У пропонованій читачам статті наводиться опис і розрахунок частотнонезависимой антени. До цих пір цей клас антен майже не знаходив застосування в аматорській практиці. У той же час використання таких антен досить привабливо, оскільки дозволяє обійтися однією антеною системою при роботі на декількох діапазонах (наприклад, 14; 21 і 28 МГц KB або на 144 і 430 МГц та УКВ).
Порівняно з поширеною антеною "хвильовий канал" описувана система має менші розміри в горизонтальній площині. Мабуть, єдиним її недоліком є необхідність виконання елементів у вигляді рамок зі стороною 0,5 l, що для діапазону 14 Мгц являє собою споруду значних розмірів. Але така вже антенна техніка. Вічна дилема - або великі розміри, або мала ефективність. Це питання кожен любитель вирішує, виходячи із своїх конкретних умов. Що ж стосується ефективності, то частотно незалежна антена, мабуть, має перевагу перед "хвильовим каналом", так і перед різними "квадратами".
Описувана антена розроблена за ініціативою коротковолновіка, який добре відомий у нас в країні і за кордоном, беззавітного ентузіаста радіоспорту, колишнього члена президії ФРС СРСР Ігоря Миколайовича Жученко (UA1CC).
Публікується нижче статтю автори і редакція присвячують пам'яті І. Н. Жученко.
Як правило, антени, які використовують коротковолновики, узкополосны і мають порівняно низький коефіцієнт підсилення. Тому перекриття аматорських діапазонів 14; 21 і 28 МГц зазвичай досягається виготовленням трьох антен, а забезпечення дальнього зв'язку - збільшенням потужності передавача або ускладненням антенних систем. У той же час завдання забезпечення далекого зв'язку можна успішно вирішити, не умощняя передавач, якщо використовувати остронаправленную частотнонезависимую антену з високим коефіцієнтом посилення.
Різними авторами запропоновано ряд конструктивних рішень по створенню частотнонезависимых (логопериодических) антен, які мають коефіцієнт підсилення 9-12 порівняно з ізотропним випромінювачем. Нижче наводиться опис широкосмугового логопериодической антени, збільшення ефективності випромінювання якої досягнуто завдяки застосуванню резонансних елементів, виконаних у вигляді двоконтурних рамок.
Антена, загальний вигляд якої наведено на рис. 1, складається з жорстко виконаної двопровідної лінії живлення і розташованих уздовж неї паралельно один одному випромінюючих елементів. Розміри випромінюючих елементів і відстань між ними змінюється в геометричній прогресії з коефіцієнтом пропорційності t. Елементи порушуються таким чином, що излученная елементами активної області енергія синфазно складається в дальній зоні (під активною областю слід розуміти групу вібраторів, геометричні розміри яких близькі до довжини резонансного елемента 0,25 l).
Puc.1
Випромінюючий елемент має форму квадрата, сторона якого дорівнює 0,5 l, (рис. 2). Чвертьхвильові перемички утворюють два симетричних контуру, що живляться двопровідною лінією в точках а - а'. Напрями основних струмів, що формують діаграму спрямованості, позначені суцільними стрілками. Електромагнітні поля, утворені струмами, зазначеними пунктирними стрілками, взаємно компенсуються. Таким чином резонансний елемент являє собою трьохелементну синфазную решітку.
Puc.2
На рис. 3 показаний креслення антени в горизонтальній площині. З нього випливає, що розрахунок антени зводиться до вирішення прямокутного трикутника. Принагідно зауважимо, що принцип роботи антени не порушується при умові розумного зменшення її поздовжнього розміру, що надає вирішальне значення при побудові антен короткохвильового діапазону.
Puc.3
Розміри укороченою антени визначаються частотним діапазоном. Так, для перекриття діапазону частот 14; 21 і 28 МГц необхідною і достатньою умовою є присутність резонансних елементів, що відповідають граничним частотам. Проте в цьому випадку спрямовані властивості антени на частоті 28 МГц будуть дещо нижче, ніж на частоті 14 МГц, так як активна область на верхній частоті обмежиться одним елементом. Тому вкорочення антени бажано робити так, щоб на верхній частоті працювали хоча б два резонансних елемента.
Розрахунок антени
Виходячи з умов забезпечення падежной зв'язку з кореспондентами, розраховуємо (або задаємо) необхідне підсилення антени G:
де: Е - напруженість поля (поріг чутливості приймача), мв/м;
P - потужність передавача, вт; r - відстань, км
Puc.4
З графіка рис. 4 визначаємо кутовий розмір a.
З графіка рис. 5 знаходимо поздовжній розмір L (Lo, L1 або L1 - в залежності від обраної ступеня укорочення, де:
Lo - повна довжина антени, L1 - мінімально можлива
Puc.5
довжина укороченою антени, L2 - довжина укороченою антени з урахуванням збільшення активної зони на верхніх частотах).
З графіка рис. 6 визначаємо значення коефіцієнта пропорційності т. Тут Gопт відповідає оптимальному посилення, а Gопт-D і Gопт-2D-зменшення посилення на 1 і 2 одиниці.
Puc.6
З графіка рис. 7 визначаємо кількість випромінюючих елементів n.
Puc.7
Розраховуємо резонансну довжину випромінюючих елементів:
l1=0,25 lмакс
l2=tl1
. . . . .
ln=tln-1
Визначаємо місце розташування (відстань до першого елемента) випромінюючих елементів R вздовж двопровідної лінії:
R1=L
R2=tR1
. . . . .
R2=tRn-1
При виготовленні живильної двопровідної лінії розрахунковий розмір L слід збільшити на величину 0,13 lмакс для отримання хорошого узгодження та усунення зворотного випромінювання: 0,03 lмакс - перед резонансним елементом, відповідним верхній частоті зрізу, і 0,1 lмакс - після резонансного елемента, що відповідає нижній частоті зрізу.
Для керівництва при виборі антени в діапазоні частот 14-28 МГц в таблиці приведена порівняльна оцінка її геометричних і електричних параметрів.
Таблиця 1
G
a, град
Lo, м
L1, м
L2, м
t
n
18
10
30
15
18,5
0,9
8
15
20
15,3
7,5
10,5
0,8
4
12,5
30
9,3
4,7
7,1
0,7
3
10
40
6,4
3,2
5,0
0,6
2
9,5
45
5,35
2,6
4,4
0,7
5
8
50
4,5
2,1
3,5
0,5
2
6
60
3,1
1,4
2,5
0,4
2
4,5
70
1,95
0,9
1,5
0,3
2
3
80
1,0
0,5
0,7
0,2
2
Розміри, відповідні G=9,5, наведено на рис. 3. В якості L прийнятий розмір L2. Діаграми спрямованості антени показано на рис. 8.
Puc.8
Конструкція антени
Антена і двопровідна лінія живлення можуть бути виконані із сталевих або алюмінієвих труб. Сталість хвильового опору двопровідної лінії забезпечується за допомогою ізоляторів, виготовлених з високочастотних діелектричних матеріалів або сухого, добре просоченої оліфою деревини. Хвильовий опір лінії (з урахуванням застосованого ізолятора) повинна становити приблизно 100 ом.
Порушення двопровідної лінії може здійснюватися як симетричним, так і несиметричним фідерами. У тому випадку, коли передавач має несиметричний вихід,
порушення раціонально проводити коаксіальним кабелем, прокладеним всередині однієї з труб лінії. При цьому початковий ділянку труби грає роль симетрувального (узгоджувального) трансформатора. Екранує обплетення кабелю гальванічно з'єднується з кінцем однієї труби лінії, а внутрішня жила припаюється до другої трубі.
Автори: Е. Барановський, Е. Тумаркін; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru