка — с несущей трубой про-
извольной длины. Кабель проходит внутри трубы, вы-
полняющей /в известной степени роль согласующего ста-
кана.
В заключение необходимо указать, что штыревые ан-
тенны плохо работают при малых расстояниях до кор-
респондента, так как интенсивность излучения под
большими углами к горизонту у них мала. В то же вре-
мя штыревая антенна весьма эффективна при работе на
дальние связи.
3. Многоэлементные антенны
Большинство описанных выше антенн имеет либо
круговую диаграмму, либо слабо выраженные направ-
ленные свойства. Во многих случаях при проведении
любительских связей это удобно, так как корреспон-
денты могут быть расположены в любом месте.
Но иногда желательно сконцентрировать максимум
энергии в определенном направлении либо принять на-
правленный сигнал. В таком случае следует применять
различного вида направленные антенны. К ним отно-
сятся антенна с бегущей волной, V-образная и ромбиче-
ская антенны. Общий недостаток у них — большие раз-
меры. В этом отношении резонансные многоэлементные
антенны, использующие сложение полей в разных на-
правлениях от вибраторов, являются более удобными.
«Волновой канал». Наиболее простым вариантом мно-
гоэлементной антенны является «волновой канал», со-
стоящий из нескольких вибраторов длиной около Х/2
На рис. 36 приведена схема пятиэлементной антенны с
указанием принципиальных размеров, которые справед-
48
Рис. 36. Схема пятиэлементной антен-
ны «волновой канал»
ливы для вибрато-
ров диаметром
0.002Л. Нормальная
работа антенны
возможна только
в том случае, если
фаза поля каждо*
го элемента будет
иметь определенное
значение. В общем
виде диаграмма
направленности ан*
темны «волновой
кайал» формируется
следующим обра-
зом. Рефлектор Р
антенны должен
быть настроен так, чТрбы индуцируемый в нем ток опе-
режал по фазе ток активного вибратора 77, т. е. имел
индуктивный характер. Это возможно при длине ви-
братора несколько большей, чем половина длины вол-
ны. Тогда напряженность молей, создаваемых излуча-
телем и рефлектором в указанном стрелкой направле-
нии, будет складываться, а в обратном направлении
вычитаться. Для того чтобы в нужном направлении по-
ля излучателя и директора Д складывались, необходи-
мо запаздывание по фазе тока, наведенного в директо-
ре .по отношению к току излучателя. В этом случае
поля в направлении стрелки будут складываться, а в
обратном направлении гаситься. Чем больше элементов
входит в состав антенны, тем уже диаграмма направ-
ленности и больше коэффициент усиления, который ра-
вен:
Л=(5-8)|=Л^,
где (L — длина антенны. Коэффициент К имеет мак-
симальное значение для антенн с L<2%. У них легко
выполнить условия оптимального соотношения фаз то-
ков в вибраторах (л) и получить удовлетворительное
распределение амплитуд токов.
Зависимость /( и Д от отношения L/X приведена на
рис. 37.
4 Зак. 50
49
Рис. 37. График для определения уси-
ления антенны «волновой канал»
Регулировка амп-
литуд и фаз токов
производится путем
изменения длины ди-»
ректоров и рефлек-
тора. При этом од-
новременно меняет-
ся как амплитуда,
так и фаза. Это при-
водит к тому, что
режим наилучшего
распределения ам-
плитуд токов не со-
ответствует режиму
о пти м а л ьного со от -
ношения фаз. Поэто-
му с увеличением
длины антенны и числа вибраторов прирост усиления
уменьшается. Дальнейшего небольшого увеличения уси-
ления можно достичь индивидуальным подбором длин
отдельных директоров.
Антенны «волновой канал» получили очень широкое
распространение в радиолюбительской практике благо-
даря их относительной простоте.
Главными недостатками их являются большие гео-
метрические размеры и нормальная работа в пределах
только одного диапазона. По этим причинам «волновой
канал» крайне редко применяется на частотах меньше
14 Мгц.
Наиболее часто для 20-, 14- и 10-метровых диапазо-
нов применяются двух- или трехэлементные антенны с
уменьшенными до минимума расстояниями между
элементами порядка 0,1%. В этом случае антенна, кро-
ме минимальных размеров, имеет и максимальное уси-
ление. Однако ухудшаются ее диапазонные свойства и
падает входное сопротивление из-за сильного взаимного
влияния элементов.
На рис. 38 приведена схема трехэлементной антенны.
Практические размеры антенны приведены в табл. 3.
Антенна испытывалась как двух- и трехэлементная. Ви-
браторы для нее изготовляется из тонкостенных алю-
миниевых трубок диаметром 16 мм. Питание антенны
осуществляется с помощью 50-омного кабеля РК*6 че-
Zz~\\
Рис. 39. Схема симметрирую»
щего устройства без транс»
формации сопротивлений
Рис. 40. Схема спиральной
двухэлементной синфазной ан-
тенны
рез четвертьволновое симметрирующее устройство, как
показано па рис. 39.
Ориентировочная длина симметрирующего кабеля
приведена в табл. 3.
Конструктивно элементы крепятся на деревянной
двойной крестообразной раме из брусков сечением не
менее 30X30 мм.
Настройка антенны производится путем некоторого
изменения расстояния между вибраторами до получения
максимального усиления.
Определенный интерес представляет предложенная
И. Капустиным (UA0RW, Якутск) малогабаритная
спиральная двухэлементная антенна с противофазным
питанием элементов. Она рассчитана на 20-метровый
диапазон. Схема этой антенны приведена на рис. 40.
Элементы антенны изготовляются из медного канатика
диаметром 3 мм, который навивается на изоляционную
4

Таблица 3
РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ АНТЕННЫ
«ВОЛНОВОЙ КАНАЛ»
А Б В Г
Размеры, мм
14 100
21 170
28 700
9975
6655
4910
2130
1420
1045
9950 3370
6630 2250
4890 1650
14100
21 170
28 700
9975
6655
4910
2130
1420
1045
10 700
7130
5255
2130
1420
1045
9610
6400
4720
3370
2250
1650
2
трубку диаметром 30 мм или деревянныебруоки сечени-
ем ЗОХ'ЗО мм. Каждый элемент состоит из двух сигира-
лей *с шагом 7,5 мм, имеющих по 77 витков каждая. Для
точной настройки элементов в торцы брусков вставлены
медные трубки диаметром 8 мм и длиной 450 мм, к
которым (припаяны концы спиралей. Внутри трубок рас-
положены выдвигающиеся стержни длиной 450 мм. Ви-
браторы соединены между собой четырехпроводной ли-
нией, размеры которой приведены на рисунке, диаметр
провода 3 мм.
По утверждению И. Капустина, усиление антенны
примерно 4,5 дб (2,8 раза). Каждый элемент антенны
настраивается отдельно. При этом второй элемент от-
соединяется от питающего фидера и временно превра-
щается в пассивный вибратор.'
Более рационально использовать для создания уко-
роченных антенн небольшие удлиняющие катушки,
включенные в центре элементов. При этом относительно
слабо уменьшается действующая высота антенны. В не-
которых случаях в сочетании с описанным методом
уменьшения длины вибраторов используют и метод пи-
тания активного вибратора фидером, работающим в pe-
as
Рис. 41. Схема трехдиапазонной антен-
ны «волновой канал» с автоматически-
жиме стоячих волн
и образующим со-
вместно с вибрато-
ром резонансную си-
стему. Наиболее це-
лесообразно пользо-
ваться таким мето-
дом при создании
антенны, работаю-
щей в нескольких
диапазонах. Этот
принцип положен в
основу трехдиапа-
зонной антенны,
предложенной анг-
лийским коротковол-
новиком G4ZU.
Принципиал ь н а я
схема ее приведена ми переключателями
на рис. 41. На 10- и
14-метровых диапазонах она является трехэлементной
с усилением около 7 дб, а на 20-метровом диапазоне —
двухэлементная (вибратор и рефлектор) с усилением
5 дб. Работа активного вибратора антенны G4ZU имеет
некоторые особенности. В состав вибратора входит
двухпроводная линия с волновым сопротивлением
300—600 ом длиной 12 м. На рис. 42 показано распре-
деление стоячих волн тока и 'напряжения вдоль фидер-
ной линии и вибратора. Необходимый режим питания
вибратора .может быть обеспечен при определенной на-
стройке контура LaCa. Для 10* и 20-метровых диапазонов
Рис. 42. Распределение тока и напряжения вдоль вибратора
и фидера трехдиапазонной антенны на различных диапазонах
53
размеры вибратора сильно отличаются от резонансны*.
Как видно из рисунка, общая длина системы для этих
диапазонов должна быть равна целому числу полуволн.
Это соответствует режиму питания антенны напряжение
ем. На 14-метровом диапазоне длина вибратора неаколь*
ко больше половины длины волны, а его работа практи*
чески не отличается от работы полуволнового вибратора
с центральным питанием. Общая длина фидера и вибра-
тора равна нечетному числу четвертей волны. Это соот-
ветствует питанию антенны током. Входное сопротивле-
ние антенны, приведенное к контуру 1аСа, имеет индук-
тивный характер. Для настройки всей системы в резо-
нанс необходимо, чтобы сопротивление контура было
емкостным, что возможно при настройке контура на ча-
стоту несколько меньше рабочей. Наиболее критична на-
стройка контура на 20чметро1вом диапазоне, так как его
частота очень близка к резонансной частоте антенны.
Для других диапазонов величина реактивного сопротив-
ления контура менее критична. Наилучшие результаты
на 20-метппвом диапазоне получаются при настройке
контура АяСа на частоту 13 920 кгц. На остальных диа-
пазонах при этом параметры антенны ухудшаются лишь
на 5—6% от оптимальных.
Удлинительная катушка рефлектора (Лр)' имеет 3,5
витка, длина намотки 25 мм, а катушка директора
(1^)—7 витков, длина намотки 65 мм. Диаметр обеих
катушек 30 мм, а проводов — 3 мм.
Для перехода с диапазона на диапазон у пассив-
ных элементов имеются четвертьволновые автоматиче-
ские переключатели, состоящие из разомкнутых на кон-
це отрезков коаксиального кабеля длиной 1,5 м (Р) и
2,3 м (Д) или открытых двухпроводных линий длиной
соответственно 2,65 и 3.55 м, которые присоединены па*
раллельно катушкам. При резонансе входное сопро-
тивление такой линии очень близко к нулю/ В результа-
те катушка оказывается выключенной. На другом диа-
пазоне линия эквивалентна некоторой емкости, которая
автоматически учитывается при настройке антенны.
Длина коаксиальной линии переключателя может быть
подсчитана точно по формуле:
54
если известна диэлектрическая проницаемость изоляции
данной бухты кабеля. Отрезки кабеля должны резони-
ровать на частотах 21 150 и 28 300 кгц. Элементы антен-
ны _с помощью ГИРа настраиваются на следующие ча-
стоты: рефлектор — 13 250 кгц, вибратор с фидером —
13920 кгц и директор — 22000 кгц. Частоту ГИРа обя-
зательно надо контролировать по градуированному ко-
ротковолновому приемнику или гетеродинному волноме-
ру. Ширина диаграммы направленности на уровне поло-
винной мощности на 20-метровом диапазоне—120°, а
на 10- и 14-метровых — 70°. Отношение излучения впе-
ред-назад порядка 10.
Антенна G4ZU может быть существенно улучшена,
если несколько усложнить ее схему за счет добавления
еще одного пассивного элемента и некоторого увеличе-
ния общих размеров. Добавочный пассивный элемент
будет использоваться только в диапазоне 10 метров.
После такого усложнения антенна становится на диапа-
зонах 20 и 14 метров трехэлементной, а на 10-метро-
вом— семиэлементной. Одновременно может быть по-
лучено значительное улучшение отношения излучений
вперед-назад. После переделки особенности работы
отдельных элементов антенны полностью сохраняются.
Какие же конструктивные изменения следует внести в
антенну G4ZU? Рассмотрим их по порядку. Активный
вибратор и двухпроводная удлиняющая линия с конту-
ром £аСа и АввСсв остаются без изменений* Длина
половинок трехдиапазонного пассивного рефлектора
увеличивается с 3500 до 3650 мм. Одновременно увели-
чивается расстояние между активным вибратором и
рефлектором с 2140 до 3050 мм. Удлиняющая катушка
Lp и шлейф автоматического переключателя остаются
без изменений.
Пассивный директор, который работал раньше на
диапазонах 14 и 10 метров превращается также в трех-
диапазонный. Для этого длина каждого плеча увеличи-
вается с 2450 до 3230 мм, а расстояние между активным
вибратором и директором увеличивается с. 1520 до
3110 мм. Число витков удлиняющей катушки £д увели-
чивается с 3,5 до 6,5-
Одновременно следует увеличить и длину шлейфа
автоматического выключателя до такой же величины,
как и у рефлектора, т. е. до 2300 мм, если применен ко-
55
аксиальный кабель, или до 3550 мм, если используется
воздушная двухпроводная линия.
Кроме этого, параллельно катушке £д желательно
подключить полупеременный конденсатор емкостью
10—20 пф, который необходим для точной настройки
антенны.
После такого изменения размеров антенны оказы-
вается возможным в промежутке между вибратором и
трехдиапазонным директором поместить дополнитель-
ный директор для диапазона 10 метров. Он изготовляет-
ся из трубки такого же диаметра, как и остальные эле-
менты, например 16 мм. Длина директора — 4880 мм, а
расстояние от места крепления до активного вибрато-
ра — 1100 мм.
Таким образом, на диапазонах 20 и 14 метров ан-
тенна имеет 3 обычных элемента, а на 10-метровом
диапазоне оказывается, что трехдиапазонные рефлектор
и директор состоят из двух элементов каждый.
Настройка антенны несколько отличается от мето-
дики G4ZU. Можно рекомендовать следующий поря-
док. Сначала настраивается диапазон 14 метров по
максимальному усилению путем подбора в небольших
пределах длины шлейфов автоматических переключа-
телей. Резонансная частота директора должна быть
между 22 и 23 Мгц, а рефлектора — между 19 и 20 Мгц.
После этого следует переходить к настройке на диапа-
зоне 20 метров путем подбора индуктивности удлиняю-
щих катушек. Рефлектор должен быть настроен с по-
мощью ГИРа на частоту 13 500 кгц, а директор — на
частоту 14 600 кгц. Затем с помощью полупеременного
конденсатора надо добиться резонанса директора на
частоте 29 400 кгц. Так как при этом изменится наст-
ройка директора на диапазоне 20 метров, то послед-
нюю операцию следует повторить несколько - раз. Ак-
тивный вибратор с контуром LQC^, как и у антенны
G4ZU, настраивается на частоту 13 920 кгц.
После такой модернизации усиление антенны уве-
личивается на диапазонах 20 и 14 метров до 8, а на
10-метровом диапазоне до И дб.
Применять второй способ уменьшения длины эле-
ментов антенны при помощи только удлинительных ка-
тушек имеет смысл в том случае, если антенна будет
56
работать на нескольких диапазонах. Наиболее типич-
ной антенной этого типа является двухэлементная ан-
тенна, предложенная американским коротковолновиком
Антенна предназначена для работы на 20- и
40-,метровых диапазонах. Схема антенны приведена на
рис. 43. Расстояние между элементами для 20-метрово-
го диапазона примерно 0.2Z,, а для 40-метрового — 0,1Х.
Так как электрическая длина элементов для 40-метрово-
го диапазона значительно меньше половины длины вол-
ны, то более рационально пассивный элемент выполнить
в виде директора, который короче активного вибратора.
Если использовать пассивный элемент как рефлектор,
то усиление антенны будет меньше, так как в этом слу-
чае необходима большая электрическая длина элемента.
Увеличение электрической длины рефлектора таким спо-
собом приведет к еще большей концентрации высокоча-
стотной энергии в катушке и уменьшению полезного по-
ля в пространстве. При относительно небольшом рас-
стоянии между элементами на частотах 7—7,3 Мгц по-
лучилось значительное изменение реактивного входного
сопротивления антенны, выполненной из обычной трубы
диаметрам 20—40 мм. Для улучшения диапазонных
Рис. 43. Схема двухдиапазонной двухэлементной антенны
57
свойств изготовлено 1подобие конического элемента (кал
вто видно из схемы). Применение такого типа элемен-
тов на 20-метровом диапазоне не обязательно, так как
расстояние между ними 0,2Z. и в пределах отведенного
диапазона частот реактивное сопротивление меняется
сравнительно мало. Попутно следует отметить, что со-
ветские радиолюбители практически используют на 40-
метровом диапазоне частоты от 7 до 7,05 Мгц. Поэтому
антенну описываемого типа можно с одинаковым успе*
хом изготовлять из трубы диаметром 20—40 мм. Укора-
чивающие катушки наматываются из провода диамет-
ром 3 мм. Катушки имеют следующие данные: L\ —
8 витков, шаг намотки 6 мм; L2— 5 витков диаметром
50 мм, она располагается над центром Лг, £з и L4—по
20 витков; L6— 11 витков; £« и L7—по 18 витков. Диа-
метр намотки всех катушек (кроме L2) 40 мм.
Настройка антенны производится следующим обра-
зом. С помощью ГИРа рефлектор настраивается на ча-
стоту 13,5 Мгц путем подбора длины намотки катушки
£б. При этом цепь вибратора размыкается. Затем на-
страиваются удлинительные катушки (Ц и L7) этого
же элемента на частоту 7,5 Мгц для работы в режиме
директора. Изменяя длину намотки катушек L} или Ц
и L4, соответственно добиваются резонанса на частотах
7025 и 14 100 кгц. Данные катушки L2 справедливы при
использовании 50-омного кабеля РК-6. Для согласова-
ния с кабелем РК-1 или РК-3 число витков катушки L3
необходимо увеличить до 7.
В заключение следует отметить, что если несколько
усложнить релейную схему и уменьшить длину активно’
го вибратора до 3350 мм">(2, то антенна может рабо-
тать и на 14-метровом диапазоне. При этом у активно-
го вибратора удлинительные катушки должны отклю-
чаться, а кабель присоединяется непосредственно к ви-
братору. Пассивный элемент работает как обычный
рефлектор и его удлинительные катушки необходимо
полностью замкнуть.
Эту антенну без всяких переделок можно использо-
вать и для работы на 10-метровом диапазоне. Однако
следует учитывать, что к.с.в, может доходить до 6—8, а
эффективность антенны уменьшится. Диаграмма излуче-
ния в этом случае будет существенно отличаться от
диаграмм па других диапазонах.
58
4. Широкодиапазонные нерезонансные антенны
На коротковолновых диапазонах широкое примене-
ние нашли ненастроенные диапазонные антенны. Чаще
всего используются: диполь Надененко, гармониковая,
ромбическая, V-образная и антенна с логарифмически*
периодической структурой.
Диполь Надененко. Слабонаправленная диапазонная
антенна в виде проволочного цилиндра диаметром 0,5—
1,5 м была предложена С. И. Надененко. На концах и
посредине вибратора провода сходятся в узел, образуя
конические поверхности длиной 2—4 м на концах и 1—
2 м в центре. Это необходимо для уменьшения паразит-
ной емкости между плечами вибратора, вибратором и
элементами крепления. Благодаря тому что поверхность
вибратора выполнена в виде проволочного цилиндра
большого диаметра, погонная емкость его велика, а вол»
новое сопротивление мало. Если обратиться к графикам
(рис. 27 и 28), то станет ясно, что при низких значениях
волнового сопротивления входное активное и реактив-*
ное сопротивление вибратора для разных отношений
//X меняется относительно мало. Благодаря этому рабо-
чий диапазон диполя Надененко можно считать в пре-
делах //Х = 0,2—0,6, т. е. он обеспечивает перекрытие по
частоте в три раза. Опытами установлено, что хорошее
согласование диполя Надененко с фидером выполняется
при волновом сопротивлении фидера 300 ом и диполя
250—400 ом. Количество проводов, образующих ци»
линдр, обычно равно шести или восьми. С целью улуч*
шения согласования фидера с антенной в последние го-
ды начали применять диполь Надененко с шунтовым
питанием. Конструкция антенны для работы на всех ко-
ротковолновых диапазонах (10—80 м) приведена на
рис. 44. При таком выполнении шлейф бег вместе с по-
ловинками плеч вибратора аб и гд составляет коротко-
замкнутую линию длиной в четверть резонансной длины
волны антенны. При расстройке в любую сторону от
резонансной частоты реактивные сопротивления вибра-
тора и шлейфа имеют разный характер и частично ком-
пенсируют друг друга. Это приводит к увеличению ра-
бочего диапазона частот антенны. Вибратор с шунтом
может весьма эффективно применяться более чем в че-
тырехкратном диапазоне волн: от X (6,5-Л-7) -2/ до
53
Рис. 44. Диполь Надененко шунтового питания
X = (1,54-1,6) • 2/, где 21 — 12 м — полная длина вибра-
тора. Коэффициент полезного действия антенны весьма
высок. Благодаря этому шунтовой диполь Надененко
может быть отнесен к числу лучших слабонаправленных
широкодиапазонных антенн не только для любительских
связей. Очень удобно осуществлять питание антенны
ленточным кабелем КАТВ с волновым сопротивлением
300 ом. В случае отсутствия такого кабеля фидер мож-
но изготовить из медного провода диаметром 1,5 ж.и.
Расстояние между центрами проводов должно быть
40—42 мм. Для фиксации расстояния между проводами
необходимо через каждые 1—1,5 м ставить изоляцион-
ные распорки из керамики, стекла, полистирола или
фторопласта. Применять для распорок тетинакс, тек-
столит и другие подобные материалы нежелательно
ввиду значительных потерь.
Гармониковая антенна. К числу диапазонных остро-
направленных антенн, имеющих распространение в ра-
диолюбительской практике, в первую очередь следует
отнести «длинный провод» (гармониковая антенна),
ромбические и V-образные (полуромбические) антен-
ны.
Если рассмотреть зависимость диаграммы направ-
ленности симметричной антенны длиной I от отноше-
ния /Д (рис. 45), то станет ясно, что при отношении
/Д>2 главный лепесток диаграммы направленности
будет все больше и больше прижиматься к оси провода.
Еще сильнее это будет проявляться при питании вибра-
тора не в центре, а с конца, цак в антенне типа «Цеппе-
лин». В этом случае приведенные диаграммы будут со-
ответствовать в два раза меньшей длине провода.
60
К 4
Рис. 45. Типичные диаграммы направ-
ленности антенн различной длины
Острота главного
максимума и его
близость к направ-
лению оси провода
при /Д>2 оказы-
вается .значитель-
ной. В вертикальной
плоскости максимум
излучения проходит
под углом 10—15°
к горизонту, что
весьма выгодно при
проведении дальних
связей. При работе
гармониковой антен-
ны «длинный про-
вод» вдоль провода
устанавливаются за-
тухающие стоячие
волны тока и на-
пряжения, которые
обусловлены отраже-
нием от конца провода и излучением энергии в пространст-
во. При малой длине провода 1= (2-нЗ) К затухание стоячей
волны вдоль провода за счет излучения еще относитель-
но слабо выражено и антенна может быть представле-
на в виде системы полуволновых вибраторов с расстоя-
нием между центрами Х/2 и сдвигом фаз между питаю-
щим напряжением в 180°. В этом случае диаграмма на-
правленности будет симметрична относительно оси
провода. Главные лепестки ее направлены вперед и на-
зад. При большой длине провода, когда //Х>5, затуха-
ние стоячей волны за счет излучения имеет сильно вы-
раженный характер и распределение тока вдоль прово-
да больше напоминает бегущую волну. В этом случае
провод работает как антенна бегущей волны, для кото-
рой характерно отсутствие заднего лепестка.
Для использования в любительской практике мож-
но рекомендовать антенну «длинный провод» длиной
I — 128 м, высотой подвеса 10—15 м и питанием с кон-
ца. Эта антенна будет хорошо работать на 80-, 40-, 20-,
14- и 10-метро1вцх диапазонах. Ее усиление соответст-
венно будет равно 1,1; 2,6; 5,1; 6,6 и 9,8 дб по отноше-
61
Рис. 46. Схема гармониковой
антенны с управляемой диаг-
раммой направленности
НИЮ к полуволновому ВИ”
братору, В том случае, если
натянуть антенну такой боль*
шой длины по той или дру-
гой причине затруднительно,
достаточно хорошие резуль-
таты можно получить и с
антенной длиной 42,5 м при
питании с конца. Ее усиле-
ние по отношению к полу-
волновому вибратору будет
соответствовать 0; 0,6; 1,6;
2,6 и 3,5 дб, т. е. на 80-, 40-
и 20-метровых диапазонах—
слабонаправленная, а на
14- и 10-метровых—пример-
но эквивалентная двухэле-
ментной антенне. В ч обоих
случаях антенна выполняет*
ся из провода диаметром
3—4 мм. Существенным недостатком антенны «длинный
провод» является то, что диаграмма направленности
имеет большое количество боковых лепестков, на долю
которых приходится заметная часть излучаемой мощ-
ности. В любительской практике гармониковая антенна
«длинный провод» чаще всего используется как система
с управляемой диаграммой направленности. Для этого
на опорах подвешиваются несколько лучей, которые с
помощью дистанционного переключателя могут присое-
диняться к фидеру по желанию оператора,
ключить провалы в результирующей
лучи следует натягивать
лом друг к другу. В случае
Чтобы ис*
диаграмме,
под определенным уг-
применения лучей дли-
ной 128 м следу-
ет вешать шесть
лучей под углом
30° или 30°+180°
друг к другу. Ес-
ли длина лучей
42,5 м, то доста-
точно
тыре
углом
повесить че
луча
45°
под
или
62
45°+180° друг к другу, как показано на рис. 46.
Ромбическая антенна. В ней свойства гармониковой
антенны «длинный провод» использованы для создания
более эффективной системы. Она выполняется из че-
тырех проводов диаметром 4—6 мм, натянутых меж-
ду опорами, установленными по углам ромба, как по-
казано на рис. 47. С одной стороны к антенне присоеди-
няется двухпроводный фидер с волновым сопротивле-
нием, равным волновому сопротивлению ромба, а с дру*
гой — согласованная нагрузка (/?н — Ра). Согласование
антенны с обеих сторон необходимо для получения в
фидере и самом ромбе бегущей волны в широком диа-
пазоне частот. Только в этом случае происходит подав-
ление задних лепестков каждого из проводов, образую-
щих ромб. Углы ф и Ф при конструировании антенны
выбираются так, чтобы максимумы диаграмм направ*
ленности всех четырех сторон совпадали с большей диа-
гональю ромба, которая направлена на корреспондента.
Высота подвеса ромба над землей должна быть не ме-
нее четверти средней длины волны рабочего диапазона.
В зависимости от длины сторон угол ф имеет следую*
щие значения: при 1 = 2% ф = 36°; ЗХ — 30°; 4%—26°;
5% — 22°; 8% — 18°, а угол Ф = 90° — ф.
Для работы на 20-, 14- и 10-метровых диапазонах
можно рекомендовать ромбическую антенну со сторо-
нами / = 42,5 м, углом ф = 25° и высотой подвеса 5—
7 ле. В этом случае усиление антенны будет ' меняться
от 13,8 до 21 дб. Нагрузочное сопротивление ромба в
любительских условиях может быть выполнено в зави-
симости от мощности передатчика из нескольких сопро-
тивлений ВС мощностью 10 вт, которые при .параллель-
ном соединении будут иметь величину 600—700 ом.
Мощность нагрузочного сопротивления должна быть
около 40% мощности, отдаваемой передатчиком в фи-
дер. Для предохранения сопротивлений от воздействия
атмосферных осадков их следует поместить в пластмас-
совый кожух. Фидерная 600-омная линия изготовляете^
из провода диаметром 1,5 мм, а расстояние между цент»
рами проводов — 100 мм.
Основные достоинства ромбической антенны следую»
щие: широкий диапазон рабочих частот как с точки зре-
ния согласования, так и по направленным свойствам;
возможность излучения больших мощностей без опас-
68
ности перенапряжений; простота устройства и эксплуа-
тации; малая высота подвеса. К недостаткам следует
отнести: относительно низкий к.п.д, (0,6—0,7); большая
площадь, занимаемая антенной; значительное количест-
во интенсивных боковых лепестков, на долю которых
приходится до 70% излученной мощности. Для умень-
шения боковых лепестков был предложен Г. 3. Айзен-
бергом сдвоенный ромб из двух синфазных систем,
сдвинутых по (малой диагонали на 0,83 .AonT- При этом
наиболее интенсивные боковые лепестки подавляются во
всем рабочем диапазоне, а общее усиление ромба воз-
растает в 1,5—2 раза.
V-образная антенна также относится к числу диапа-
зонных остронапра1вленных антенн и известна в люби-
тельской практике под названием «V-веам».
Схема V-образной антенны показана на рис. 48. По
принципу действия эта антенна очень близка к ромбиче^
ской. Она представляет собой как бы половину ромба
от входных контактов до тупого угла. Для получения
режим,а бегущей волны вдоль проводов антенны на кон-
цах лучей присоединяются согласующие сопротивления
в виде свисающих железных проводов. Однако в боль-
шинстве случаев согласующие сопротивления не вклю-
чают, так как при достаточной длине лучей (//Х>2) вол-
на тока к концу проводов затухает за счет излучения
до небольшой величины и, естественно, коэффициент
отражения и стоячей волны будет мал. Угол ф имеет ту
же зависимость от длины лучей, что и ромб. Диаграмма
направленности системы по мере укорочения длины
Рис. 48. Схема V-образной ан-
тенны
волны постепенно ме-
няет свой характер.
При /Д=2 антенна име-
ет одинаковое излуче-
ние вперед и назад
при достаточно узкой
диаграмме направлен-
ности. В случае отсут-
ствия согласующих со-
противлений ее усиле-
ние около 7 дб. По
мере увеличения отно-
шения 1/К лучи ан-
тенны все больше и
64
больше приближаю 1ея по
характеру работы к ан-
тенне с бегущей волной
и задний лепесток все
время уменьшается. Пос-
ле того как длина лучей
станет больше 5—6 X,
задний лепесток будет
ослаблен не хуже, чем
при применении специ-
альных рефлекторов, а
антенна становится фак
Рис. 49. V-образная антенна с
управляемой диаграммой на-
правленности (V-веам)
тически однонаправлен-
ной. Опытами установле-
но, что наилучшие ре-
зультаты для работы на
при
всех любительских диапазонах лает антенна
/=128 м, 2ф = 52° и высоте подвеса 12 -15 м. Вместе с
тем V-образная антенна, в отличие от ромба, позво-
ляет создать систему с управляемой! диафрагмой
направленности по такому же принципу, как и в
случае антенны «длинный провод». Для созда-
ния такой антенны достаточно натянуть пять лучей под
углом 52° и установить переключатель на четыре поло-
жения (рис. 49).
Такая антенна на всех диапазонах от 80 до 10 м
обеспечит перекрытие любого направления с уменьше-
нием сигнала не более чем в два раза по мощности.
Усиление антенны на любительских диапазонах бу-
дет соответственно 2,8; 5,8; 11,8; 15,3 и 17,8 дб. Из этих
данных видно, что V-образная антенна является остро-
направленной на диапазонах от 40 до 10 м. Даже на
80-метровом диапазоне по усилению она почти эквива-
лентна двухэлементной антенне ' «волновой канал», но
значительно проще в изготовлении.
Одновременно следует отметить, что эта же антенна
с успехом будет работать на 2- и 0,7-метровых диапазо-
нах. Ее усиление будет соответственно 32 и 51 дб, а
ширина диаграммы направленности — около 2° на
уровне половинной мощности. Если длину лучей умень-
шить до 42,5 м, то максимальное усиление на Ю-метро-
вом диапазоне'уменьшится до 9,3 дб по отношению к
полуволновому вибратору, а на УКВ соответственно до
5 Зак. 50
22 и 32 дб, диаграмма же излучения расширится до 3—5®.
Антенна с логарифмически-периодической структурой
относится к группе резонансных антенн, но ее диаграм-
ма направленности и входное сопротивление очень ма-
ло зависят от частоты (теоретически в неограниченном
диапазоне частот). До недавнего времени наиболее ши-
рокополосными антеннами были биконическая, диско-
конусная и (Подобные им антенны, диаграммы направ-*
лен кости которых не зависят от частоты (примерно в
трехкратном диапазоне). Дальнейшему расширению ра-
бочего диапазона мешал «концевой эффект» искаже-
ния поля. Влияние концевого эффекта удалось значи-
тельно снизить только у логарифмической спиральной
антенны, имеющей коэффициент перекрытия больше 10.
Геометрия логарифмической структуры подобрана так,
что диаграмма направленности и входное сопротивление
антенны периодически повторяются с логарифмом ча-
стоты. Плоские антенные структуры построены таким
образом, что © является периодической функцией от
Inr, где 0 и г—полярные координаты в плоскости ан-
тенны. Одним из главных параметров логарифмически-
•периодической антенной системы является коэффициент
^4-1 п
т=—£—. Основные характеристики антенны—входное
сопротивление и диаграммы направленности—повторяют-
ся на частотах, равных тл-/0, где п — любое целое число
больше единицы. Основные обозначения ясны из рис. 50.
Если форму структуры и коэффициент т подобрать так,
что изменение диаграмм направленности и входного со-
противления в пределах одного периода будет мало, то
так же мало они будут изменяться и для остальных пе-
риодов. Дополнительным условием широкополосности
антенны конечных размеров является малый «концевой
эффект», что хорошо выполняется в логарифмически-
периодических структурах. Антенна возбуждается в
вершине симметричной двухпроводной или коаксиаль-
ной линией. Было установлено, что границы диапазона
антенны, показанной на рис. 50, определяются попереч-
ными размерами самого большого и самого малого зуб-
ца. Они должны быть приблизительно равны четверти
длины самой длинной и самой короткой волны диапа-
зона. Антенна, у которой угол ф = 180°, имеет диаграмм
66
Рис. 50. Логарифмически-периюдическая антенная система с
круглыми зубцами
му направленности в виде «восьмерки», как и (Полувол-
новой вибратор. Ширина лепестков в горизонтальной и
вертикальной плоскостях остается шрактически постоян-
ной в диапазоне частот 10:1, а их оси перпендикулярны
к плоскости антенны. Входное сопротивление антенны в
этом же диапазоне почти постоянно и равно 170 ом.
Для сохранения постоянного сопротивления по диа-
пазону желательно, но не %всегда обязательно, чтобы
одна из половин антенны ino форме взаимно дополняла
вторую. Если угол раствора антенны ф<90°, то можно
получить однонаправленную диаграмму излучения с
максимумом вдоль оси Y. Изменяя параметры а, р, фит,
можно в некоторых пределах изменять ширину диаграм-
мы направленности. Отношение излучения вверед-назад
легко удается ^получить порядка 15 дб. При уменьшении
угла раствора ф волновое сопротивление и входное со-
противление антенны падают, а к.с.в., отнесенное к вол-
новому сопротивлению, быстро увеличивается до вели-
чины 3,5 три ф = 30°.
Принципиально возможно большое количество вари-
антов т^>чФигурацйй лотарифмически-периодических ан-
5* G7
тени. Наибольшее распространение имею! антенны £
круглыми или трапециевидными зубцами, вырезанными
из листового металла, и «проволочные» с трапециевид-
ными или треугольными зубцами. Первые два вида из-
лучателей вряд ли найдут распространение в любитель*
ской практике из-за сложности их изготовления и боль-
шого веса. Более удобными для самостоятельного изго-
товления, несомненно, являются «проволочные» лога»
рифмически^периодические антенны, которые практиче-
ски не уступают по качеству работы антеннам, выпол*
ненным из листового материала. В процессе экспери-
ментирования (по данным автора разработки [л. 6]) бы-
ло обнаружено, что по мере уменьшения угла Р до нуля
ширина диаграммы антенны при прочих равных услови-
ях уменьшалась. На рис. 51 приведена «проволочная»
антенна с трапециевидными зубцами. Установлено, что
диаграмма направленности в горизонтальной плоскости
в основном зависит от коэффициента т, Так, при изме-
нении т от 0,4 до 0,707 при а = 60° и ф = 45° ширина
диаграммы в горизонтальной плоскости уменьшается от
86, до 64°. а в вертикальной— от 112 до 79°. Одновре-
Рис, 51. Логарифмически-цериодическая антенная система с тра-
пециевидными зубцами

меяно была установлена зависимость диаграммы напра-
вленности от угла раствора антенны гр. Выяснено, что
ширина диаграммы в горизонтальной плоскости от
гр практически не зависит, а в вертикальной растет при
всех значениях т по мере уменьшения гр и увеличивает-
ся уровень заднего лепестка. Входное сопротивление
уменьшается, что хорошо иллюстрируется следующим
примером. Антенна с а = 60°, т = 0,6 имеет входное со-
противление 120 ом при гр = 60°, ПО ом при 45°, 105 ом
при 30° и 65 ом при ф = 7°. Коэффициент усиления этой
антенны при угле раствора гр =45° равен 6,5 дб по от-
ношению к диполю, а подавление заднего лепестка *—*
15,8 дб. По своим параметрам антенна, изготовленная
согласно приведенным данным, эквивалентна трехэле-
ментной антенне «волновой канал», но работает в диа-
пазоне с перекрытием больше 10 по частоте. Попутно
следует отметить, что расстояние между соседними по-
перечными элементами не должно превышать 0,3 длины
самого большого элемента. К недостатку антенн с ло-
гарифмически-периодической структурой «следует отне-
сти сравнительно большие их габариты по сравнению с
Рис. 52. Схема одного полотна логарифмически-периоди*
ческой антенной системы о трапециевидными зубцами
69
антенной «(волновой канал». Это (Практически ограничи-
вает их применение в радиолюбительской практике диа*
пазоном частот от 14 Мгц и выше. На рис. 52 приведен
чертеж одного полотна антенны, которая может быть
рекомендована для работы на частотах 14—435, 21—
435 или 28—435 Мгц. Параметры антенны: т = 0,6,
<х==*7б°; ф = 45°, усиление — 6,5 дб, подавление заднего
лепестка 15,8 дб. В табл. 4 указаны основные конструк-
тивные размеры ее элементов.
Для получения более постоянного входного, сопро-
тивления поперечные элементы необходимо выполнять
РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ЛОГАРИФМИЧЕСКИ-
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ ДЛЯ РАБОТЫ НА РАЗНЫХ
ДИАПАЗОНАХ
Таблица 4
Индекс
Наимено-.
ванне
Rn, мм
8200 4910
5470 3280
4100 2460
2950
1970
1475
1770
1180
885
1060 640
710 425
530 318
380 230
225 153
190 —
140
In, ММ
10 700 6430
7150 4290
5350 3210
3850
3570
1925
2310
1540
1152
1380 830
925 555
693 416
500
333
225
300
200
180
из трубок или стержней разного диаметра. Наибольший
диаметр должен быть у элемента Отношение диамет*
ров остальных стержней должно быть т = 0,6. Элемен-
ты могут быть закреплены на стальной или алюминие-
вой трубе с помощью хомутиков или U-образных бол*
тов. Угол раствора антенны фиксируется при помощи
двух изоляционных распорок, как показано на рис. 53,
а концы элементов могут быть спаяны пластинками или
проволокой подходящего диаметра. Входное сопротив-
ление антенны в пределах диапазона изменяется от 120
70
Рис. 53. Схема питания логарифмически-периодической антенны
до 95 ом. Если элементы антенны будут выполнены из
трубок одинакового диаметра, то входное сопротивле-
ние может меняться в пределах от 150 до 75 ом, умень-
шаясь с повышением частоты. В качестве фидерной линии
используются коаксиальные кабели РК-2 (92 ом),
РК-64 (95 ом), РК-ТЗ-150 (145 ом) или симметричные
кабели РД-15 (147 ом), РД-17 (ЮОол) и РД-26 (92ол*).
Конструкцию ан-
тенны можно не-
сколько упростить,
если применить сис-
тему с треугольны-
ми зубцами, как по-
казано на рис. 54.
Параметры антенны
остаются прежними:
т = 0,6, а = 75°,
=45°. Входное со-
противление антен-
ны при этом не-
сколько уменьшает-
ся по сравнению с
Рис. 54. Схема одного полотна лога-
рифмически-периодической антенной
системы с треугольными зубцами
предыдущим вариан-
том и равно 100 ом.
Антенна с треуголь-
71
ными зубцами имее! несколько ббльшую ширину диаг-
раммы направленности (70° вместо 67°) и меньшее ос-
лабление излучения назад (14,4 дб вместо 15,8 дб).
Однако с таким незначительным ухудшением пара-
метра антенны можно мириться, если учесть зна-
чительное .упрощение конструкции всей системы. Фи-
дер антенны в этом случае можно выполнить из кабеля
РК-2, РК-64 или РД-17.
5. Рамочные направленные антенны
Горизонтальная синфазная двухэлементная антенна
«ZL» была предложена в 1949 г. новозеландским корот-
коволновиком Г. Ричардом (ZL3MH) и получила широ-
кое распространение у иностранных радиолюбителей.
По характеру работы она близка к антенне «волновой
канал». В силу ряда конструктивных особенностей ее
усиление не меньше чем у четырех-пятиэлементной ан-
тенны «волновой канал», а рабочий диапазон значитель-
но шире и равен + 10%. Схема антенны приведена на
рис. 55. Малая глубина антенны (порядка 0,1Х) делает
особенно удобной ее при изготовлении для работы на
коротковолновых диапазонах. В состав синфазной ан-
тенны входят два полуволновых шлейф-вибратора. Один
из них является основным активным элементом Д, вто-
рой — активный рефлектор 5, который через специаль-
ный высокочастотный фазовращатель Г питается на-
пряжением со сдвигом фазы в 135° по отношению к фа-
зе напряжения у ос-
новного вибратора.
Кроме того, длина
активного рефлекто-
ра примерно на 5%
больше длины ос-
новного вибратора.
Благодаря сочета-
нию этих двух свойств
диаграмма антенны
отличается от теоре-
тической кардиоиды
и- имеет лепестковый
характер со слабо
выраженными боко”
Рис. 55. Схема двухэлементной
синфазной антенны «ZL>
72
выми п задними лепеоками. Для получения сдви-
га фаз в 135° электрическая длина перекрещен-
ной соединительной линии Г также должна быть
равна 135°, т. е. К/8. Однако, если учесть коэффи*
циент укорочения за счет влияния диэлектрика, этот
размер будет меньше, чем Х/8 в свободном простран*
стве. Входное сопротивление каждого из элементов (ес-
ли вибраторы выполнены из труб одинакового диамет-
ра) равно 300 ом. Соединительная линия, выполняющая
роль фазовращателя, также должна иметь волновое со-
противление 300 ом. Благодаря сильному взаимному
влиянию двух параллельно соединенных шлейф-вибра-
торов общее входное активное сопротивление антенны
равно 72 ом, что позволяет использовать ,в качестве фи-
дера симметричный кабель РДБ-82 (75 ом) или РД-13
(86 ом). Если указанные симметричные кабели отсут-
ствуют, то можно воспользоваться и коаксиальным ка-
белем с волновым сопротивлением 75 ом типов РКЯ.
РК-3, РК-4, РК-20, РК-49, КАТВ-1, -которые присоеди-
няются через симметрирующее устройство, показанное
па рис. 39. Если потребуется иметь входное сопротивле-
ние, большее или меньшее, чем 72 ом, то этого можно до-
стигнуть, применяя шлейф-вибраторы из труб разного
диаметра. Одновременно не следует забывать, что вход-
ное сопротивление одиночного шлейф-вибратора долж*
но быть в четыре раза больше требующегося для гото-
вой антенны. Расчет шлейф-вибратора можно произве-
сти с помощью номограммы, приведенной на рис. 20.
Г. Ричард рекомендует следующие эмпирические
формулы для расчета размеров антенны:
Л=7; Б=—гВ=г, Г—у- = Д=^- .
В этих формулах все линейные размеры берутся в мет-
рах, а частота — в мегагерцах. Коэффициент укороче-
ния V для воздушной соединительной линии равен
0,95—0,97. Диэлектрическая проницаемость почти всех
кабелей отечественного изготовления со сплошным за-
полнением равна 2,35, a 0,651. Приведенные эмпи*
ричежие формулы не учитывают изменения резонансной
длины антенны в зависимости от диаметра провода ан*
теины. Поэтому лучше по графику на рис. 13 определить
Г8
коэффициент укорочения К полуволнового вибратора
(элемент Л) в соответствии с диаметром имеющегося
провода или трубы, а затем определить размер
5 = 1,05/1 (рис. 55).
В табл. 5 (приведены размеры антенны, которая из-
готовлена из трубок диаметром 10 мм и имеет воздуш-
ную соединительную 300-омную линию с V = 0,96 и
коаксиальный фидер со сплошным заполнением. Соеди-
нительный фидер может быть изготовлен из медного
•провода диаметром 2 мм при расстоянии между центра-
ми проводов 15 мм или диаметром 3 мм при расстоянии
между центрами 20 ,мм.
Таблица д
РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ АНТЕННЫ «ZL>
ДЛЯ РАБОТЫ НА РАЗНЫХ ДИАПАЗОНАХ
Индекс Частота, Мгц
14,15 21,1 28,5 145 430
Д л ина, см
А 955 637 475 93 31,4
Б 1010 674 500 98 33,2
В 212 141,5 105 20 7
Г 254 170 126 24,8 8,4 -
Д 23 15,4 11,5 2,25 0,8
1 (рис. 39) 345 230 171 33,17 11,4
Применять для соединительной линии ленточный те*
левизионный кабель КАТВ нельзя, так как его длина по-
лучается меньше расстояния между вибраторами. Ви;
браторы антенны можно расположить на основании вер-
тикально ((плоскости вибраторов параллельны) и гори-
зонтально (в одной ^плоскости). При изготовлении ан-
тенны вибраторы необходимо закреплять на опорных
изоляторах, а траверзы, которые поддерживают вибра-
торы, должны быть сделаны ,из дерева или другого изо-
ляционного материала.
Настройка синфазной антенны простая. В основном
подгонке подлежат три размера в такой последователь-
ности: длина симметрирующего устройства, расстояние
между вибраторами и длина соединительной линии фа*
74
зовращателя. При изготовлении антенны длину сим-
метрирующего отрезка кабеля имеет смысл взять на
1—2% большую, чем указано в табл. 5 или (получено из
расчета. Методика настройки антенны следующая: от
активного элемента отсоединяется линия фазовращате-
ля, передатчик настраивается на частоту, указанную в
таблице, и с помощью неоновой лампочки проверяется
распределение напряжения вдоль вибратора. Если ми^
нимум напряжения не совпадает с геометрической се-
рединой вибратора, то надо изменять длину симметри-
рующего кабеля до тех пор, пока не будет получено хо-
рошее распределение питающего напряжения. Наруше-
ние симметрии питания антенны очень сильно ухудшит
ее параметры. Изменяя расстояние между вибраторами
в пределах 1—2%, необходимо добиваться максималь-
ного подавления заднего лепестка. После этого соеди-
нительную линию фазовращателя присоединяют к ви-
братору А и, изменяя ее длину, добиваются получения
максимального усиления антенны.
Правильно настроенная антенна имеет усиление 1'1—
12 дб по отношению к полуволновому вибратору. Уро-
вень излучения назад на 30—40 дб меньше излучения
вперед, а боковые лепестки — на 50 дб. Антенна имеет
максимум излучения под малыми углами к горизонту,
что весьма выгодно при работе с дальними радиостан-
циями.
Антенна «двойной квадрат» представляет дальнейшее
развитие синфазной двухэлементной антенны «ZL». Эле-
менты ее выполняются в виде двух квадратных рамок с
периметром, равным длине волны. Такую форму эле-
мента можно представить в виде шлейф-вибратор а,
также имеющего периметр, равный длине |волны, у ко-
торого размер Д (рис. 19) увеличен до четверти длины
волны, а размер А уменьшен до (четверти длины волны.
После такого преобразования формы элементов работа
антенны существенным образом изменилась. На
рис. 56,а показано распределение |волны тока вдоль сто-
рон рамки с периметром X. Ясно, что такая рамка обра-
зует систему из двух противофазно возбуждаемых чет-
вертьволновых горизонтальных излучателей, разнесен-
ных на Х/4 по вертикали. Вертикальные стороны рамок
образуют элементы высокочастотного фазовращателя,
который сдвигает .фазу питающего напряжения на 180°,
75
Рис. 56. Распределеиие тока в активной рамке антенны <двойной
квадрат»
что и требуется для нормальной работы вибраторов.
При этом токи в горизонтальных частях рамки будут
течь в одинаковом направлении. Токи в вертикальных
сторонах рамки текут в противоположных направление
ях. Благодаря этому при 'расстоянии между элементами
А/4 их поля будут взаимно компенсироваться в про-
странстве. Если на расстоянии примерно Х/4 (рис. 56,в)
поместить вторую рамку параллельно плоскости первой,
то получим антенную систему, как бы состоящую из че*
тырех элементов (двухэтажная антенна из двух излу-
чателей и двух пассивных рефлекторов). Диаграмма на-
правленности системы сильно сжата в вертикальной и
достаточно широка в горизонтальной плоскости.
Имеется несколько вариантов конструктивного вы-
полнения антенны «двойной нвадратэ для работы на
нескольких диапазонах. Как и у антенн «волновой ка-
нал», здесь применяют отдельные системы для каждого
диапазона или дополнительные шлейфы для работы €
рамками одного размера на нескольких диапазонах.
70
Распределение тока для этих двух случаев показано на
рис. 56. Наиболее простой вариант конструкции т$ех-
диапазонной антенны «двойной квадрат» предусматри-
вает расположение трех активных рамок (по числу диа-
пазонов) в одной плоскости, одна внутри другой. Пас-
сивные рамки также располагаются в одной плоскости.
При таком расположении рамок расстояние между ни-
ми выбирается равным 0,18Л одного из рабочих диапа-
зонов. Если антенна рассчитана для работы на 20-, 14»
и 110-метровых диапазонах, то' расстояние между .рам-
ками окажется равным 0,12; 0,18 и 0,24 X, а входное со-
противление антенны будет соответственно 50, 70 и 88 ом
(без учета взаимного влияния рамок, расположенных в
одной плоскости). Более сложный и громоздкий вариант
конструкции, но дающий лучшие результаты, показан
на рис. 57. При таком выполнении антенны рамки всех
грех диапазонов расположены на расстоянии 0,18%,
что соответствует условию максимального усиления.
Входное сопротивление антенны на каждом диапазоне
в зависимости от размеров рамок (с учетом взаимного
их влияния) может быть получено в интервале от 80 до
110 ом. В процессе экспериментирования с антенной
«двойной квадрат» было установлено, что наилучшие ре-
зультаты при работе в телеграфных и телефонных участ-
ках коротковолновых диапазонов удается получить
при настройке ее
элементов на сле-
дующие частоты;
14106, 21 231 и
28 650 кгц.
В периодической
литературе имеется
целый ряд эмпири-
ческих формул для
расчета длины эле-
ментов этой антен-
ны. Исходная рас-
четная формула од»
нодиапазонной про-
волочной антенны
имеет вид: I = 75: f,
где I дается в мет-
рах, а [ в мега»
Рис. 57. Схема расположения рамок в
трехдиапазонной антенне «двойной
квадрат»
rt
герцах. Однако ряд авторов конструкций утверж*
дает, что лучшие результаты удается получить,
“если пользоваться формулой I и 78:/. При этом
входное сопротивление антенны несколько увели-
чивается. В том случае, когда изготовляется антенна на
два диапазона, было доказано, что наилучшие результа-
ты удается получить, если пользоваться формулой
I => 77,7 : /. В описании трехдиапазонной антенны (жур-
нал «Радио» № 4* за 1960 год) ленинградский корот-
коволновик т. Дворников (UA1BI) рекомендует для оп-
ределения размеров всех трех рамок пользоваться фор-
мулой / = 74,5:/, учитывая укороченные длины вибра-
торов на 3,% по сравнению с их размерами в свобод-
ном пространстве. Однако эта формула не учитывает
взаимного влияний рамок друг на друга. При использо-
вании 70-омного кабеля к.с.в. в фидере будет 3; 2; 1,5
соответственно на 20-, 14-, 10-метровых диапазонах. Это
значительно снижает параметры антенны.
Многочисленными экспериментами установлено, что
размер рамок для каждого диапазона при расстоянии
между элементами 0,18 X должен определяться по от-
дельным формулам. Так, ‘коротковолновик Шульц
(DM2ACA) из ГДР рекомендует формулы для диапа-
зонов: 20 м — I = 76 : /; для 14 м —1 = 75 : /; для 10 м —
I = 72,7 : /. Коэффициент стоячей волны в фидере из
75-омного кабеля на соответствующих диапазонах ока-
зался меньшим и более равномерным: 2; 1; 1,2. Лучшие
результаты удается получить, если пользоваться сле-
дующими формулами для 20-метрового диапазона:
/ = 79,5:/; 14-метрового / = 76,5:/; 10-метрового «—
/ = 76,5 : /. Эти формулы учитывают взаимное влияние
одноименных элементов. При использовании для фиде-
ра кабеля РК-2 (92 ом) или РК-64 (95 ом) к.с.в. на
всех диапазонах оказался равным 1 на средней частоте
каждого диапазона и не увеличивался больше, чем до
1,2 на крайних частотах самого широкого диапазона
10 м при параллельном соединении трех рамок.
На рис. 58 приведена конструкция основания антен-
ны, выполненной по последнему варианту. Крестовина
«еж» сваривается из стальных угольников 30X30X5 мм.
Длина каждого из восьми лучей 500 мм. Опорная тру-
ба —• стальная. Диаметр ее не меньше 33 мм. Для боль-
шей жесткости системы дополнительно привариваются
78
14 стяжек, соединяю-
щих угольники между
собой и с опорной тру-
бой. В табл. 6 приве-
дены конструктивные
размеры нескольких
вариантов антенны
«двойной квадрат».
Для изготовления
вибраторов применен
голый провод или ка-
натик диаметром 2—
3 мм. Расстояние меж-
ду центрами проводов
шлейфа рефлекторов
70 мм. Рис. 58, Конструкция основания
Существенное влия- антенна «двойной квадрат»
ние на работу антенны
оказывает способ питания активных рамок. Использова-
ние в качестве фидера коаксиального кабеля теоретиче-
ски не совсем верно. Однако опытным путем установлено,
что асимметрия коротковолновой антенны незначительна
(смещение узла напряжения не превышает 2—3 см) и
по этой причине применение симметричного кабеля су-
щественного (выигрыша не дает. В радиолюбительской
практике распространены четыре варианта питания
трехдиапазонной антенны: 1) Все три квадрата соеди-
нены параллельно с помощью двухпроводной линии с
волновым сопротивлением 150 ом. В качестве этой ли-
нии можно использовать два одинаковых отрезка лен-
точного кабеля КАТВ, которые соединяются параллель-
но, либо ленточный двужильный провод для скрытой
электрической проводки. Для фидера также использует-
ся двухпроводная линия с волновым сопротивлением
100—150 ом, РД-(17 (100 ом), РД-15 (147 ом) или при
малой длине фидера, осветительный двухтактный лен-
точный провод. 2) Все три квадрата соединены парал-
лельно аналогичным способом. Фидер выполняется из
коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75—
100 ом. Можно рекомендовать 'следующие марки кабе-
ля: РК-1, РК-3, РК-20, РК-49 (75 ом), РК-2 (92 ом)
или РК-54 (95 ом). 3) Индивидуальное питание каждой
рамки коаксиальным кабелем через коммутирую-
79
Тлбмцв i
РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ АНТЕННЫ «ДВОЙНОЙ КВАДРАТ»
Диапазон, м Двухди^апазонная DM2ACA (трехдиапазонная) Удлиненная с параллельным питанием
/, м а, м Длина шлейфа, м 7?вх» ОМ 1>м atM Длина шлейфа, м ^?вх» ОМ 1,м а,м Длина шлейфа, м Ям> O.W
20 —- *— —- — 535 4,0 1,93 98 ~ 5,64 3,83 2,0 106
14 3,475 1,83 1,03 52 3,52 3,0 1,23 75 3,65 2,54 1,3 102
10 2,66 1,83 0,72 72 2,56 2,0 0,84 80 ! 2,68 1,89 0,9 ! ! I0-S
щее диапазонное устройство. 4) Индивидуальное пи-
тание каждой рамки отдельным коаксиальным кабе-
лем.
Усиление антенны существенно зависит от способа
питания. Максимальное усиление для первых двух ва*
риантов не превышает 8 дб, а если в качестве фидера
используется неэкранированный кабель, то оно сни*
жается до 6—6,5 дб. Наибольшее усиление (до 12 дб)
антенна имеет при четвертом варианте питания. Не-
сколько худшие результаты, вследствие переходных со*
противлений коммутационного устройства и появления
дополнительного рассогласования, удается получить при
третьем варианте питания. В этом случае усиление
будет зависеть от надежности контактов, тщательности
экранировки переключателя и качества блокировки
по высокой частоте проводов, подводящих питание
к переключателю. Усиление антенны достигает 10—
11 дб.
Трехдиапазонная антенна может быть превращена в
четырехдиапазонную, если в центре верхней стороны ак-
тивного квадрата включить короткозамкнутый шлейф
длиной Х/4 для 40*метро1вого диапазона. На 20-метрово1М
диапазоне он будет эквивалентен короткому замыканию-
Естественно, что при этом действующая высота антен-
ны на 40-метровом диапазоне, усиление и к.п.д. значи*
тельно ухудшатся, а входное сопротивление уменьшит*
примерно в четыре раза. При этом фидер будет ра*
ботать в режиме стоячей воды и резонировать вместе с
активной рамкой. Усиление антенны на 40-метровом
диапазоне не будет превышать 3—3,5 дб по отношению
к полуволновому вибратору.
Настройка антенны несложная и сводится в основ-
ном к получению максимального усиления и макси-
мального подавления заднего лепестка диаграммы при
хорошем согласовании с фидером. Она производится пу-
тем изменения длины короткозамкнутого шлейфа реф-
лектора. Контроль при настройке выполняется с помо-
щью индикатора поля, расположенного на расстоянии
200—300 м от антенны, и по показаниям измерителя
к.с.в. (рефлектометр, высокочастотный мост и др.). По-
следовательность настройки различных диапазонов не
играет существенной роли. Ее приходится повторять не-
сколько раз (из-за влияния соседних рамок друг на дру-
6 Зак. 50
81
га) до получения наи-
лучших результатов.
Интересный ва-
риант малогабаритной
рамочной антенны на
три диапазона с дву-
мя активными рамка-
ми предложили киев-
ские радиолюбители
Черевко (UB5CA) и
Мединец (UB5LJG).
Схема этой антенны
приведена на рис. 59.
Стороны рамок, распо-
ложенные горизон-
тально, разорваны по-
средине и в разрывы
включены коротко-
замкнутые отрезки лен-
точного кабеля КАТВ длиной по 1,7 м. Их размеры вы-
браны так, что длина пути тока на 20-метровом диапазо-
не равна X. На 14-метровом диапазоне вставки включены
в пучность напряжения и практически не изменяют резо-
нансной частоты рамки. На 10-метровом диапазоне рамка
оказывается вновь настроенной в резонанс, а длина из-
лучающих частей близка к половине длины волны. Ли-
ния, соединяющая обе рамки, выполнена из перекрещен-
ного отрезка ленточного кабеля КАТВ длиной 2,3 м. Так
как ее длина (меньше, чем расстояние между рамками,
то в этой части провода квадратов непараллельны.
Входное сопротивление антенны на диапазонах 20 м —
30 ом, 14 м — 90 ом и на 10-метровом — 80 ом. В зави-
симости от того, какой диапазон используется чаще все-
го, можно рекомендовать применение либо кабеля РК-6
(50 ом), РК-1 (75 ом), либо РК-2 (92 ом). Коэффици-
ент усиления антенны соответственно равен 8, 10, <10 дб.
В отличие от рассмотренных ранее рамочных антенн, из-
лучающими частями являются вертикальные провода.
В заключение следует отметить, что несущие рас-
порки антенны должны быть выполнены из диэлектрика.
Применять металлические трубы нельзя, так как в этом
случае антенна полностью теряет направленные свой-
ства.
82
В 1959 г. английский коротковолновик Д. Бирд
(G4ZLJ) получил патент на новую антенну, которая по
конструктивному выполнению похожа на антенну «двой-
ной квадрат». Два варианта 'схемы этой антенны1 приве-
дены на рис, 60. Как и обычная антенна «двойной квад-
рат», антенна G4ZU имеет две рамки с длиной стороны
Л/4. Однако горизонтальные части рамок согнуты под
углом 90° и образуют две уголковые антенны с лучами
длиной К/8 с противофазным возбужденном. Для подав-
ления заднего лепестка зеркальным отражением под-
ходит вторая рамка, также согнутая под углом 90°. Вход-
ное сопротивление антенны 40—50 ом. Горизонтальные
расходящиеся лучи выполняются из трубок, изолирован-
ных от несущей мачты. Вертикальные фазирующие эле-
менты выполняются из проволоки диаметром 2—3 мм.
Длина горизонтальных лучей равна 2642 мм, а верти-
кальных фазирующих элементов— 5200 мм. Антенна,
имеющая приведенные размеры, предназначена для ра-
боты на 20-мет,ровом диапазоне. Если в разрыв актив-
Рис. 60. Направленная антенна с согнутыми рамками: я —двух-
диапазонная; б — однодиапазонная
6*
83
ного элемента включить, как доказано на рис. 60,а, ко-
роткозамкнутый шлейф длиной 5200 мм, то антенна смо-
жет работать и на 40-метровом диапазоне. Шлейф жела-
тельно спрятать внутрь опорной трубы. Вариант антен-
ны, показанный на рис. 60,6, рассчитан для работы на
одном диапазоне. С помощью переменного конденсатов
ра, включенного в цепь рефлектора, последний настраи-
вается на максимальное подавление заднего лепестка.
С помощью второго переменного конденсатора, который
включен в цепь активной рамки, добиваются минималь-
ного к_с.в. в фидере. Восемь радиальных лучей могут
быть закреплены даже в деревянных изоляторах, выпол-
ненных в виде колец, которые надеты на несущую мачту.
Возможность применения пропдрафинированного дерева
для изоляторов объясняется тем, что высокочастотный
потенциал в точках крепления почти равен нулю. Бла-
годаря этому потери в дереве будут незначительны-
ми.
Для питания антенны может быть практически при-
менен фидер с любым волновым сопротивлением. Если
волновое сопротивление кабеля больше 50 ом, то точ-
ку а следует замкнуть, а фидер подключить через дель-
та-трансформатор, как показано на рис. 01. Буквой а
на этом рисунке обозначены капроновые растяжки, ко-
торые не дают возможности горизонтальным лучам из-
гибаться под действием собст-
венного веса.
Основные достоинства ан-
тенны G4ZU следующие: 1)
Отсутствуют крепежные гори-
зонтальные элементы, которые
могли бы исказить диаграм-
му направленности. 2) На
участках антенны, находя-
щихся под большим высокоча-
стотным напряжением, не
нужны опорные изоляторы.
Это сводит к минимуму поте-
ри. 3) В участках рамок, по
которым протекают сильные
токи, стоят трубки относи-
тельно большого диаметра,
что также снижает активные
Рис. 61. Конструктивное
оформление антенны с сог-
нутыми рамками
84
потери. 4) Усиление антенны не менее 10 дб. 5) Воз*
можность применения фидера с любым волновым со-
противлением в пределах от 50 до 600 ом. Основным
недостатком антенны является сложность создания мно-
годиапазонной системы.
Глава третья
УЛЬТРАКОРОТКОВОЛНОВЫЕ АНТЕННЫ
К УКВ диапазону относятся волны короче 10 м. У
них очень слабо 'проявляется диффракция, или огибание
земной поверхности, вследствие чего удаление приемной
антенны от передающей за линию горизонта приводит к
резкому ослаблению напряженности поля. Отражение
волн от 'ионосферы наблюдается в основном в длинно-
волновой части диапазона. Условия распространения ра-
диоволн этого диапазона зависят от отражения их от
земли, преломления и рассеяния из-за неоднородности
нижних слоев тропосферы, отражения от полярных сия-
ний и метеоритных следов. Все эти факторы дают воз-
можность осуществлять радиосвязь на УКВ на значи-
тельные расстояния за горизонтом, но одновременно
вызывают при относительно длинных трассах сильные
флуктуации сигнала. Для уменьшения этих флуктуаций
и увеличения дальности действия линии связи прихо-
дится применять выеокоподнятые антенны с узкими диа-
граммами направленности. Имеет некоторое значение
также выбор вида поляризации излучения. Многочис-
ленными опытами было установлено, что при горизон-
тальной поляризации уровень помех примерно в два
раза меньше, чем при вертикальной. Кроме этого, иска-
жение поля за счет отражений оказывается меньшим.
Благодаря малой длине волн диапазона УКВ имеет-
ся возможность для создания различных узконаправ-
ленных антенн, которые относительно легко могут быть
сделаны вращающимися. Большинство таких антенн
имеет максимум излучения либо вдоль горизонта, либо
по1д малыми углами к нему, что весьма выгоцнЬ для
установления дальних и сверхдальних связей на УКВ.
86
В этой главе в основном
будут рассмотрены только те
типы антенн, которые отли-
чаются от описанных в преды-
дущей главе, идентичные же
будут представлены в виде го-
товых конструкций.
Диско-конусная антенна яв-
ляется одной из разновидно-
стей вертикальных штыревых
антенн. Ее схема показана на
рис. 62. Благодаря конической
форме вибратора круговая диа-
грамма направленности в го-
ризонтальной плоскости и
Рис. 62. Диско-конусн-ая
антенна
входное сопротивление антен-
ны в широком диапазоне частот (трех-четырехкратный
диапазон) остаются практически постоянными. При этом
лишь несколько изменяется угол наклона главного ле-
пестка к горизонту. Это позволяет использовать писко-
конусную антенну для работы на диапазонах 144—146 и
420—435 Мгц. Было установлено, что наилучший угол
при вершине конуса антенны 2а = 32°. Тогда при высоте
конуса А = 51 см антенна може^ работать в диапазоне
частот от 130 до 500 Мгц при к.с.в. в фидере не более
1,7. Диаметр диска, имитирующего землю, равен диа-
метру основания конуса, т. е. 35,6 см. Как конус,
так и дис'к не обязательно изготовлять из листоного ме-
талла. С одинаковым успехом их можно изготовить из
8—12 стержней каждый. Стержни на концах соединя-
ются с кольцами, что необходимо для .придания всей
системе большей жесткости. Входное сопротивление
антенны равно 50 ом, поэтому 'филер удобно выполнять
из кабеля РК-6, РК-19, РК-55, PKJ59 или РК-63. Оп-
летка кабеля соединяется по всей окружности с кону-
сом, а центральная жила—с центром диска. Между ко-
нусом и диском вставляется опорный трубчатый изоля-
тор из керамики.
Благодаря равномерной круговой диаграмме излу-
чения диско-конусную антенну 'имеет смысл применять
в любительских условиях Только для местных связей.
Антенны «вдлновой канал» получили s очень широкое
распространение на любительских ультракоротковолно-
87
СВОДКА ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ ДЛЯ РАСЧЕТА
АНТЕНН
Число элемен- тов Размер элементов и расстояние
вибра- тор рефлек- тор Д и р е к
1 2 3 4
2 14 081:/ 0,15Х 14 630:/ —» —. —'
2 14 081:/ 0,15Х 15 087:/ — — —- —.
2 14 081:/ олх — 14 081:/ —1 — —,
2 14 081:/ 0,1Х —- 13 563:/ —- —•
Э 14 081:/ 15 087:/ 0,1Х 13 533:/ 0,1Х —• —. —•
3 15 000:/ 14 100:/ 0,25Х 13800:/ 0,1Х — — —
3 14 081:/ 15 179:/ 0,2Х 13716:/ 0,2Х —, —, 1
3 14 081:/ 15087:/ 0,25Х 13716:/ 0,25Х —, —, —
4 15 000:/ 14 100:f 0,25Х 13 800:/ 0,1Х 13 800:/ 051Х —. —
4 14 081:/ 14 935:/ 0,2Х 13 472:/ 0,2k 13 350:/ 0,2Х — —
5 14 081:/ 14 935:/ 0,2Х 13 472:f 0,2k 13 350:/ 0,2Х 13 220:/ 0,2Х —
8 13 990:/ 14 700:/ 0,224Х 12 990:/ 0,29Х 12 990:/ 0,262Х 12 780:/ 0,22Х 12 540:/ 0,ЗЗХ
9 14210:/ 14 935:/ 0,22Х 13 620:/ 0,145Х 13570:/ 0,15Х 13490:/ 0,295Х 13410:/ 0,295Х

Таблица 1
РАЗМЕРОВ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ УКВ
<ВОЛНОВОИ КАНАЛ»
между ними Уси- ле- ние, дб Вход- ное сопро- тивле- ние, ом Примечания
тора
5 6 7
— — 5,3 24 Максимум усиления
— — — 4,3 30 Максимальное подавление заднего 1 лепестка
— — — 5,5 14 Максимум усиления
— —• — 4,6 26 Максимальное подавление заднего лепестка
— —, __ 7 12 Критический случай
— —. — 6 15
— —1 —’ 9 32
—, — 9 36
1 — — 8 15
~г4 — — 10 30
— — —1 11 28
12 540:/ 0,4Х 12 110;/ 0,4 ЗХ —1 12 20
13 350:/ 0,295Х 13 280:/ 0,295Х 13 200:/ 0.295Х 13,5 18
।
вых радиостанциях благодаря относительной простота
и хорошим направленным свойствам. В большинстве
случаев применяются трех-пятиэлементные одноэтаж-
ные антенны. Однако для проведения радиосвязей на
расстояния в несколько сот километров и мощностях
передатчиков порядка 5—<10 вт Усиление таких антенн
оказывается недостаточным. В этом случае имеет
смысл применять 10—’12-элементные антенны «волновой
канал». Еще большее усиление, порядка 25 дб
(316 раз), можно будет получить, если собрать трех-
э'тажную антенну из трех таких 10-элементных антенн.
В зависимости от требований, предъявляемых к ан-
тенне, ее элементы делаются разных размеров и
с разными взаимными расстояниями. В табл. 7 приведе-
ны эмпирические расчетные .формулы для определения
длины вибраторов в сантиметрах при f в мегагерцах и
другие параметры антенны в зависимости от их конст-
рукции. Входное сопротивление указано для случая
симметричного активного полуволнового вибратора с
центральным питанием. Через дробную черту показано
взаимное расстояние между элементами.
В том случае, когда малое входное сопротивление
антенны по тем или иным соображениям не подходит,
вместо симметричного вибратора следует применить
шлейф-вибратор из трубок одинакового или разного
диаметра. Тогда с помощью номограммы, приведенной
на рис. 20, может быть рассчитан активный вибратор
с нужным .превышением входного сопротивления по от-
ношению к симметричному вибратору.
В любительской практике встречается большое ко-
личество различных вариантов антенн «волновой ка-
нал». На рис. 63,а изображена трехэлементная антен-
на, которая предназначена для работы на диапазоне
144—'146 Мгц. Антенна изготовляется из трубок диамет-
ром ’10 мм. В качестве фидера используется кабель с
волновым сопротивлением 75 ом. Все размеры указаны
в миллиметрах. Элементы антенны крепятся к несущей
штанге с помощью хомутиков, как показано на рис. 63,6.
Усиление антенны не менее 8 дб. Благодаря малым
размерам и относительно большому усилению эта ан-
тенна может с успехом применяться в полевых услови-
ях, например «охотниками на лис». В этом случае при-
емник имеет смысл располагат1- непосредственно на
90
Рис. 63. Трехэлементная антенна «волновой канал»: а — схе-
ма антенны; б — система крепления элементов
штанге, к которой крепятся элементы, а активный
вибратор подключается непосредственно ко входу без
применения фидера. При налаживании надо добиться
согласования входа приемника с входным сопротивле-
нием антенны и путем соответствующей настройки ис-
ключить влияние реактивного сопротивления входной
цепи приемника на вибратор. Схема входной цепи при-
емника должна быть строго симметричной, иначе рабо-
та антенны резко ухудшится.
Для работы на диапазоне 420—435 Мгц все разме-
ры антенны могут быть уменьшены в 2,96 раза. В этом
случае элементы должны иметь диаметр 3—3,5 мм.
Однако при таком малом диаметре элементов качество
работы антенны на краях диапазона ухудшится. Более
рационально применить трубки диаметрам 6 мм. При
таком диаметре элементов их размеры будут соответст-
венно равны 356, 335, 318 мм, расстояние между эле-
ментами 140 и 105 .мм, а длина симметрирующего от-
резка кабеля 182 мм.
Значительно лучшие результаты можно получить,
если применить на радиостанции пятиэлементную ан-
тенну, которая показана на рис. 64,а. Элементы антен-
ны крепятся к металлической несущей штанге с по-
мощью хомутиков. Все пять вибраторов антенны изго-
товляются из меДных или алюминиевых трубок (или
прутков) диаметром 8 мм. Входное сопротивление ан-
91
Рис. 64. Пятиэлементная антенна сволновой канал»; а —
схема антенны; б — активный вибратор; в — симметрирую-
щее устройство
тенны ори использовании симметричного полуволновое
го вибратора равно 10 ом. Такое низкое входное сопро-
тивление весьма неудобно согласовывать с фидером.
Для повышения входного сопротивления антенны мож-
но было бы применить, как и в предыдущем случае,
шлейф-вибратор. Для того чтобы познакомить читателя
с другой конструкцией, применим Т-образную согласую-
щую линию, которая приведена на рис. 64,6. С помощью
этой линии можно менять входное сопротивление антен-
ны в очень широких пределах. При указанных на ри-
сунке размерах входное сопротивление антенны с такой
линией равно 300 ом, благодаря чему имеется возмож-
ность использовать для фидера ленточный кабель КАТВ
или коаксиальный кабель с р = 75 ом, подключенный
через U-колено, как показано на рис. 64,в. Коэффициент
усиления антенны равен 10 дб.
Для диапазона 420—435 Мгц размеры элементов
антенны, изготовленных из трубок диаметром 8 мм,
следующие: 352, 332, 315, 310 мм. Т-Образная согласую-
щая линия уменьшится соответственно в 2,96 (раза и
будет иметь размеры 170 и ПО мм. Расстояние между
центрами трубок линии должно остаться без изменения,
а между элементами оно будет равно 135, 68,68, 68 лсл».
Еще лучшие результаты можно получить, если при-
менить десятиэлементную антенну. Она целесообразна
‘>2
во время опытов по связи на большие расстояния. При
этом антенна должна иметь одинаковое усиление во
всем рабочем диапазоне частот. Выполнить это условие
можно только в том случае, если применить сложную
конструкцию рефлектора, что эквивалентно увеличению
его диаметра. Схема антенны приведена на рис. 65,а, а
ее активный вибратор —на рис. 65,6. Все элементы ан*
теины выполняются из медных или алюминиевых тру-
бок диаметром 10 м, которые крепятся с помощью хо-
мутиков к алюминиевой несущей трубе диаметром
30 мм, длиной 2,5 м. Входное сопротивление антенны
равно 90 ом, а усиление 14 дб (25 раз). Лучше всего
для фидера применять кабели РК-2 с симметрирующим
устройством, показанным на рис. 39, или симметричные
кабели РД-43 (85 ом), РД-17 (100 ом) и РД-26 (92 ом).
Ширина диаграммы направленности антенны на уровне
половинной мощности 24°, а рабочий диапазон частот
при неизменном усилении 145+1,5 Мгц.
Для использования этой антенны на диапазоне 420—
435 Мгц геометрические размеры элементов антенны
при диаметре трубок 6 мм следующие: 2X368—335,
3X309—3X301, 2X290 мм. Расстояние между элемен-
тами антенны: сложный рефлектор 2X62 м, 133—8Х
Х®4 мм. Для согласования антенны с фидером можно
применить шлейф-вибратор, изготовленный из трубок
разного диаметра, или Т-образную линию. Пересчет
Рис. 65. Десятиэлвм&нтмая антенна «волновой канал*: а —
схема антенны; б — активный вибратор
93
шлейф-|Вибратора выполняется с помощью номограммы,
приведенной на рис. 20. Например, для получения вход
кого сопротивления антенны 75 ом шлейф-вибратор не-
обходимо выполнить из трубок с отношением диаметров
^1/^2= 1,67 (10 и 6 мм), а расстояние между центрами
трубок 4=4,7*di (47 мм). Длина вибратора опреде-
ляется по среднему значению диаметров трубок (8 мм)
с помощью графика, (приведенного на рис. 13.
Синфазные двух- и трехэтажные антенны получили
широкое распространение в радиолюбительской практи-
ке. Обычно ;в их состав входят две или три антенны
«волновой канал», которые расположены друг над дру-
гом на расстоянии, равном половине длины волны, бла-
годаря чему достигается сжатие диаграммы направлен-
ности в вертикальной (плоскости. Ниже приведено крат-
кое описание двух синфазных антенн, которые имеет
смысл применять для работы на сверхдальние расстоя-
ния в диапазоне 2 м. Первая является комбинацией трех
четырехэлементных антенн «волновой канал» с горизон-
тальной поляризацией, расположенных друг над дру-
гом. Коэффициент усиления антенны примерно 15 дб
(32 раза). На рис. 66,а приведены размеры элементов
среднего этажа. Полное входное сопротивление антен-
ны мало, поэтому наиболее просто выполнить согласова-
ние с 50—75-омным кабелем через Т-образную линию с
симметрирующим четвертьволновым шлейфом. Все эле-
менты антенны изготовляются из медных или алюми-
Рис, 66. Синфазная трехэтажиая двенадцатиэлементная ан-
тенна: я—-схема центрального этажа; б —ехема питания ак-
тивных вибраторов трех этажей
94
Рис. 67. Схема соединения актив-
ных вибраторов двух этажей син-
фазной антенны
ниевых трубок диаметром
10 мм. Коаксиальный ка-
бель на длине 520—
530 мм очищается от
внешней полиэтиленовой
оболочки и пропускается
внутрь трубки шлейфа. В
месте изгиба трубки
центральная жила вы-
водится наружу и спаи-
вается со второй поло-
виной согласующей ли-
нии, а оплетка спаивается
с первой. Для фидера мо-
жет быть использован ко-
аксиальный кабель РК-19
или РК-59 (50 ом) и РК-1
или РК-49 (75 ом). Сим-
метрирование произво-
дится передвижением короткозамыкающего мостика
шлейфа. Схема электрического соединения активных ви-
браторов в разных этажах изображена на рис. 66,6. Верх*
ний и нижний этажи о помощью двухпроводной перекре-
щивающейся линии питаются сиифазно от активного ви.
братора центрального этажа. Соединительная линия
выполняется из медного провода диаметром 3 мм. Для
Предохранения от возможного замыкания проводов ли*
нии необходимо применять изоляционные распорки. При
изготовлении соединительных линий следует обратить
особое внимание на то, чтобы их длина была строго
одинаковой. Длины рефлекторов и директоров во всех
трех этажах соответственно равны, а активные вибра-
торы разные. Их размеры приведены на рисунке.
Двухэтажная синфазная антенна может быть созда-
на из двух десятиэлементных антенн «волновой канал»,
размеры которых приведены на рис. 65,а. Расстояние
между этажами антенны равно половине длины волны.
Схема соединения этажей антенны между собой дана
на рис. 67. Для фидера лучше всего использовать коак-
сиальный кабель с волновым сопротивлением 50 ом.
Две симметричные полуволновые линии изготовляются
из двух отрезков коаксиального кабеля. Оплетки кабе-
лей спаиваются вместе, а центральные проводники об-
95
разуют двухпроводную линию с волновым сопротивле-
нием 100 ом. Так как длина отрезков кабеля равна по-
ловине длины волны, то входное сопротивление каждо-
го этажа антенны, равное 90 ом, из точек а—а транс-
формируется в точки а'—а' без изменения. В точках
а'—а' оказываются срединенными параллельно два со-
противления по 90 ом. Благодаря этому общее входное
сопротивление всей системы равно 45 ом. Соединение
несимметричного коаксиального кабеля с симметричным
входом антенны делается с помощью симметрирующего
Отрезка кабеля длиной в четверть волны. Для фидера
можно применить кабели марок РК-6, РК-19, РК-28,
РК-29, РК-47 и др. Особое внимание при изготовлении
соединительного симметричного фидера следует обра-
тить на то, чтобы длина всех четырех отрезков кабеля
была одинаковой. Коэффициент усиления двухэтажной
антенны при точной симметрии питания равен 18 дб
(63 раза), что очень выгодно при проведении дальних
связей. Еще большее усиление будет иметь трехэтажная
антенна, собранная из трех десятиэлементных антенн.
При этом входное сопротивление каждого этажа додж*
но быть увеличено до 150 ом. Соединительный фидер
выполняется из кабеля с волновым сопротивлением
75 ом, а фидер — 50 ом. Коэффициент усиления антен-
ны в таком (Случае будет 20 дб (100 раз), что эквива-
лентно увеличению мощности передатчика с 10 до
1000 вт!
Рамочные антенны типа «двойной» и .«тройной квад-
рат» в последние годы также получили широкое рас-
пространение на УКВ диапазоне. Благодаря своим ма-
лым размерам и большому усилению, которое они обе-
спечивают, популярность их увеличивается с каждым
годом. На УКВ практически не имеет смысла создавать
антенну «двойной квадрат» как самостоятельную си-
стему, так как значительно больший эффект можно по-
лучить при некотором усложнении конструкции за счет
введения третьей рамки—директора. «Двойной квадрат»
имеет смысл применять (только в виде комбинированной
двухэтажной двухрядной антенны с большим усилени-
ем. Известны (следующие данные об усилении рамочных
антенн: «двойной квадрат» — 9—11 дб (8—13 раз);
«тройной квадрат»—14—15 дб (25—32 раза): двух-
этажная антенна из «двойных квадратов» — 14—15 дб-,
96
двухэтажная антенна из «тройных квадратов» — 18 —
19 дб (60—80 раз); двухэтажная двухрядная антенна
из «двойных квадратов» — 19—20 дб (80—100 раз);
двухэтажная двухрядная антенна из «тройных квадрат
тов» — 23—25 дб (200—300 раз). Исходная формула
для расчета размеров активной рамки остается преж-
ней, т. е. сторона рамки в метрах равна 78: / Мгц. Рас-
стояние между рамками у антенны «двойной квадрат»
0,18Л, и входное сопротивление порядка 100—110 ом.
Размер рамки рефлектора определяется по формуле 93:/.
Антенна «тройной квадрат» имеет другие оптималь-
ные расстояния между рамками: активная рамка — ре-
флектор 0,16Х и активная рамка—директор 0,1 IX. Раз-
мер рамки-директора определяется по формуле 66: /,
рефлектора 95:/. Входное сопротивление антенны рав-
но 70 ом. Рамки «могут быть выполнены без ущерба для
качества их работы из медных или алюминиевых прут-
ков или трубок диаметром 3—10 мм.
При создании двухрядной двухэтажной антенны для
получения максимального усиления расстояние между
серединами «рамок должно быть равно длине волны, как
показано на рис. 68,а, а схема соединения питающего
фидера приведена на рис. 68,6. Длина симметрирую*
щих шлейфов указана для двухметрового диапазона.
Для работы на диапазоне 420—135 Мгц длина шлейфа
должна быть равна 182 мм. Длина соединительных ка-
белей может быть любой, но ,все четыре отрезка долж-
ны быть одинаковой длины. Для получения синфазно*
го питания антенн необходимо, чтобы буквенные обо*
значения а и а' на обеих схемах совпадали, ,т. е. «а сое-
динялось с а, а' — с а'. В противном случае усиление
антенны резко снизится.
При изготовлении двухэтажной двухрядной антенны
из двойных квадратов для фидера лучше всего подой-
дет коаксиальный кабель РК-2. Несколько хуже будет
работать фидер из кабеля с, волновым сопротивлением
75 ом. Если антенна собрана из тройных квадратов, го
лучше всего применить кабель с волновым сопротивле-
нием 75 ом. ,
В заключение следует отметить, что увеличение чис-
ла рамок (больше трех) уже не дает существенного
выигрыша’по усилению, а приводит к ухудшению диа-
пазонных свойств антенны.
7 Зак. 50
07
Рис. 68, Расположение рамок: а — активные рамки двухрядной
двухэтажной антенны; б — схема питания
Рис. 69. Скелетно-щелевая
антенна с рефлектором
Скелетно-щелевая антен
на, которая завоевала попу-
лярность у радиолюбителей,
работающих па УКВ, по
сути дела является упро-
щенным вариантом антен-
ны «двойной квадрат». Схе-
ма антенны, получившей
наибольшее распростране-
ние в любительской прак-
тике, приведена на рис. 69.
В ее состав входят прямо-
угольная рамка и рефлек-
тор. Для нормальной рабо-
ты антенны ее размеры
должны быть следующие:
2а—К~; б~К-~; в=а\
2’ b ’
1,06 • а;д =г (0,01—0,03) X,
где /( — коэффициент укорочения длины антенны, опре-
деляемый из графика рис. 13.
Если рассмотреть работу активного вибратора, то
окажется, что горизонтальные отрезки длиной Х/6 обра-
зуют трехэтажную синфазную антенну, а вертикальные
-стороны а = и короткозамкнутый шлейф, как и у
.квадратной рамочной антенны, являются фазирующи-
ми элементами и непосредственного участия в форми-
ровании диаграммы направленности не принимают.
Диаграмма направленности прямоугольной рамки име-
ет вид сильно вытянутой восьмерки. Для подавления
заднего лепестка в состав антенны вводится паасивный
рефлектор, который имеет длину на 6% больше, чем
половина длины волны. Питающий симметричный фи-
дер практически может иметь любое волновое сопро-
тивление, в зависимости от которого будет изменяться
только положение точек подключения 1—Г вдоль со-
гласующего шлейфа. Следует отметить, что антенна
почти не изменяет своих свойств в диапазоне + 15—
20%. Это делает ее особенно удобной для приема не-
скольких телевизионных программ. В этом случае дри
определении размеров антенны в формулы следует под-
ставлять среднюю длину волны необходимого диапазо-
Т
94
Рис, 70. Двойная скелетно-
щелевая антенна
на. Коэффициент усиления ан-
тенны достаточно велик и
равен 8—9 дб, что соответ-
ствует усилению четырехэле-
ментной антенны «волновой
канал».
Значительно большее уси-
ление можно (получить, если
использовать систему из двух
одинаковых прямоугольных
рамок, которые расположены
на расстоянии 0,18 К друг от
друга, как показано на
рис, 70. Такая антенна имеет
усиление 14 дб и фактически
является шестиэлементной
трехэтажной синфазной антенной.
Настройка антенны несложна. Фидер подключают
к произвольным точкам шлейфа активной рамки и, из-
меняя положение короткозамыкающего мостика 3 шлей»
фа пассивной рамки, добиваются максимального подав»
ления заднего лепестка. Затем, изменяя тонки подсое-
динения фидера 1—1' и положение короткозамыкателя
2 шлейфа активной рамки, получают максимальное уси-
ление антенны. Процесс настройки необходимо повто»
рить два-три раза. В качестве фидефа может быть ис-
пользован любой симметричный экранированный или
коаксиальный кабель, который подключается через сим-
метрирующее устройство, однако в этом слурае диапа»
зонные свойства антенны значительно ухудшаются. При
малой длине фидера можно применить ленточный ка-
бель КАТВ или осветительный шнур.
Дальнейшее улучшение антенны может быть полу-
чено, если применить еще два-три обычных пассивных
директора, которые располагаются в одной плоскости со
средними элементами рамок.
Антенны с отражающими зеркалами являются даль-
нейшим развитием антенн с пассивными рефлекторами.
Простейшее зеркало может быть изготовлено в виде
плоского листа. .Если вибратор расположить параллель-
но металлической плоскости достаточно больших разме-
ров, то иоле перед .зеркалом может увеличиться при-
мерно в два раза за счет отражения энергии от пего, а
J00
поле за зеркалом уменьшится практически до нуля.
У|чет 'влияния (Зеркала на характеристики вибратора мо*
жет быть произведен >с .помощью метода зеркальных
изображений, при котором рассматривается реакция
второго противофазно возбужденного вибратора, рас*
положенного на расстоянии, равном удвоенному рас*
стоянию от вибратора до металлического зеркала. Ес-
ли это расстояние лежит в пределах (0,1-4-0,3)X, то
усиление антенны по отношению к (вибратору без рер*
кала примерно равно 4, а поле увеличивается в два ра*
за. Эти данные справедливы при условии, что размеры
плоского зеркала не ограничены в длину и ширину.
А. М. Модель, исследуя поле вибратора, расположенно*
го возле металлической поверхности, показал, что она
становится практически бесконечной в двух измерениях,
если размер стороны зеркала, параллельной оси вибра-
тора, превосходит его на 15—20%. Размер стороны зер*
кала, перпендикулярной оси вибратора, достаточен, по*
рядка одной длины волны при условии, что вибратор от*
стоит от зеркала не далее 0,3%.
Применение сплошных металлических зеркал «связа-
но со .значительными конструктивными трудностями из-
за создаваемой ими большой ветровой нагрузки. Для
уменьшения последней применяют решетчатые зеркала
в виде ряда параллельных отражателей.
На основании большого (числа исследований было
доказано, что просачивание сигнала за решетчатое зер-
кало не будет превышать 1 —1,5% от уровня перед зер-
калом при условии, что расстояние между соседними
проводами равно 0,05 % и отношение этого расстояния
к диаметру провода не менее «3.
Антенна с уголковым отражателем. Дальнейшее уве-
личение направленных свойств симметричного вибрато-
ра может быть достигнуто, если применить два плоских
зеркала, которые стоят под углом друг к другу, а ви-
братор .расположен в направлении биссектрисы угла на
расстоянии S от вершины. Характеристики направлен-
ности антенны с уголковым зеркалом ;могут быть опре-
делены также методом зеркальных изображений отно-
сительно каждой, из отражающих поверхностей. .Число
мнимых излучателей плюс активный вибратор равно
где а—угол между отражающими поверхно*
101
Рис. 71. Антенна с уголковым отражателем
стими. Схема уголковой антенны приведена на рис. 71.
Из изложенного ’выше ясно, что при уменьшении угла
между плоскостями зеркала система становится экви-'
валентной все большему числу синфазно и противо-'
фазно возбужденных вибраторов. Благодаря ^тому уси-
ление антенны (при сохранении оптимального расстоя-
ния от излучателей до отражающих листов) непрерыв-
но увеличивается. При этом следует предпринять опре-
деленные меры для получения необходимых фазовых
соотношений (между полем, излученным вибратором, и
полем, отраженным от обоих i зеркал. ^Разность фаз
должна быть 0° или 360°. При других фазовых соотно-
шениях ширина диаграммы излучения увеличивается
при прочих 'равных условиях. У антенны с уголковым
отражателем существуют два оптимальных значения
расстояния S, при 'которых фазовые соотношения вы-
полняются наилучшим образом. В табл. 8 приведены
размеры и параметры .антенны для обоих оптимальных
значений расстояния.
Как видно из таблицы, с помощью уголковой антен-
ны может быть получено весьма большое усиление при
приемлемых размерах антенны. Однако более всего
имеет смысл употреблять уголковую антенну на 70-сан-
тиметровом диапазоне. На 2-метровом диапазоне более
портативная антенна «тройной квадрат» обеспечит такие
же результаты. К сожалению, на 70-сантиметровом диа-
пазоне рамочная антенна уже малоэффективна из-за не-
большой действующей площади.
Конструктивное /выполнение антенны несложное. Ви-
браторы, образующие отражающие зеркала, крепятся
непосредственно к несущим штангам. Фиксация угла
'02
Таблица, 8
РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ АНТЕННЫ С УГОЛКОВЫМ
ОТРАЖАТЕЛЕМ
Усиле- ние, дб Ширина Б/К Высота А/Х Угол раствора я° Удален- ность вибра- тора S/X Входное сопро- тивле- ние, ом
Вибра- 6 0,45 0,45 160 0,12 15
тор по- мещен 8 , 0,65 0,65 145 0,13 15
в пер- 10 1,3 1,10 105 0,28 50
вую оп- тим. 12 17 2,0 60 0,45 30
точку 14 2,0 4.2 40 0,53 20
Вибра- 6 0,45 1,5 65 1,17 60
тор по- 8 .0,6 1,65 . 65 1,17 60
мещен во вто- 10 0,9 2,0 65 1,17 60
рую оп- 12 1,5 2,2 65 1,17 - 60
тим. точку 14 1,9 2,7 65 1,17 60
16 2,0 5,0 65 1,17 60
раствора зеркала выполняется при помощи опорной
трубы или .штанги, .которая проходит через точку уста-
новки активного вибратора. Питающий фидер может
'применяться различных титснв: симметричный кабель с
соответствующим . сопротивлением; коаксиальный 1 ка-
бель с волновым сопротивлением’
50—75 ом и симметрирующей
приставкой, Т-образная согла-
сующая линия или двухпровод-
ная воздушная линия с волновым
сопротивлением 400—600 ом,
включаемая через дельта-транс-^
форматор.
Штыревая антенна с цилинд-
рическим зеркалом, изображен-
ная на рис. 72, также может быть
рекомендована для работы на
УК?- ?1НаДГееТ УСИЛвНИе ПОРЯД,!>«С. 72. Штыревая^ан-
к а 9 11 до в зависим ости от гу- тенна с цилиндрическим
стоты расположения стержней, зеркалом
10.?
образующих рефлектор. В состав антенны входит обыч*
ный четвертьволновой штыревой вибратор, расположен*
ный в центре металлического диска диаметром в
половину длины волны. Диск, выполняющий роль «зем*
ли», одновременно является опорой для крепления ме«
таллического листа или 'Стержней, образующих цилиндр
рический отражатель по половине его окружностей.
Принцип действия антенны практически не отличается
от работы системы »с уголковым отражателем. Как и у
обычной штыревой антенны, высота h зависит от диа-
метра штыря. Высота рефлектора Н должна быть на
15—20% больше высоты штьпря h. Проще всего такую
антенну изготовить для 70-сантиметрового диапазона.
Размеры антенны этого диапазона следующие: штырь
изготовляется из медной или алюминиевой трубки диа*
метром 10 мм, тогда его высота й= 166 мм, Н^>200 мм,
Д = 390 мм. Отражающее зеркало удобно сделать из ве-
лосипедных спиц, которые ввинчиваются в отверстия с
резьбой М2,3, сделанные вдоль половины окружности
Рис. 73. Конструктивная схема «всеволновой» антенны
104
диаметром 380 мм. Цля выполнения условия максималь-
ного подавления заднего лепестка расстояние между со-
седними спицами должно быть не более 10 мм. Входное
сопротивление антенны около 50 ом. Для фидера можно
использовать кабель РК-6, РК-19, РК-29 и др.
«Всеволновая» антенна. Несколько лет назад была
разработана конструкция «всеволновой» антенны, кото-
рая сочетает в себе свойства V-обоазной и рупорной ан-
тенны, применяемой в диапазоне СВЧ. Антенна (рис. 73)'
так и получила название рупорной УКВ антенны. Она
’представляет собой плавный переход от двухпроводной
линии с волновым сопротивлением 300—450 ом в дЬа
треугольных излучателя, образующих своеобразный ру-
пор. Угол 'раствора антенны подобран оптимальным.
Он фавен 51°. Излучатели м'огут быть изготовлены на
деревянном основании. Из вершины угла натягиваются
расходящиеся про/вода в таном (количестве, чтобы .рас-
стояние между ними не увеличивалось свыше 30 мм.
Концы проводов в вершине спаиваются и присоединя-
ются к фидеру, а с другой стороны припаиваются к мед-
ной полосе. Несколько худшие результаты получаются
при применении для покрытия излучателей металличе-
ской сетки без пропайки места окручивания проводов.
Размер сторон ячеек сетки не должен превышать 30 мм.
Зависимость коэффициента усиления от частоты при ука-
занных па рис. 73 размерах антенны приведена на рис. 74.
105
а
h
Рис. 75. Схема спиральной направлен-
ной антенны с переменным диаметром
витков и питанием с конца
Антенна может
работать на часто*
тах от 20 до
500 Мгц. На частоте
21 Мгц она имеет
диаграмму направ-
ленности несколько
уже, чем у полувол-
нового вибратора.
Во всем указанном
диапазоне частот ко-
эффициент стоячей
волны в фидере не
превышает 1,2. При
изготовлении антен-
ны особое внимание
следует обратить на качество изоляции у вершины ан-
тенны, так как от этого зависит верхняяграница диапа-
зона. Особенно удобно применять «всеволновую» антен-
ну для дальнего приема телецентров, работающих на
разных каналах.
Спиральная антенна. В заключение рассмотрим спи-
ральную антенну, которая состоит из проволочной спира-
ли и металлического листа отражателя. Для питания
спиральной антенны используется коаксиальный кабель.
Центральная жила его соединяется со спиралью, а оплет-
ка— с диском отражателя. Схема одного из вариантов
спиральной антенны показана на рис. 75. В зависимо-
сти от диаметра витков антенна имеет три воз-
можных варианта положения максимума излучения по
отношению к оси спирали. -При малых диаметрах вит*
ков )(до 0,18 X) максимум излучения лежит в плоскости,
перпендикулярной к оси спирали. При диаметре витков
от 0,25 до ,0,45 Д антенна -имеет максимум излучения
вдоль оси. При дальнейшем увеличении диаметра вит-
ков диаграмма направленности вновь становится двух-
лепестковой, а максимумы -излучения лежат под углом
к оси. Для построения направленных спиральных антенн
наиболее выгодна спираль, имеющая максимум излуче-
ния вдоль 'оси. Этот вид спирали может быть отнесен к
жла-ссу антенн бегущей волны, но имеет круговую или
эллиптическую поляризацию поля в направлении макси-
мума излучения. Отражающий диск служит для умень-
106
шения токов, ответвляющихся на оболочку коаксиаль*
ного 'кабеля, выравнивая изменения входного сопротив-
ления в рабочем диапазоне и ослабления излучения на-
зад. Диаметр витков выбирается таким, чтобы каждый
виток имел поляризацию, близкую к кп^по<вой, а 'макси-
мум излучения лежал вдоль оси. Поля отдельных
витков в месте приема вдоль octa должны .совпадать по
фазе или иметь небольшой фазовый сдвиг. Эти условия
можно выполнить при длине витков, близкой к \ Одно-
временно необходимо, чтобы разность ф’аз между поля-
ки первого и последнего "витков спирали равнялась
180°, так как только в этом случае получается макси-
мальное усиление. Длина .витка спирали с постоянным
диаметром (rff=rf2) может быть определена из выра-
жения:
£=(0,7_1). (1+^+5),-
где п — число витков, a S — шаг намотки. В этом
случае хорошие направленные свойства сохраняются в
диапазоне от 0,7 до 1,25 Хт Для расширения рабочего
диапазона широко применяются спирали ,с переменным
диаметром витков. Экспериментально было установлено,
что антенна с питанием при вершине имеет лучшие диа-
пазонные свойства, чем с питанием в основании.
Приведенные сведения о работе спиральной антенны
не учитыв!ают всей сложности происходящих в ней про-
цессов: интенсивного ‘отражения энергии от конца опи-
рали и того, что энергия распространяется не только
вдоль провода, но и через .пространственную связь меж-
ду витками. Однако приведенные сведения позволят ра-
диолюбителю ориентироваться при (выборе размеров ан-
тенны. Ниже даны основные расчетные эмпирические
формулы для определения параметров спиральной на-
правленной антенны. Входное сопротивление
/?вх^140^ ом,
коэф ф и ц’и епт н а п р а в л е н н ого действия

107
угол подъема спирали
ai=arct^2
и rfo=0,04Xo,
где Хо — средняя длина волны диапазона. При*
веденные формулы справедливы для антенн со
следующими данными: ]|2°<а<Ч6о и /г*>3. Диаметр
отражающего диска должен .быть (0,5-ь0,8) h. Делать
диск из оплошного металлического листа не обязатель*
но. Он может быть выполнен из радиальных лучей, .ко-
торые «скреплены металлическими кольцами. Для ра-
боты на любительских 2-метровом и 70-сантиметровом
диапазонах’можно рекомендовать спиральную антенну,
выполненную по следующим данным: А = 112 см, п=10
витков, di = 10 см, d2 = 30 см, d0 = 4 мм, Д = 100 см и
а = 1 см. Входное сопротивление ра(вно 6'3 ом. Питание
антенны осуществляется с вершины. Спираль намотана
из голой .медной проволоки, а отражающее зеркало вьв
резано из медного листа. Антенна, (выполненная по этим
данным, имеет усиление на частоте 145 Мгц 14,8 дб, а
на частоте 430 Мгц 11 дб. Лучше в'сего для питания ан-
тенны подходят коаксиальные кабели РКГ-5 и РКПГ-2
с волновым сопротивлением 60 ом, но могут быть ис-
пользованы кабели РК-49 или РКК-28/10 ю волновым
сопротивлением 70 ом. •
Глава четвертая
АНТЕННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ И НАСТРОЙКА
АНТЕНН
Качество и устойчивость радиосвязи в большой довре
зависят не только от правильного .выбора типа антен-
ны и мощности передатчика, .но и .от умения правильно
использовать антенное устройство радиостанции и в
первую очередь от правильной настройки антенной ,си*
стемы.
Основная цель этой главы —дать радиолюбителям
необходимые 'сведения о том, как производить измерен
ния и настройку антенно-фидерных систем. Проще
всего это делается при работе антенны на излучение,
так как при этом измерению подлежат относительно
большие величины токов, .напряжений или электромаг-
нитных полей. Настройка и измерение параметров при*
емньгх антенн 'благодаря явлению обратимости антен-
ных систем также производятся в режиме излучения.
1. Проверка и измерения в фидерных линиях
На практике часто приходится сталкиваться с слу*
чаями, когда результаты работы антенны и настройки
питающего фидера у антенны сводятся на нет ухудше-
нием к.с.в. фидера по мере его приближения к передат-
чику. Эти .явления особенно ярко выражены у антенн с
открытыми симметричными или однопроводными фиде-
рами и очень слабо проявляются в .случае применения
высокочастотных экранированных кабелей. Ухудшение
к.с.в. особенно сильно заметно при длинных фидерных
линиях. Поэтому -е’сли длина фидерной линии велика,
то к.с.в. следует измерять не только у антенны, но и у
передатчика. Причины значительного изменения к.с.в.
вдоль фидера могут быть следующие: 1) несоблюдение
109
расстояний между проводами фидера из-за ошибок при
монтаже (или использование бракованного (кабеля);
2) резкие повороты фидерной линии; 3) ;несогласоваи-
HOC'ib волновых сопротивлений отдельных участков фи-
дера; 4) применение изоляторов низкого качества или
изоляторов, обладающих большой емкостью; 5) чрез-
мерно большое количество опорных изоляторов в одной
точке, а также целый ряд других причин. Все эти при-
чины легко выясняются при измерении к.с.в. на раз-
личных .участках фидера.
Для измерения к.с.в. фидерных линий в любитель-
ских условиях могут быть .использованы различные при-
боры в зависимости от типа линии. Проще всего к.с.в.
измерить у открытых двухпроводных линий. Для изме-
рении может быть использован в диапазоне УКВ корот-
козамкнутый четвертьволновой шлейф. Он представляет
собой линию длиной в четверть волны, нагруженную на
термоамперметр. .Входное сопротивление такого прибора
определяется из выражения:
где рш— волновое сопротивление линии шлейфа, ом;
А! пр— активное сопротивление подогревателя тер-
мопары, ом.
Так как волновое сопротивление щлейфа в несколь-
ко сот <раз больше активного ‘сопротивления подогрева-
теля, .то он и не будет оказывать заметного влияния на
работу /измеряемого фидера. Для выбора нужной 'чув-
ствительности термоамперкметра необходимо знать мак-
симальную величину тока, идущего через подогреватель.
Ее можно определить по формуле:
, _ V к
маке~ Рш
где Рф — волновое сопротивление фидерной линии, ом;
Р — мощность, подводимая к измеряемому фиде-
ру, кет;
К — коэффициент стоячей волны, ожидаемый в
фидере-
Измерение к.с.в. производится следующим образом.
Шлейф присоединяется к обоим проводам линии в ме-
110
сте, где требуется произвести изме-
рения. Передвигая его вдоль фиде-
ра, находят точки, в которых пока-
зания прибора максимальные и
минимальные, тогда к.с.в. с
1 мин
К.с.в.>1,5 в фидере однодиапазон-
ной антен1ны указывает на то, что
имеет (место значительное рассо-
гласование ВХОДНОГО сопротивления Рис. 76. ^хема изме-
антенны с волновым сопротивлени-
ем линии и требуется произвести
апеци аль ную в а строй ку антен н ы
либо сменить фидер.
Одновременно с (помощью шлей-
рительного шлейфа
и способ подключе-
ния его к линии при
измерении асиммет-
рии фидера
фа измеряется асимметрия фидера, которая может выз-
вать резкое изменение режима работы антенны. Для
этого шлейф соединяют одним концом с фидером (как
показано на рис. 76) и, передвигая его вдоль линии, на-
ходят максимум потенциала <pi на этом проводе. Затем
тем же концом шлейфа и в том же сечении фидера ка-
саются второго провода и отмечают значение потенциа-
ла ф2- Коэффициент асимметрии, определяемый по фор-
муле Л , не должен превышать 0,05. Измерение
, этих величин также может быть произведено с помо-
щью приборов с резонансным контуром, которые .пока-
заны на рис. 77. Для измерений эти приборы предвари-
тельно должны быть настроены в резонанс с частотой
передатчика. Достоинством таких измерителей являют-
ся значительно меньшие размеры и возможность исполь-
зования их при соответствующей градуировке в качестве
волномеров малой точности или индикаторов напряжен-
ности поля.
Измерение к.с.в. на фидерных линиях при помощи
описанных выше приборов связано с выходом из поме-
щения и в ряде .(случаев представляет известные неудоб-
ства. Избежать их можно с помощью прибора, разрабо-
танного А. А. Пистолькорсом и М. ;С. Нейманом, кото-
рый известен под названием рефлектометра. Рефлекто-
метр постоянно связан с фидерной линией, ia индикато-
ры могут быть вынесены на пульт управления радио-
станции. Схема рефлектометра приведена на рис. 78,
Ш
Рис. 77. Два возможных варианта схемы резонансного прибо
ра для измерений в открытых двухпроводных линиях
had
hmp
ц-------------ь .------------
Рис. 78. Схема рефлектометра Пистолькорса—Неймана для
двухпроводных линий
Прибор состоит из короткого (/< 0,05 X) ртрезка линии,
связанного >с токонесущим фидером и замкнутого / на
обоих концах на активные сопротивления, равные вол*
новому сопротивлению отрезка линии, определяемому ю
учетом связи между обеими линиями. С ‘помощью двух
детекторных приборов измеряются токи Ц и /2, текущие
I 12
по сопротивлениям /?«• Из теории связанных линий из*
зестно, что волна, распространяющаяся слева направо
от генератора к нагрузке (падающая волна), возбудит
только в левом сопротивлении связанной линии /ток
который будет пропорционален амплитуде падающей
волны. При наличии отражения от нагрузки отраженная
волна, распространяющаяся справа налево, возбудит
ток /2 только в правом сопротивлении. Зная эти два то-
ка, можно легко подсчитать к.с.в.:
Измерение к.с.в. в антенне с однопроводным фиде*
ром может быть произведено только с помощью метода,
предложенного в 1956 г. Б. С. Надененко, ^который со-
стоит в том, что три амперметра постоянно включены
в линию с одинаковым интервалом 1<Q№. Используя
уравнения линий, всегда можно написать уравнения для
показаний трех амперметров:
Zi W„]/cos2px+p2 • sin2Px,
I2—InV cos2P(x+/)+P2sin2P(x+/),
4=4Kcos2P(x4-2/)4-/C2 • sin2P(x+2Z),
где /ь /2, /з ир = у —известные величины. Неизвестны-
ми искомыми величинами будут: Iп—ток в пучности,
х — расстояние от пучности до первого амперметра и
К—коэффициент бегущей волны в линии (к.с.в.= .
Система из трех уравнений с тремя неизвестными всег-
да разрешима, что позволяет однозначно определить
к.с.в. Попутно можно определить и мощность, переда-
ваемую по.фидеру, если воспользоваться формулой:
р__
К ’
Измерение к.с.в. в экранированных фидерных лини-
ях может быть произведено только с помощью измери-
тельных линий или рефлектометров. .Однако ввиду отно-
сительно низких.частот любительских диапазонов изме-
рительные линии не могут быть использованы (за иск*
8 Зак. 50
113
Рис. 79. Схема коаксиального ре-
флектометра
лючением сложных спи-
ральных линий, кото-
рые не получили рас-
пространения и не
выпускаются промыш-
ленностью) . В радиолю*
бительских услови ях
значительно проще из-
готовить рефлектометр,
которым! можно с
достаточной точностью
измерять к.с.в. в широ-
ком диапазоне частот.
Известно много кон-
структивных вариан-
тов рефлектометров.
Ниже будет рассмотрен один из них. Как и рефлекто-
метр Пистолькорса—Неймана, этот рефлектометр яв-
ляется двунаправленным ответвителем, который по-
зволяет измерять в относительных величинах энер-
гию, проходящую от генератора к нагрузке /1 и отра-
зившуюся от нагрузки /2 при неполном согласовании
последней с передающей линией. На рис. 79 приведена
схема рефлектометра. В состав его входят отрезок оди-
накового с кабелем фидера коаксиального кабеля дли-
ной 250—300 мм, петля связи длиной соответственно
200—250 мм, .сдвоенный переключатель, нагрузочное со-
противление ответвителя JRi = 200 -ь 300 (тип СПО),
германиевый детектор Д-2-В или ДКИ-2, микроампер-
метр на ток от 50 до 500 мка (в зависимости от мощно-
сти передатчика) и добавочное сопротивление к микро-
амперметру /?2 = 50—100 ком для установки максималь-
ного тока через прибор. Петля связи выполняется из
медного провода в винилитовой (ПЭВ-2) или шелковой
(ПЭЛИЮ) изоляции диаметром 0,1—0,25 мм, который
продет под оплетку кабеля. С целью уменьшения иска-
жения конфигурации поля внутри кабеля желательно
применять провод возможно меньшего диаметра. Для
того чтобы продеть виток связи и не повредить изоля-
цию, оплетка кабеля сдвигается и собирается «в гар-
мошку». Затем на некотором расстоянии от концов оп-
летки продевается провод диаметром 0,8—1 мм, с по-
мощью которого и протягивается провод петли связи.
114
После этого оплетка ка’беля растягивается и приводится
в свое нормальное состояние. В качестве переключа-
теля /71 может быть использован сдвоенный тумблер. С
его помощью производится переключение детектора и
нагрузочного сопротивления ответвителя для измерения
падающей волны (/—Г) или отраженной (2—2'). На-
ладка рефлектометра чрезвычайно простая. Один конец
его присоединяется к выходу настроенного передатчика,
а ко второму присоединяется безындукционное нагру-
зочное сопротивление, равное -волновому сопротивлению
кабеля и рассчитанное на достаточную мощность. Пере-
ключатель ставится в положение 1—Г и с помощью
сопротивления /?2 устанавливаются ‘максимальные по-
казания прибора. Затем переключатель переводят в по-
ложение 2—2' и, изменяя величину сопротивления /?1,
добиваются минимальных показаний. Если -не удается
получить уменьшения тока до нуля, это указывает на
то, что величина R\ изменяется в недостаточных преде-
лах, либо потенциометр имеет заметное реактивное
сопротивление и его следует заменить. На этом наладка
прибора заканчивается. Измерение к.с.в. в фидере сво-
дится к измерению тока при двух положениях переклю-
чателя— /1 и /2, которые пропорциональны падающей
и отраженной волнам. Численное значение к.с.в. вычис-
ляется по формуле:
Если перед каждым измерением устанавливать по-
казания прибора в положении 1 — Г на всю шкалу, то
можно отградуировать прибор прямо в единицах к.с.в.
При изготовлении рефлектометра следует обратить вни-
мание на то, чтобы все проводники, по которым проте-
кают высокочастотные токи, имели минимальную длину.
Описанным выше прибором можно измерять к.с.в. в
диапазоне частот до .150 Мгц с достаточно высокой точ-
ностью. При переходе к более высоким частотам разме-
ры петли связи следует уменьшить в два-три раза. По-
путно необходимо отметить, что рефлектометр может
быть и прибором, встроенным в передатчик. В этом
случае им можно 'пользоваться и как индикатором тока
в антенне. В случае размещения рефлектометра в пере-
датчике 'более рационально применить ламповый диод
8=
115
Рис. 80. Блок-ехема измерения мощности в эквиваленте антенны
любого типа .взамен германиевого. Благодаря этому
будет исключено влияние изменения обратного тока
диода при нагреве на измеренную величину к.с.в.
Следующий очень важный .параметр, который ха-
рактеризует качество работы радиостанции, это — уро-
вень /подводимой к антенне мощности. Измерить ее
можно с помощью самых разных методов. Наибольшее
распространение в любительской (практике получил ме-
тод измерения мощности ib эквиваленте антенны. В об-
щем случае эквивалент антенны (представляет собой це-
почку из /последовательно соединённых /?, L и С, ib точ-
ности соответствующих активной и реактивной состав-
ляющим /полного (входного -сопротивления антенны.
Обычно точное значение этих /величин неизвестно.>В
этом случае можно рекомендовать следующий метод,
блок-схема которого показана на рис. 80. Здесь П—пере-
датчик, Р — рефлектометр и Ф — реальная фидерная
линия, Э.А.—эквивалент антенны и I—термоамперметр.
Прежде .всего с реальной антенной измеряется анодный
ток лампы выходного каскада и к.с.в. с помощью ре-
флектометра (имеется в 'ваду, что выходной контур на-
строен в резонанс). Затем от фидера отсоединяется ан-
тенна, .а /вместо нее включается эквивалент. Не меняя
положения органов настройки передатчика, изменением
величин /?, £ и С, входящих в Состав эквивалента, сле-
дует добиться ^первоначального анодного тока ламды и
к.с.в. в фидере. Тогда мощность, подводимая к антенне,
будет равна Р = PR.
Мощность, .подводимая к резонансной антенне -по ка-
белю, может быть измерена с помощью своеобразного
диодного вольтметра, схема которого 'приведена на
рис. 81. Входящие в состав прибора безындукционные
сопротивления R2 и /?3 являются эквивалентом антенны.
116
Их сумма равна вол-
новому сопротивлению
кабеля. Остальная часть
схемы — диодный вольт-
метр. Для нормальной
работы прибора долж<
ны быть выполнены
следующие условия:
С^»4 И
Рис. 81. Схема измерения мощно-
сти с диодным вольтметром
Если эти условия соблюдены, то мощность, рассеиваемая
в эквиваленте антенны /?2 — /?з, может быть определена
по формуле:

Так как все сопротивления известны заранее, то эту
формулу можно записать в другом виде:
P=R'P.
Для реального измерителя можно рекомендовать
применить следующие детали: =з 100 ком МЛТ-2;
/?2 = 5 ом, оно набирается из 20 параллельно включен*
ных сопротивлений по 100 ом МЛТ-0,5; /?з=*65 ом так-
же набирается из 20 параллельно включенных сопро-
тивлений по 1300 ом МЛТ-2. Общая мощность делителя
равна 50 вт, но он кратковременно может выдержать
мощность до 200—250 вт. Этого времени вполне доста-
точно для отсчета показаний микроамперметра. Конден*
сатор С имеет величину 0,01 мкф типа КСО-5; герма-
ниевый диод — Д^2-В (или другой подобный ему). В
измерителе мощности можно применить широко распро*
страненный микроамперметр М-24 со шкалой на
100—150 мка и внутренним сопротивлением 500—
600 ом. В этом случае максимальные показания
прибора будут соответствовать 140 или 315 вт. Соот-
ветственно для получения высокой точности измерения
величина сопротивлений должна быть известна с точ-
ностью до ,1%. При измерении таким прибором следует
учитывать, что реальная антенна может быть не пол*
ностью согласована с фидером и будет иметь место от-
ражение. Если известно к.с.в,, то мощность, подведен-
11"
Рис. 82. Блок-схема измерения мощности
с помощью фотометра
ная к антенне, может быть рассчитана с помощью фор-
мулы:
р 4РцЗМ
где Ризм — измеренная мощность;
К — к.с.в. в фидере.
Для* ориентировочного определения мощности пере*
датчика .можно 'применить фотометрический метод,
блок-схема которого приведена на рис. 82. К выходным
зажимам передатчика присоединяется электрическая
лампочка с внутренним сопротивлением, 'примерно рав-
ным входному сопротивлению антенны. Вторая такая
же лампа подключается к источнику постоянного тока.
Обе лампы помещаются ® кожух, разделенный (Перего-
родкой на две части, а одна из общих стенок закрыта,
матовым стеклом. Процесс измерения мощности сводит-
ся к ^получению одинаковой освещенности обеих .поло-
вин матового стекла путем изменения мощности, под-
водимой к правой лампе фотометра. После этого мощ-
ность может быть рассчитана по формуле: Р = JU.
Следует учитывать, что этот метод может дать ошибки
до 50%, тдк как лампа фотометра не является точным
эквивалентом антенны и по мере повышения частоты
все больше начинает сказываться влияние поверхност-
ного эффекта на величину внутреннего сопротивления
нити лампы токам высокой частоты.
2. Настройка антенн
Большинство антенн, получивших распространение
в любительской практике, является резонансными сис-
темами. Естественно, что наилучшими параметрами они
обладают на резонансной частоте или вблизи от нее в
пределах полосы пропускания. Она определяется дрпу-
118
2506
Рис. 83. Принципиальная схема простейшего гетеродинного
индикатора резонанса
стимыми с точки зрения эксплуатации изменениями
входного сопротивления, диаграммы направленности и
усиления. Как уже отмечалось ныше, характеристики
антенны зависят от'отношения ее геометрических раз-
меров к длине волны. При определенных ^значениях это-
го отношения имеет .место резонанс тока или напряже-
ния, что и используется для улучшения коэффициента
полезного действия. Таким образом, настройка антенны
сводится к достижению резонанса тока или напряже-
ния путем 'изменения геометрических размеров и взаим-
ного расположения антенны и окружающих предметов,
которые могут .существенно изменить ее резонансную
частоту. Проще всего резонансную частоту антенны
можно определить с помощью общедоступного и просто-
го в изготовлении гетеродинного индикатора резонанса
(ГИР). Он представляет собой обычный генератор с
самовозбуждением, колебательный контур которого
связывается с испытываемой системой. .Схема простей-
шего гетеродинного индикатора резонанса, собранного
на лампе 6Е5С (Л1), дана на рис. 83. Питание ГИРа осу-
ществляется без выпрямителя .переменным током, что
позволяет существенно упростить схему без заметного
ухудшения качества работы.. Изменение генерируемой
частоты осуществляется с помощью конденсатора пе-
ременной емкости С в пределах поддиапазона и путем
смены катушки L при переходе с диапазона на диапа-
зон. Количество сменных катушек определяется необхо-
димым рабочим диапазоном ГИРа и емкостью приме-
ненного конденсатора С.
119
Подробное описание ГИРов приводилось в журнале
«Радио» (в № 12 за 1956 год, стр. 53—55 ,и в № 8 за
1958-год, стр. 50—54).
Измерение резонансной частоты исследуемой антен-
ны осуществляется следующим образом: (контурную ка-
тушку ГИРа подносят к витку, подключенному на кон-
це фидера, и, вращая конденсатор переменной емкости^
добиваются резкого изменения ширины теневого секто-
ра на экране лампы 6Е5С. Это соответствует совпаде-
нию частоты колебаний ГИРа с собственной частотой
исследуемой системы, так как в момент резонанса ис-
следуемое устройство отсасывает часть энергии из кон-
тура ГИРа. Режим генерации изменяется вместе с от-
рицательным смещением на сетке лампы 6Е5С (Л1).
Эго, в свою очередь, вызывает изменение ширины те-
невого сектора. Для точной настройки антенны на оп-
ределенную частоту необходимо контролировать часто-
ту генерируемых ГИРом колебаний с помощью градуи-
рованного ^приемника и, если нужно, вводить соответст-
в у ющи е ко р р е кти в ы.
3. Снятие диаграммы направленности антенны
Диаграмма направленности антенны позволяет су-
дить о правильности ее настройки и регулировки, что
особенно важно для сложных направленных антенн. По
диаграмме направленности определяются интенсивность
побочных излучений по отношению к главному макси-
муму, их направление и, что не менее (важно, направле-
ния, в которых прием отсутствует. Реже интересуются,
совпадает ли направление главного максимума излуче-
ния с геометрической осью антенны.
Для снятия диаграммы направленности чаще в(сего>
применяются различного вида индикаторы или измери-
тели напряженности поля, которые представляют собой
приемники с линейной или квадратичной амплитудной
характеристикой. Отечественная промышленность вы-
пускает ряд измерительных приемников типа ИП-12М,
ИП|-14 и др., которые работают в различных диа-
пазонах частот и позволяют измерять напряжен-
ность поля непосредственно в точке приема. В люби-
тельских условиях при настройке и эксплуатации ан<
тенных устройств нет надобности в применении таких.
120
Рис. 84. Схемы индикаторов напряженности поля: а —
с резонансным контуром; б — с полуволновым вибра*
тором
сложных приемников. Для этой цели можно использо-
вать детекторный приемник, который нагружен на ми-
кроамперметр, как показано на рис. 84. Чаще всего
индикатор напряженности поля вьиполняется в виде ре-
зонансной системы (рис. 84,а). В этом случае умень-
шается влияние других передатчиков, которые могут
находиться вблизи.
Антенна индикатора изготовляется в виде симмет-
ричного вибратора из двух трубок длиной 50—100 см.
Перед' началом измерений контур индикатора настраи-
вается на частоту передатчика, а с помощью переменно-
го сопротивления, шунтирующего микроамперметр, ус-
танавливается желательная характеристика прибора.
Так, при большой величине этого сопротивления и про-
текающем через прибор токе до 100 мка показания ми-
кроамперметра пропорциональны напряженности поля
в точке приема. При малой величине сопротивления
шунта и тока через микроамперметр дю 100 мка прибор
будет давать показания, пропорциональные квадрату
напряженности поля или, что то же самое, величине
мощности, излученной антенной в данном направлении.
При снятии диаграммы направленности индикатор
располагается на расстоянии в несколько длин волн от
антенны (обычно 250—400 м для антенны коротковол-
нового диапазона). Расположение его антенны должно
соответствовать.виду поляризации сигнала,- излучаемо-
го передающей антенной.
12»
В диапазоне УКВ чаще применяется индикатор, со*
б,ранный по схеме рис. 84,6. ,Это объясняется небольши-
ми геометрическими размерами резонансных антенн и
сравнительно малой вероятностью наличия вблизи ме-
шающего передатчика.
В зависимости от ожидаемой ширины диаграммы на-
правленности измерения !производят»ся «через различные
угловые интервалы. При ширине главного лепестка ме-
нее 10° отсчет следует производить через Г, при «щири-
не лепестка до 30° — через 2—3°. Если же антенна'
имеет ширину лепестка порядка 60—80°, то измерения
следует выполнять с интервалом 5—410°.
По результатам измерений строится в прямоуголь-
ных или полярных координатах нормированная диаграм-
ма направленности антенны. Для этого показания инди-
катора напряженности поля при произвольном угле по-
ворота относятся к максимальному его показанию. Диа-
грамма в полярных координатах более наглядно, дает
представление о направлении главного максимума излу-
чения, а также об интенсивности и направлении имею-
щихся побочных максимумов. Кроме этого, на ней отчет-
ливо видны секторы нулевого излучения. Для построения
такой диаграммы из общего центра проводится ряд
(обычно 10) концентрических окружностей, радиусы ко-
торых изображают относительные (нормированные) зна-
чения показаний индикатора напряженности поля.
Для определения практических параметров направо
ленной антенны в горизонтальной плоскости более удоб-
на диаграмма в прямоугольных* координатах, вдолё од-
ной из осей которой отложен угол поворота (360°), а
вдоль другой — относительные (нормированные) значе-
ния показаний индикатора. Для нахождения с достаточ-
ной для радиолюбителя степенью точности коэффициен-
та направленного действия антенны по диаграмме на-
правленности необходимо' определить площадь фигуры,
которая ограничена кривой интенсивности главного мак-
симума и осью угла поворота. Удобнее всего найти эту
площадь путем простого подсчета, если диаграмма вы-
полнена на миллиметровой бумаге. Тогда для нахожде-
ния коэффициента направленного действия (к.н.д.) в
горизонтальной плоскости достаточно разделить пло-
щадь прямоугольника, соответствующего повороту на
360°, на площадь фигуры главного максимума. Ошибка
122
за счет имеющихся побочных максимумов излучения
для большинства практически встречающихся в радио-
любительской практике случаев не будет превышать
10—15%'. Однако не следует забывать, что полный к.н.д.
антенны должен определяться на основании диаграммы
и в вертикальной плоскости, так как излучаемая энергия
концентрируется в некотором телесном угле простран-
ства. В любительской практике вполне достаточно зна-
ния к.н.д. только в одной плоскости. В этом случае мож-
но определить коэффициент усиления направленной ан-
тенны по отношению к полуволновому вибратору по
формуле:
g —
1,64 ’
У большинства рассмотренных антенн коэффициент
полезного действия п равен 0,8—0,9 и .только у ромби-
ческой и V-образной антенн может уменьшиться
до 0,5.
В заключение необходимо остановиться на тех фак-
торах, которые сильно влияют на коэффициент полезно-
го действия антенны. Следует вспомнить, что входное со-
противление антенны складывается из сопротивления из-
лучения /?£ и сопротивления активных потерь Rq. В
свою очередь, активные потери складываются из потерь1
на активном сопротивлении проводов, потерь на сопро-
тивлении растекания заземления и т. п.
Отсюда сразу становится ясно, какое большое зна-
чение имеет наличие при использовании почти любой ан-
тенны хорошего заземления с малым сопротивлением
растекания, так как с уменьшением его будут увеличи-
ваться к.п.д. и коэффициент усиления антенны. Во мно-
гих случаях нарекания на плохую работу антенны объяс-
няются плохим качеством либо полным отсутствием за-
земления. Понятно, что в-этом случае значительная доля
высокочастотной энергии передатчика расходуется не на
создание поля полезного сигнала, а на нагрев почвы и
окружающих предметов.
• Для получения низкого сопротивления растекания •
нельзя ограничиться одним штырем или листом метал-
ла, которые погружены в почву. Необходимо иметь раз-
витую систему заземлителей из нескольких штырей и
соединяющих их проводников, которые должны быть
123
расположены под полотном антенны. Однако и при та*
кой системе заземлителей сопротивление растекания мо-
жет увеличиваться. Для устранения этого нежелатель*
ного явления можно рекомендовать время от времени
обильно поливать почву над системой заземлителей.
Использование же для заземлений труб водопровода,
газа или центрального отопления совершенно недопу-
стимо не только по соображениям техники безопасности,
но и потому, что это приведет к резкому увеличению
потерь за счет плохих контактов в местах резьбовых
соединений труб.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1< Г. 3. Айзенберг. Антенны ультракоротких волн.
Связьиздат, 1957.
2, С, И. Надененко. Антенны. Связьиздат, 1959.
3. А. П. Дорохов. Расчет и конструирование антенно-фи*
дерных устройств. Издательство ХГУ, 1960.
4. Д. П. Линде. Антенно-фидерные устройства. Госэнерго-
аз дат, 1953.
5. В. И. Калинин и Гд М. Герштейн. Введение в ра-
диофизику. Гостехиздат, 1957.
6. «Зарубежная радиоэлектроника» № 7, 1959.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие........................................ , 3
Глава первая. Линии передачи высокочастотной энер-
гии .................................................; 5
1. Краткие сведения о физических процессах в линиях пере-
дачи высокочастотной энергии ........................... 5
2. Виды фидерных линий ................................ 10
3. Вращающиеся переходы в фидерных линиях.............. 16
Глава вторая. Коротковолновые антенны.................. 23
1. Горизонтальные антенны.............................. 25
2. Вертикальная штыревая антенна....................... 37
3. Многоэлементные антенны............................. 48
4. Широкодиапазонные нерезонансные антенны............. 59
5. Рамочные направленные антенны....................... 72
Глава третья. Ультракоротковолновые антенны ... 86
Глава четвертая. Антенные измерения и настройка
антенн.................................................109
1. Проверка и измерения в фидерных линиях..............109
2. Настройка антенн....................................118
3. Снятие диаграммы направленности антенны.............120
Список рекомендуемой , литературы......................125
Владимир Павлович Шейко
АНТЕННЫ ЛЮБИТЕЛЬСКИХ РАДИОСТАНЦИЙ
Редакторы Ф. Е. Годинер, В. А. Ломанович
Обложка художника А. А. Григорьева
Худож. редактор Г. Л. Ушаков. Тернии, редактор А. В. Королев
Корректор К, А. Мешкова
Г-64520 Подписано к печати 5/II—62 г. Изд. № 1/2095
Бумага 34Х!1061/з2 4,00 физ. п. л. = 6,56 усл. п. л. Уч.-изд. л.=6,325
Тираж 90.000 экз. Цена 20 коп.
Изд-бо ДОСААФ’ Москва, Б-66, Ново-Рязанская ул., д. 26
Типография Изд-ва ДОСААФ. Зак. 50