Тема простого вертикального излучателя, работающего на нескольких диапазонах, продолжает интересовать радиолюбителей. Ниже описан любопытный вариант выполнения такой антенны. Его изюминка в том, что в качестве излучателя использована заземленная вертикальная труба. При этом антенна работает на всех пяти любительских диапазонах от 14 до 28 МГц.
Из подробного описания гамма-согласования [1] следует, что его можно использовать не только для резонансных излучателей, но и для вибраторов практически любой длины (за исключением сильно укороченных). Но есть и еще одно интересное его свойство, которое и позволяет сделать многодиапазонную антенну с таким согласованием.
При внимательном изучении рис. 3.5.8 в [1, с. 159] можно обнаружить, что физическая длина трубки у гамма-согласователя почти не меняется при изменении высоты заземленного вибратора от 0,15lambda. до 0.2lambda и от 0,28lambda до 0.6lambda
А из этого следует весьма удивительный и неочевидный вывод: если подобрать размер заземленной трубы попадающим в указанные выше пределы во всех требуемых диапазонах, то можно получить хорошее согласование при неизменных физических размерах как самого GP, так и трубки согласования.
Конечно, реактивная часть входного импеданса jXa будет зависеть от частоты, и конденсатор согласования придется подстраивать при смене диапазона. Но в данном случае мы на это согласимся: невелика сложность подстроить конденсатор переменной емкости (даже если это приходится делать дистанционно), а удобства велики. Полученная антенна показана на рисунке (не в масштабе).
Этот заземленный вертикальный излучатель высотой 4,4 м (диаметр 30 мм) с трубкой согласования длиной 1,8 м (диаметр 15 мм). С помощью конденсатора переменной емкости 10...50 пф антенна может быть настроена в резонанс на любительских диапазонах 14. 18. 21. 24 и 28 МГц с КСВ < 1,5. Причем в полосе 18...29 МГц антенна может быть настроена с таким КСВ на любую частоту. Запитывают антенну коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. На участке 15... 17 МГц получить низкий КСВ невозможно, поскольку высота антенны близка к четверти длины волны, т. е. не попадает в упомянутые выше размеры излучателя, необходимые для такого согласования. Но в диапазоне 14 МГц высота GP уменьшается до 0,2)., и настройка снова возможна. Файл модели антенны (2) позволяет изучить описанные выше свойства.
Практическая проверка подтвердила справедливость расчетов.
...вот не буду больше никогда писать эту фразу. Хватит. На дворе XXI столетие.. И уже смешно всякий раз, в угоду сомневающимся в компьютерах ретроградам, объяснять, что при отсутствии ошибок в модели расчет лишь незначительно отличается от реальности. Что сомневаться в результатах моделирования, это примерно то же самое, что не верить расчетам резонансной частоты контура по формуле Томпсона или тока в резисторе по закону Ома: "А мало ли что там рассчитано! А вот я пока не включу частотомер или амперметр и не измерю, не поверю, вдруг ваши формулы неправильны!". Моделировщики антенн работают с формулами, хотя и значительно более сложными, чем закон Ома. но эти формулы относятся к базовым физическим и неизменны уж больше сотни лет. Что практическое выполнение антенны нужно не для выяснения совершенно неразумного вопроса: "А совпадает ли расчет с реальностью?" (намного лучше спросить "А нет ли в модели ошибок и ограничений?"), а для того, чтобы на этой антенне работать в эфире...
Но вернемся к нашей заземленной, многодиапазонной вертикальной антенне. Работала она у меня в двух вариантах.
В первом варианте антенна была установлена на земле около автомобиля. Замечу, кстати, что в качестве основания в автоварианте очень удобно использовать плоскую металлическую пластину примерно 30 х 30 см с небольшим шпеньком с краю для последующего крепления трубы вибратора. Пластина кладется на землю, на ее край наезжают колесом автомобиля для механической фиксации. На шпенек надевается и растягивается мачта, к пластине крепятся противовесы. Я использовал 8 проводов по 4 м, лежащих на земле.
Во втором варианте та же самая антенна была установлена на крыше здания высотой 4 м. Четвертьволновые противовесы (по два на каждый диапазон) лежали прямо на рубероиде.
В обоих вариантах в диапазонах 18,21 и 24 МГц КСВ на резонансах не превышал 1.2, а в диапазонах 14 и 28 МГц- 1,5.
Настройка антенны при смене диапазона крайне проста: вращать КПЕ до минимума КСВ. Я это делал руками, но ничто не мешает использовать КПЕ без ограничителя угла поворота и небольшой электродвигатель с редуктором (например, от старого дисковода) для его вращения.
Если для вибратора используются трубы меньшего диаметра, то его надо удлинять. Так, и вибратор диаметром 10 мм должен быть высотой 4,6 м.
Литература
Автор: И.Гончаренко (DL2KQ), г.Бонн, Германия