Ще до публікації, в процесі обговорення серед радиоспортсменов, стаття спеціаліста з антеною техніки кандидата технічних наук К. П. Харченко викликала суперечки. Майстер спорту міжнародного класу, неодноразовий переможець змагань різного масштабу (в тому числі і чемпіонатів Європи), горьковчанин А. В. Гречихін назвав ідею, закладену в основу пропонованої конструкції, "вельми цікавою і оригінальною". Він також зазначив простоту пристрою.
Не менш досвідчений спортсмен, кандидат фізико-математичних наук, москвич Ст. Н. Верхотуров вважає, що створення антени, що забезпечує можливість пеленгації по мінімуму, "могло б представити серйозний інтерес для спортсменів".
Нам також здається, що ця малогабаритна антена може мати велику перевагу перед досить громіздким "хвильовим каналом" - адже нерідко "мисливцеві" у пошуках "лисиці" доводиться буквально продиратися крізь густі зарості.
Однак обидва спортсмени (до них приєднується майстер спорту зі Свердловська А. С. Партин) піддали конструкцію критиці. Так, вони висловили сумнів у доцільності розміщення антени на голові спортсмена - не зовсім зручно, уточнюючи напрямок під час руху, весь час крутити головою (але ж можна, мабуть, виробити та іншу техніку пошуку?). Крім того, за правилами змагань, мовляв, можлива не тільки вертикальна поляризація, на яку розрахована антена, але і горизонтальна (ну, це зовсім просто - достатньо розмістити вібратори горизонтально). Коротше кажучи, майже на всі критичні висловлювання вдалося знайти контраргументи. І, що найголовніше, при бажанні конструкцію антени можна змінити, пристосувавши її для носіння в руках.
Більш серйозні побоювання пов'язані з неминучим впливом на параметри системи (зокрема, на симетрію) змінної ємності по відношенню до землі, з малою діючої висотою антени, з її чутливістю до відбитим сигналами. .Розвіяти ці побоювання може тільки практична експлуатація.
Редакція поділяє думку А. В. Гречихина про те, що дана антена являє собою "цікава пропозиція, яка може знайти застосування до розвиток". Сподіваємося, що публікується стаття буде корисна для радіоаматорів-спортсменів.
Мисливці на "ліс" повинні мати у своєму розпорядженні апаратуру, яка дозволяє виділяти напрям на "лисицю". Цю задачу вирішують антени в сукупності з прийомним пристроєм. Можливі два шляхи побудови таких антен. У першому випадку антена повинна мати яскраво виражену односпрямовану діаграму та заданий напрям виділяється по максимуму сигналу, що приймається шляхом порівняння сигналів з сусідніх напрямів і вибору шуканого. У другому випадку у діаграмі направленості антени є один глибокий мінімум. Тут теж шукане напрямок визначається шляхом порівняння і вибору, але вже по мінімуму сигналу.
Якщо аналізувати обидва варіанти, то другий видається теоретично більш кращим, хоча б тому, що в першому випадку для отримання вузької діаграми спрямованості потрібна "велика" антена, як правило, співрозмірна з довжиною хвилі. Крім цього, визначати напрям на "лисицю" по мірі наближення до неї по максимуму сигналу важче, ніж по мінімуму.
У даній статті пропонується варіант побудови невеликий за розмірами антени з різко вираженим мінімумом у діаграмі спрямованості. Пропонується також конструктивне рішення приймального пристрою, що дозволяє звільнити руки спортсмену, що очевидно підвищить його маневреність.
Для того, щоб зрозуміти принцип дії антени, звернемося до рис.1,а (в тексті). На ньому зображено відрізок однорідної довгій лінії, в яку включено два умовних однакових генератора Г1 і Г2 високочастотних коливань. Про - середина лінії, U - крива розподілу напруги уздовж лінії. Якщо генератори синфазны, то максимум (пучність напруги) припадає на середину лінії. Якщо фаза коливань генератора Г2 відстає від фази коливань генератора Г1, то крива розподілу напруги в лінії зрушиться на деякий кут j, як показано на рис.1,б. Якщо навпаки, фаза коливань генератора Г2 випереджає фазу коливань генератора Г1, то відбудеться зсув кривої розподілу в протилежну сторону, як показано на рис.1,ст. Якщо умовитися визначати напругу в лінії шляхом включення приладу в 3-4 точках, то можна бачити, що,|U3|> &|U1|, a U2=0.
Рис. 1. Принцип побудови антени.
В якості розглянутих умовних генераторів можуть виступати дві однакові антени, наприклад диполі (рис.1,г). При цьому фази коливань в лінії будуть залежати від напрямку приходу радіохвиль. На рис.1,м стрілками показані три напрямки: I - радіохвилі приходять до обох антен одночасно; II - на шляху розповсюдження радіохвиль варто спочатку антена 1, а за нею антена 2; III - навпаки, антена 2 попереду, а 1 - ззаду. Вимірюючи тим же приладом в лінії півхвильовий довжини напруги в перетині, знаходиться від антени на відстані 1 j в електричних градусах, отримаємо відповідно всі розглянуті вище випадки.
Таким чином, не знаючи заздалегідь напрямку приходу радіохвиль, можна знайти його, обертаючи систему з двох антен до тих пір, поки прилад в 3-4 точках не покаже мінімум напруги в лінії. У цьому випадку, очевидно, напрям поширення радіохвиль збігається з напрямком II. Діаграма спрямованості такого антенно-фідерного пристрою буде кардиоидного типу. Вважаючи, що сигнал "лисиці" помітний на рівні шумів приймача, коли антена повернута до неї на деякий кут відносно нульового напрямку, можна знайти ту зону нечутливості, всередині якої напевно один з напрямків шукане. По мірі наближення до передавача (із збільшенням рівня випромінювання) зона нечутливості буде зменшуватися, а шукане напрямок визначатися більш точно.
Реалізувати описаний спосіб побудови антени і приймача можна, використавши як приклад конструктивний варіант, наведений на рис. 2. Тут показаний загальний вигляд пристрою, виконаного у вигляді шлемофона.
Puc.2. Загальний вигляд приймального пристрою "лисолова"
Його основу складають металеві обруч 1 і дуги-поперечна 11 і 12 поздовжня. Б перетину дуг встановлено також металевий футляр 2 для приймача. Якщо за габаритами батареї живлення не можуть бути розміщені всередині футляра приймача, то їх закріплюють на поздовжньої дуги 12 (дві батареї - 3). Навантаженням приймача служать телефони 8, обрамлені в м'які, звукоізолюючі прокладки, до яких пришиті ремені 9 для закріплення шлемофона під підборіддям. Телефони через прокладки зафіксовані на кінцях поперечної дуги 11. На лобової і потиличної частинах обруча 1 розміщені і жорстко з ним скріплені два антенних ізолятора 4. Антенні ізолятори фіксують антени 5 штирьового типу. На кінцях антен є регулювальні втулки 13. Клеми живлення обох антен з'єднує лінія 7 (лінія l на рис. 1, г), лінія 6 підключає вхід приймача до лінії 7 через трійник 10 (точки 3 і 4 на рис. 1, г). Приймач повинен мати високий вхідний опір (щоб не шунтувати лінію). Більш довгий відрізок лінії 7 в згорнутому (зигзагоподібний) вигляді покладений на обручі 1.
При виготовленні конструкції слід прагнути до максимальної симетрії відносно вертикальної осі, що проходить через центр обруча. Невиконання цієї вимоги тягне за собою спотворення симетрії в діаграмі спрямованості і помилки у визначенні напрямку.
Рис. 3. Елементи шлемофона
На рис. 3 наведені розміри елементів, складових основу шлемофона. Розмір S важливий лише тим., що він визначає відстань у частках довжини хвилі в лінії 7 від лобової антени до місця включення лінії 6. Геометричний розмір атого відрізка лінії 7 визначиться як
l1=S/2e ,
де e - коефіцієнт укорочення. Для коаксіального кабелю з поліетиленовим заповненням e=1,51-1,52, тому для нашого варіанту l1=70 мм Загальна довжина лінії становить половину середньої довжини хвилі з урахуванням укорочення хвилі в кабелі. При lср=2,07 м l=680 мм
Якщо додати до загальної довжини l з однаковим відрізку 80 мм з кожної сторони, це дозволить збільшити l1 до 150 мм для більш зручного розміщення трійника 10 в місці перехрещення дуг.
Якби антенно-фідерне пристрій можна було виконати без похибок і строго симетрично електрично, виготовлення на цьому було б закінчено.
Однак зробити це вдається не відразу, і в точках включення лінії б в лінію 7 напруги сигналів від антен або не рівні по амплітуді, або зсув фаз між ними не дорівнює 180°, коли радіохвилі приходять з "нульового" напряму. І те, і інше не дозволяє отримати результуюче напруга, що дорівнює нулю. Це пояснюється рис. 4. Тут вектори 1 в. 2 зображують напруги, що надходять від першої та другої антен відповідно, кут a - зсув фаз. Результуюче напруга - вектор червоного кольору. На рис. 4, а напруги 1 та 2 рівні по амплітуді, але не строго противофазны, на рис. 4, б напруги противофазны, але їх амплітуди не дорівнюють один одному, на рис. 4, напруги не противофазны і не рівні по амплітуді. На всіх цих позиціях результуюче напруга відмінно від нуля і лише на рис. 4, м воно задовольняє нашим вимогам.
Puc.4. Векторна діаграма антенно-фідерного пристрою
Забезпечити обидва ці умови в реальному антенно-фидерном пристрої не так просто, оскільки при зміні, наприклад, довжини антени одночасно змінюються і фаза і амплітуда надходить від неї сигналу. Потрібна ще хоча б одна регулювання, що забезпечує зміну тільки фази (або тільки амплітуди). Забезпечити зміну тільки фази можна, розсовуючи осі вібраторів один щодо одного (змінюючи розмір S) або змінюючи точку підключення лінії 6 до лінії 7. Як можна конструктивно змінювати точку підключення, показано на рис. 5 і 6.
Puc.5. Закладення кінців кабелю сполучної лінії
Загальна довжина лінії ( за обплетенні) дорівнює 840 мм Кінці Dl, однакові з обох сторін, необхідні для закладення в ізолятори. Тут 1 - центральний провідник кабелю, 2 - виступаюча частина його поліетиленової ізоляції, 3 - скоба, що охоплює оплітку припаяна до неї (служить контактом і фіксатором обплетення). Ці скоби повинні бути припаяні до обруча шлемофона. На відстані - 150 мм від торця скоби 3, примикає до лобової антени, слід зробити розріз, оголивши провідник 1 на протязі близько 50 мм. Оплетку кабелю в розрізі також потрібно закласти в скоби 3 і припаяти їх до мідної (латунної) платівці 4. Цей розріз надалі буде служити відрізком лінії для компенсації фази.
Puc.6. Спосіб регулювання фази сигналу
На рис. 6 показаний ділянку; шлемофона, на якому розміщений сайт. Тут 12 - відрізок поперечної дуги, 7 - відрізок обруча. Обруч і поперечна дуга скріплені один з одним і мають електричний контакт. Пластина 4 прикріплена до обруча заклепками 9, так, щоб між нею і обручем була щілина. Кабель 5 покладений уздовж обруча. Оплетка кінця кабелю лінії 6 охоплена скобою 11, закріпленої на пластині 10, кабель 6 покладений на поперечній дузі 12 і другим кінцем підведений до приймача. Пластина 10 щільно вставлена в щілину, утворену деталями 4 і 7, центральні провідники 1 і 8 з'єднані. Виступаюча частина поліетиленової ізоляції 13 оберігає провідник 8 від короткого замикання з пластиною 4. Переміщаючи по щілини пластину 10, а разом з нею і провідник 8, можна змінювати точку включення лінії 6, підбираючи таким чином шукану фазу.
Настройка проводиться в декілька прийомів, методом послідовних наближень. Змінюючи довжину вібратора однієї з антен, намагаються підібрати таке положення включення ліній, щоб на вході приймача сигнал був дорівнює нулю (або мав різкий мінімум). При цьому шлемофон повинен бути відповідно орієнтований на передавач. Стосуватися провідників ліній в момент вимірювання не слід, щоб не було порушень електричної симетрії системи. По досягненні результату потрібно зафіксувати отримані розміри і положення. Відкриті частини ліній (розріз) потрібно закрити кришкою (можна діелектричної) і всі відрізки кабелів прикріпити ізоляційною стрічкою до обруча і дузі.
Обруч і дуги шлемофона можна зробити з мідної або латунної стрічки, вібратори антен - з гнучкої стрічки або дроту, ізолятори - з будь-якого високочастотного діелектрика, для з'єднувальних ліній використовувати коаксіальний кабель практично будь-якого типу. Зручна розрізна конструкція ізолятора. Внутрішню половину ізолятора надягають на виступаючу частину 2 (рис. 5) кабелю після того, як скоба 3 буде припаяна до обруча. Зовнішню частину ізолятора накладають на внутрішню після того, як вібратор антени буде припаяний до центрального провідника лінії. Скріплювати частини ізолятора між собою за допомогою болтів.
Всі металеві частини шлемофона повинні між собою мати електричний контакт, обплетення фідерних ліній - електрично замкнуті на ті частини шлемофона, до яких вони примикають; оплетка лінії 6 (рис. 2) повинна бути розпаяна на корпусі приймача. Для дотримання електричної симетрії пристрою бажано прокласти "холості" відрізки кабелів, в точності імітують лінії 7 і 6 (рис. 2), але на протилежних сторонах шлемофона.
Налаштовувати антенно-фідерні систему можна лише поза межами приміщення, при відстані до передавача не менше 10-15 м, на лінійному ділянці характеристики приймача. В районі вимірювань не повинно бути будов і предметів, від яких міг би відображатися сигнал передавача і приходити до антен з інших напрямків. Наявність цих відбиттів погіршить якість налаштування або навіть зробить її неможливою.
Puc.7. Діаграма спрямованості антени при різних відстанях до "лисиці"
Біля приймачів з граничним пристроєм (обмеженням за заданим рівнем сигналу) діаграма спрямованості, знята за вихідним рівнем сигналу, буде мати характер, показаний на рис. 7, а - 7, послідовно, у міру наближення до "лиса".
Автор: К. Харченко; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru