Від редакції. Ми попросили добре відомого нашим читачам спеціаліста з антен, кандидата технічних наук К. П. Харченко висловити свою думку про антені т. Гаспаряна. В опублікованій статті К. П. Харченко описує різні типи антен, що працюють в широкому діапазоні хвиль. Зокрема, він вказує, що антена, запропонована т. Гаспаряном, являє собою різновид неоднорідного симетричного вібратора площинного типу, і призводить правильну конструкцію її (у своїй замітці т. Гаспарян допустив неточності, говорячи про розміри антени, діапазоні зі робочих волі, і помилково вказав, що вона не вимагає симетрування й узгодження).
Проблема створення діапазонною антени порівняно простої конструкції виникла давно. Частково своє практичне вирішення вона отримала вже в 1937 році, завдяки зусиллям С. В. Надененко. Запропонована ним конструкція симетричного диапазонного вібратора, схематично показана на рис. 1, витримала випробування часом і широко застосовується до цих пір.
Puc.1
При вивченні характеристик спрямованості симетричного вібратора було встановлено, що при довжинах плечей вібратора, лежать в межах від нуля до 0,65 l (де l - довжина хвилі), напрям головного випромінювання перпендикулярно осі вібратора.
Отже, вимога про незмінність напрямку головного випромінювання, що пред'являється до діапазонним антен, виконується для симетричного вібратора в дуже широкому діапазоні хвиль. Вхідний опір симетричного вібратора залежить від відношення L/l і від величини хвильового опору вібратора Zв. Остання залежність окремо для активної (Rвх) і реактивної (Хвх) складових показана на рис. 2,а та 2,б. З них видно, що при зменшенні Zв коливання Rвх і Хвх стають менше. Зменшення хвильового опору домагаються збільшенням діаметра D вібратора.
Puc.2
Для зниження вітрових навантажень і ваги вібратора його плечі виконують з окремих дротів, розташованих по твірним циліндра. При шести-восьми проводах хвильовий опір такого вібратора наближається до хвильовому опору вібратора, плечі якого виконані з циліндра з суцільною поверхнею.
Для кращого узгодження в діапазоні хвиль вхідного опору антени з хвильовим опором фідера останнє повинно бути правильно вибрано. Режим роботи фідера цілком визначається величиною коефіцієнта біжучої хвилі, що залежить від співвідношення між Zв і Zф, де Zф, - хвильовий опір фідера. На рис.3 наведені криві, що показують, як буде змінюватися в залежності від різних L/l, Zв і Zф. Якщо при Zв=300 ом і Zф=200 ом (крива 1) у всьому діапазоні хвиль режим фідера можна вважати задовільним, то при Zв=1000 ом і Zф=600 ом (крива 3) фідер буде працювати з дуже низьким к. п. д. Таким чином, для нормальної роботи фідера необхідно, щоб і на початку діапазону, коли Rвх невеликі (див. рис.2), і в середині його, коли Rвх максимальні значення Zф ненабагато відрізнявся як у більшу, так і у меншу сторони від значення Rвх.
Puc.3
При розрахунку симетричних діапазонних вібраторів для роботи на коротких хвилях вибирають межі і значення параметрів вібратора і фідера за такими формулами:
4L>l>1,56 p;
D=0,03 lмакс;
Zф=200 ом.
На хвилях довше 4L порушується умова узгодження антени з фідером, а на хвилях коротше 1,56 L - роздвоюється діаграма випромінювання в головному напрямку.
Як діапазонних антен використовують і так звані шунтовые вібратори, розроблені Р. 3. Айзенбергом.
Схематично шунтовой вібратор показаний на рис. 4. Активна складова вхідного опору такого вібратора з розмірами, приведеними на рис. 4, змінюється
Puc.4
у робочому діапазоні частот від 90 до 340 ом. Якщо замінити шунтовой вібратор еквівалентної двопровідною лінією, то вона буде мати схему, показану на рис. 5. Як видно з нього, в еквівалентну схему входить розімкнена на кінці лінія 1-5 - 2-6, що складається з двох частин 1-3 - 2-4 і 3-5-4-6 з неоднаковими хвильовими опорами, і шунт 3 - 7-4. Між шунтом і ділянкою лінії 1-3-2-4 є значна розподілена електромагнітна зв'язок, яка не відображена на еквівалентній схемі.
Puc.5
Наявність у вібраторі двох гілок (розімкнутої та замкнутої) створює сприятливі умови для того, щоб вхідний опір змінювалося можливо менше. Це дозволяє, підбираючи розміри вібратора, досягти хорошого узгодження його вхідного опору і хвильового опору фідера в широкому діапазоні частот. Наявність шунта призводить до трансформації вхідного опору в бік його підвищення. Цю обставину можна вважати перевагою, коли є необхідність набирати синфазні решітки з шунтових вібраторів і використовувати високоомні симетричні фідери. При харчуванні антени коаксіальним фідером з порівняно більш низьким хвильовим опором, навпаки, воно є недоліком.
На підставі дослідження властивостей неоднорідною довгої лінії з втратами автор цих рядків показав можливість побудови диапазонного вібратора з відносно меншими, ніж у описаних раніше, парусністю і вагою. Загальний вигляд такого вібратора дано на рис. 6, а його еквівалентна схема, виконана у вигляді неоднорідної двопровідної лінії,- на рис. 7. Тут ділянку неоднорідної лінії з Z"b можна розглядати як своєрідний трансформатор з втратами (це корисні Втрати, обумовлені випромінюванням енергії), що перетворює Rвх і Хвх в бік поліпшення узгодження з низькоомними фідерами.
Puc.6
Puc.7
Сказане ілюструє рис.8, на кривій 1 якого показана залежність Rвх від L/l для однорідного вібратора (діаметр плеча однаковий на всій його довжині), а на кривій 2 - неоднорідного вібратора (діаметр плеча по його довжині неоднаковий). При цьому значення параметрів (див. рис.1 і рис.6) і L для обох вібраторів були взяті однаковими, а для неоднорідного вібратора, крім того, l/L=0,47; D/d=9.
Puc.8
Криві рис. 8 показують, що еквівалентний хвильовий опір неоднорідною антени менше порівняно з однорідною в 1,3-1,4 рази (для наведених співвідношень). Одночасно при виготовленні неоднорідною антени скорочуються приблизно вдвічі її вага і парусність порівняно з описаними вище вібраторами як об'ємного, так і площинного типів зважаючи на істотне зменшення поперечних розмірів їх кінцевих ділянок.
Дещо видозмінений варіант неоднорідного симетричного вібратора площинного типу, запропонований радіоаматором р. з Батумі А Гаспаряном, показаний на рис. 9.
Puc.9
Вібратор складається з двох трубок 1 довжиною L=0,22-0,24 lмако де lмакс - максимальна довжина хвилі робочого діапазону. Діаметр трубок вибирають таким, щоб вібратор був механічно міцний. На них монтують дротову або трубчасту структуру 2, яка повинна мати, між своїми елементами і трубками 1 гальванічний контакт. Ця структура виконує роль узгоджувального трансформатора. Для прокладки фідера і механічного закріплення вібратора на щоглі використовується шунт 3 (виконаний з таких трубок), який в точках в, г теж має з трубками 1 гальванічний контакт. Кабель (фідер) може бути прокладений або по трубках шунта зверху (прив'язаний до них), або усередині них, як показано на рис. 9 пунктиром В точці б до трубці 1 припаюють оплетку кабелю, а в точці а - його центральний провідник. Для установки вібратора може бути застосована щогла з будь-якого матеріалу.
Література
Автор: Канд. техн. наук К. Харченко; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru