Основные виды приёмо-передающих антенн
Антенна «длинный провод» (Long Wire, верёвка), антенна Фукса, ши- рокополосная антенна T2FD, V-образные антенны
4. Антенна «длинный провод», она же Long Wire, она же «Верёвка».
Конструкция антенны «длинный провод» в виде длинного провода достаточно проста и не требует больших затрат. Но, к сожалению, она занимает
много места, причём, чем она длиннее, тем лучше её направленность и выше усиление.
Рис.9 Антенна длинный провод
При соответствующем подборе размеров и питания Long Wire, такая конструкция нормально справится с функцией многодиапазонной КВ антенны.
При выборе длины луча Ротхаммель советует придерживаться следующей формулы:
l(м) = 150(n-0,05)/f(МГц), где n - это число полуволн,
укладывающихся в длине провода, а f - резонансная частота.
Тогда номограмма, определяющая усиление и сопротивление антенны, а также угол распространения волны в зависимости от длины
излучателя приобретает следующий вид:
Рис.10 Усиление и угол распространения волны Long Wire в зависимости от длины
А для наглядности приведём и диаграммы направленности антенны «длинный провод» в зависимости от длины полотна.
Рис.11 Диаграммы направленности ант. «длинный провод» в зависимости от длины
Из диаграммы направленности полуволнового вибратора (l = 0,5λ) видно, что максимум излучения направлен перпендикулярно оси антенны.
С увеличением длины антенны направление основного лепестка диаграммы направленности всё больше и больше приближается к оси антенны, а
одновременно увеличивается и интенсивность излучения в направлении основного лепестка.
Довольно большой популярностью среди радиолюбителей пользуется антенна LW «длинный провод» конструкции Й. Фукса (OE1JF), которая в
честь автора получила название
антенна "Fuchs" (она же антенна Фукса). Её модифицированный вариант представлен на Рис.12.
Рис.12 Конструкция антенны Фукса
Антенна представляет собой провод длиной, кратной половине волны , а также трансформатор сопротивлений для согласования с
передатчиком. Один конец антенны практически находится рядом с передатчиком, а второй крепится к какой-либо возвышенности, например
к дереву или крыше вышестоящего здания.
Трансформатор выполняется либо на ферритовом тороидальном сердечнике (обязательно ВЧ, чтобы получить нормальный резонанс, Рис.13 слева),
либо на каком-либо диэлектрическом каркасе (Рис.13 справа).
Рис.13 Варианты исполнения трансформатора для антенны Фукса
Соотношение витков обмоток трансформатора, как правило, составляет величину 1:7 – 1:10. Это соотношение обуславливает значительную
величину амплитуды сигнала на вторичной обмотке трансформатора (в 7...10 раз выше, чем с выхода передатчика или трансивера), что
предъявляет жёсткие требования к параметру пробивного напряжения воздушного КПЕ. Так, к примеру, при подводимой мощности 100 Вт,
напряжение на вторичной обмотке трансформатора будет составлять величину ~ 1000 В.
Трансформировать сопротивление можно и с помощью балуна. Именно конструкцию такой антенны Long Wire от Ivo Brugnera I6IBE мы подробно
рассмотрели на странице – [ссылка на страницу].
Длина противовеса составляет незначительную величину и подбирается по максимуму мощности в антенне.
Важным достоинством полуволнового излучателя является то, что он может работать не только на основной частоте, соответствующей
половине волны, но и на её гармониках. Т. е. провод длиной 40 метров, настроенный на 80-метровый диапазон, замечательно справится и с 40
метровым диапазоном (вместив в себя 2 полуволны) и с 30 метровым (3 полуволны), и с 20 метровым (4 полуволны), и т. д. и т. п.,
причём, чем больше частота, тем выше будет усиление антенны.
5. Широкополосная антенна T2FD.
Антенна T2FD (Рис.14) работает в широком диапазоне частот (отношение крайних частот 1:5) без выраженной (почти круговой) направленности в
горизонтальной плоскости.
Рис.14 Конструкция антенны T2FD
Вертикальная диаграмма направленности T2FD вытянута вверх, т. е. большая часть излучения направлена вверх, что делает антенну T2FT
малопригодной для связи с DX радиостанциями.
Усиление антенны T2FD на верхних диапазонах близко усилению полуволнового диполя, на нижних частотах – несколько проигрывает диполю.
Оптимальное значение угла наклона антенны составляет 30°, но допустимо использование антенны с углом наклона от 20 до 40°.
Мощность безиндукционного нагрузочного сопротивления должна составлять величину, не меньшую, чем 35% мощности, подведённой к антенне.
В зависимости от предпочтительной полосы рабочих частот создатель антенны (W1BRK) предложил два варианта её исполнения,
различающиеся размерами петлевого вибратора, а также высотой установки левого (Рис.14) её конца:
Для полосы частот 3,5...17 МГц – B = 28,5 м, A = 0,86 м и Н = 17,1 м;
для полосы частот 7...35 МГц – B = 14,3 м, A = 0,46 м и Н = 9,8 м.
Очевидно, что антенна, которая содержит резистивный элемент в излучателе (который как раз и обеспечивает её широкополосность), на каждом из
диапазонов будет работать несколько хуже соответствующих классических однодиапазонных полуволновых вибраторов.
Однако некоторые потери КПД часто оправдываются простотой конструкции выбранной многодиапазонной антенны.
Для демонстрации возможной конструкции согласующего трансформатора и резистивного элемента приведём фотографии
компонентов T2FD от некоего промышленного изделия.
Рис.15 Балун-трансформатор сопротивлений 1:13 и резистивный элемент для T2FD
Балун выполнен на бинокле: 1 обмотка – 3 витка провода 0.75мм (эмалированный) подключена к разъёму, 2 обмотка – 11 витков провода 0.5мм в ПВХ
изоляции подключена к антенне.
6. V-образная антенна.
Придав V-образную форму двум горизонтальным длинным проводам, можно получить симметричную направленную приёмо-передающую антенну
стоячей волны с линейной поляризацией (Рис.16).
По сравнению с антеннами, выполненными в виде одиночного длинного провода, можно достичь как увеличения усиления на 3дБ,
так и улучшения диаграммы направленности.
Рис.16 а) V-образная антенна, б) Зависимость
параметров антенны от
длины лучей
При увеличении длины составляющих антенну проводников увеличивается усиление и повышается направленность антенны.
Главный луч тяготеет к биссектрисе угла раскрыва. Оптимальная величина этого угла убывает с удлинением плеча антенны (Рис.16 б).
При уменьшении угла α уменьшается и входное сопротивление антенны, и наоборот, при увеличении угла α входное сопротивление увеличивается.
Также увеличивается входное сопротивление антенны при увеличении длин плеч. При очень длинных плечах входное сопротивление антенны
составляет 600 Ом. В этом случае антенна может быть запитана с помощью согласованной двухпроводной воздушной линии либо балуна,
изображённого на Рис.15.
Длинна плеч V-образной антенны рассчитывается по формуле:
l(м) = 150(n-0,05)/f(МГц), где n - это число поуволн,
укладывающихся в длине плеча.
Внутри диапазона V-образная антенна является достаточно ширикополосной, но также может работать и в нескольких диапазонах. Так антенна,
рассчитанная на 15-метровый диапазон (l=4,5λ, Ку=6,5дБ), успешно приспосабливается для работы на 10м ((l=6λ, Ку=6,5дБ) и на 20м (l=3λ,
Ку=5дБ). На 40м и 80м она также сохранит работоспособность, но с меньшим усилением.
Для формирования "односторонней" диаграммы направленности в горизонтальной плоскости используются наклонные v-образные
антенны (Рис.17).
Рис.17 Конструкция и диаграммы направленности наклонной V-образной
антенны
Подобные конструкции часто являются штатными антеннами военных радиостанций и имеют смещение диаграммы направленности в сторону
противоположную острию буквы V.
|
