Среди многообразия УКВ антенн, применяемых для любительской радиосвязи [3, 4], особое место занимают "волновые каналы" с удлиненной траверсой (бумом), как наиболее простые в изготовлении, некритичные к настройке, позволяющие получить большой коэффициент усиления и приличную диаграмму направленности. Кроме того, из них можно создать сложную высокоэффективную антенно-фидерную систему для проведения радиосвязей через Луну.
В табл. 1 приведены основные характеристики наиболее распространенных "волновых каналов" на двухметровый диапазон. Как видно из нее, существует тенденция улучшения параметров антенны с увеличением длины траверсы. Существенное различие в отношении F/B (вперед/назад") вызвано применением в ряде случаев сложных рефлекторов.
Таблица 1
Антенна
Длина бума, м, (часть длины волны)
Усиление, дБ
Диаграмма направленности, радиус, в плоскости
Отношение F/B, дБ
Автор разработки
E
H
DJ9-2-1,8
3,75 (1,8l)
11,2
39
44
20,2
DL6WU
TONNA-13
4,42 (2,13l)
11,35
36,3
40
17,5
F9FT
DJ9-2-2.1
4,44(2,1l)
11,8
36,8
40,5
24,2
DL6WU
YU0U
2х3,63 (3,5l)
11,95
37
33,5
33
YU0B
TONNA-16
6.34 (3,1l)
12,65
34
37
21
F9FT
TONNA-17
6,545 (3,2l)
12,9
33
35,7
30
F9FT
DJ9-2-3.2
6,69 (3,2l)
13,25
31,2
33,5
20
DL6WU
TONNA-17
6,545 (3,2l)
12,9
33
35,7
30
F9FT
DJ9-2-3,6
7,5 (3,6l)
13,6
30
31,75
20,8
DL6WU
DJ9-2-4,0
8,34 (4,0l)
14
29
30,5
24,3
DL6WU
LBX-16
8,509(4,1l)
14,05
28
29,5
22,6
DL6WU
DJ9-2-4.4
9,18(4,4l)
14,3
28
29,5
21
DL6WU
LBX-17
9,35 (4,5l)
14,4
27
28,5
20
DL6WU
DJ9-2-4.8
10,02 (4.8l)
14,6
27,5
28,8
22
DL6WU
Все "волновые каналы" на УКВ диапазоны по способу расположению элементов на траверсе условно можно разделить на три вида: они могут быть электрически соединены с металлическим бумом, изолированы от него или располагаться на неметаллическом буме. Каждый из видов имеют свой "бум-эффект" - степень влияния диаметра бума на электрическую длину проходящего через него элемента. Требуемая геометрическая длина элемента зависит не только от диаметра бума, но и от диаметра самого элемента. После публикации К.Фехтелом описания антенн "TONNA" (F9FT) в журнале "Радио" [5] многие ультракоротковолновики бывшего СССР повторяли эти конструкции, на длительное время ставшие своеобразным стандартом УКВ антенн. Наряду с простотой изготовления данные конструкции имеют ряд существенных принципиальных недостатков. Во-первых, отсутствие согласования и симметрирования ставит под сомнение возможность получения "чистой" диаграммы направленнности. Во-вторых, элементы, расположенные на буме, электрически соединены с последним. Любое механическое соединение не гарантирует долговременного надежного электрического контакта неоднородных металлов (даже алюминий - дюралюминий). Отсутствие контакта элемент-бум или его нестабильный характер ведет к изменению параметров антенны (увеличение КСВ. искажение диаграммы, шумы). В-третьих, если под руками отсутствуют материалы на бум и элементы полностью соответствующие описанию, то применение случайных материалов не позволяет получить ожидаемые результаты.
Предлагаемая конструкция антенны DJ9BV свободна от этих недостатков. В табл. 2 приведены основные геометрические размеры данной антенны, в ней R обозначает рефлектор, DE -вибратор, D -директор.
Таблица 2
Элемент
Длина,
мм
Расстояние между
элементами, мм
Расстояние от нулевой
отметки, мм
Примечание
R1..R2
1083
-
0
Двойной для 4,8l
R1..R2
1053
-
0
Двойной для 1,8l, 3,2l
R
1030
-
0
Для 2,1l, 3,6l, 4l, 4,4l
DE
990
360
360
Вибратор диам. 8 мм
D1
950
165
525
D2
940
375
900
D3
930
450
1350
D4
920
525
1875
D5
915
585
2460
D6
910
630
3090
D7
905
660
3750
DJ9-2.1.8
D8
900
690
4440
DJ9-2-2.1
D9
895
720
5160
D10
890
750
5910
D11
885
780
6690
DJ9-2-3.2
D12
880
810
7500
DJ9-2.3.6
D13
875
840
8340
DJ9-2.4.0
D14
870
840
9180
DJ9-2-4.4
D15
855
840
10020
DJ9-2-4.8
Антенны длиной 2,2l, 3,6l, 4,0l, 4,4l имеют одиночный рефлектор, длиной 1,8l, 3,2l, 4,8l - двойной рефлектор, повышающий соотношение излучения вперед/назад. Бум изготовлен из дюралевого профиля квадратного сечения размерами 20х20х2 мм. Элементы выполняют из 4-миллиметрового дюралевого прутка. Вибратор сделан из алюминиевой трубки внешним диаметром 8 мм и толщиной стенки 1 мм. Конструкция активного вибратора показана на рис. 1. Средняя точка вибратора может быть электрически соединена с бумом.
Puc.1
Согласующее U-колено изготавливают из отрезка длиной 680 мм коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Особое внимание следует обратить на надежность гидроизоляции узла соединения вибратора с U-коленом и фидером.
Конструкция вибратора, имеющего сопротивление 300 Ом, описана в [6].
Размещение рефлекторов показано на рис.2.
Puc.2
При диаметре бума более 20 мм длина всех пассивных элементов должна быть увеличена на 1 мм при диаметре 25 мм, на 3 мм - при 30 мм, на 6 мм - при 40 мм. С учетом поправок для длины каждого элемента бум может быть изготовлен из труб различного диаметра. Применение телескопического бума повышает механическую прочность конструкции. Если диаметр пассивных элементов 5 мм, длины всех элементов должны быть уменьшены на 4 мм. Пассивные элементы должны быть надежно изолированы от несущей траверсы.
Варианты размещения элементов показаны на рис.3.
Puc.3
На рис.3,а дан вариант DJ9BV, на рис. 3,б - RW3TJ. В первом случае использованы стандартные нейлоновые втулки с отверстием диаметром 4 мм. Во втором применяются 5-миллиметровые элементы и отрезки трубок из стабилизированного полиэтилена (оболочка кооксиального кабеля РК75-4-12).
Электрические параметры различных вариантов антенн на частоте 144,5 МГц при КСВ не хуже 1,2 приведены и табл. 3.
Таблица 3
Тип антенны
Усиление, дБ
Отношение F/В, дБ
Диаграмма направленности, градус
Расстояние, м, в плоскости
E
H
Е
Н
DJ9-2-1,8
11,2
20,2
39
44
3,10
2,77
DJ9-2-2,1
11,8
24,2
36,8
40,5
3,29
3
DJ9-2-3,2
13,25
20
31,2
33,5
3,86
3,6
DJ9-2-3,6
13,6
20,8
30
31,75
4
3,79
DJ9-2 4,0
14
24,3
29
30,5
4,14
3,94
DJ9-2-4,4
14,3
21
28
29,5
4,29
4,07
DJ9-2-4,8
14,6
22
27,5
28,8
4,36
4,17
В графах "Расстояние Е" и "Расстояние Н" указаны оптимальные расстояния между антеннами в вертикальной и горизонтальной плоскостях при изготовлении антенных решеток. Размеры можно изменять в пределах от 80 до 105% от указанных в таблице. Уменьшение размеров позволяет улучшить диаграмму направленности, а увеличение - повысить коэффициент усиления. Четверка антенн DJ9-2-4,0 дает прирост усиления в +5,9 дБ по отношению к одиночной, суммарный коэффициент усиления такой антенны составляет 20 дБ.
Автором статьи изготовлены и опробованы четыре конструкции антенн DJ9BV. Антенны DJ9-2-3.6 длительное время эксплуатируются на радиостанции UZ3TXB, использовались в экспедициях UW3TJ/A и RU1R. Антенна DJ9-2-4,4 показала прекрасные результаты в экспедиции UA1C, позволив команде УКВ Комитета СРР показать лучший результат в контесте "ВСС-93".
Автор выражает глубокую благодарность DJ9BV за любезное разрешение воспользоваться результатами его работ [2] и выражает уверенность в том, чно данная публикация позволит ультракоротковолновикам изготовить высокоэффективные антенны и антенные системы.
Литература
1. Gunter Hoch (DL6WU). Extrem lange Yagi-Anicnnen. - UKW-BERtCHTE. 1992, N 1.
2. Rainer BcrlelmeBter (DJ9BV). Yagi-Antennas for 144 MHz.-DUBUS. 1990. N 1.
3. Spindler. ANTENNEN. - VEB VERLAG TECHNIK BERLIN, 1981.
4. Беньковский З., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. - М-: Радио и связь. 1983.
5. Фехтел К. (UB5WN). Высокоэффективные УКВ антенны. - Радио, 1983, N 3.
6. Харченко В. (RB4EXN). Вибратор DJ9UV-1-ONG-YAG1. Радиолюбитель. 1991, N 6.
Автор: Олег Архипов (RW3TJ), г. Нижний Новгород; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru