БАЗОВЫЕ  АНТЕННЫ (Продолжение. Начало Здесь)

     Сопротивление излучения антенн "Длинный провод" при высоте подвеса более 5 м над землей составляет 80 0м для Л и 105 0м для 2Л. Для согласования их с 50-омным кабелем удобно использовать четвертьволновый трансформатор с волновым сопротивлением 75 0м, т. е. включить между фидером и антенной 2-метровый отрезок телевизионного кабеля необходимой толщины, не менее толщины 50-омного фидера (рис. 13).


       На рис. 14 показана несимметричная, а на рис. 15 - симметричная антенна. Для предотвращения затекания тока на внешнюю поверхность кабеля (что искажает диаграмму направленности антенны) желательно намотать 2-4 витка кабеля на ферритовое кольцо большого диаметра вблизи точки присоединения к антенне.


      Рис. 14. Несимметричная антенна                 Рис. 15. Симметричная антенна

    Объединив описанные выше антенны таким образом, чтобы их диаграммы суммировались, получают антенну типа V (рис. 16). Угол раскрыва a зависит от длины проводов. В частности, при длинах Л и 2Л величина а составляет 100° и 70°, а усиление - 3,5 дБ и 4,5 дБ соответственно. Данная конструкция одинаково излучает в двух направлениях: вперед и назад. Входное сопротивление настроенных в резонанс антенн типа V составляет около 100 0м при длине Л и 120 0м при длине 2Л (высота подвеса также влияет на сопротивление). Согласование антенн с 50-омным кабелем может быть выполнено с помощью трансформатора, показанного на рис. 13.


      При соединении вместе двух антенн типа V таким образом, чтобы их диаграммы суммировались, получают ромбическую антенну (рис. 17). Направленность этой антенны выражена существенно сильнее.


                                            Рис 17. Ромбическая антенна

      При подключении к вершине ромба, противоположной точкам питания, нагрузочного сопротивления величиной RН и мощностью, равной половине мощности передатчика, достигается подавление заднего лепестка диаграммы направленности на 15-20 дБ. Направление главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости совпадает с диагональю а. В вертикальной плоскости главный лепесток ориентирован горизонтально. Размеры ромбических антенн сведены в табл. 5, обозначения соответствуют  рис. 17.

                                                                                                    Таблица 5. Размеры ромбических антенн
Размер  1, м G,дБ Rн, 0м  a b a, м b, м
Л 10,8 5,2 300 110°  70° 12,3 18
21,8 8,0 500 76° 104° 34,3 27

      Согласование приведенных ромбических антенн с 50-омным кабелем удобно осуществляется с помощью четвертьволнового трансформатора, выполняемого из двух двухметровых отрезков кабеля (рис. 13). Оплетки кабелей, входящих в трансформатор, соединены между собой и больше никуда не подключаются. Поскольку трансформатор в этом случае выполнен симметричной линией, симметрирующий трансформатор на ферритовом кольце при этом можно разместить на 50-омном кабеле фидера вблизи трансформатора. Для согласования антенны длиной Л или 2Л в трансформаторе используются отрезки 50-омного или 75-омного кабеля соответственно.
      Одной из лучших направленных антенн является антенна типа "Двойной квадрат". Как все "проволочные" антенны, она достаточно проста в изготовлении своими силами и не требует дорогостоящих материалов. Антенны типа "Двойной квадрат" обладают следующими характеристиками.
       Коэффициент усиления по отношению к антенне типа GP длиной 5/8Л  -  8-9 дБ. Полоса частот (по уровню КСВ=1,6) - от 26,600 до 27,900 МГц. Поляризация - вертикальная. Подавление заднего лепестка диаграммы направленности - не менее 20 дБ.
 Сравнение характеристик антенны GP, 5/8JI и описываемой антенны проводилось при связи между Москвой (Ясенево) и Наро-Фоминском, т. е. при малых углах излучения по отношению к горизонту, что наиболее важно для проведения, дальних связей поверхностной волной. Конструкция антенны показана на рис. 18.

      Траверса длиной 220 см изготовлена из двух стальных труб диаметром 30 и 24 мм с толщиной стенок 3 мм. Одна труба вдвигается в другую для удобства транспортировки. В собранном виде трубы траверсы скрепляются. сквозными болтами. На концах траверсы приварены крестовины из отрезков двухдюймовой трубы. Дли крепления к мачте в середине траверсы приваривается стальной стакан диаметром 60 и длиной 250мм.
      Распорки антенны (8 шт.) длиной 1900 мм выполняют из круглых палок орешника. На концы распорок туго насажены отрезки пластмассовой трубки длиной 100 мм с отверстиями на концах, через которые пропускается антенный канатик. Сами распорки закрепляются в крестовинах с помощью зажимных винтов. Рекомендуется канатик, изготовленный из оплетки кабеля, диаметром около 3 мм. Общая длина канатика вибратора (включая шлейф) - 11 м 2 см. Общая Длина канатика рефлектора (включая шлейф) - 11 м 30 см. Целесообразно предусмотреть некоторый запас длины канатика, который можно будет удалить после настройки антенны. Кабель питания с волновым сопротивлением 50 0м подключается к середине боковой стороны вибратора.
        Расстояние между точками подключения центральной жилы и оплетки кабеля - 70 мм. Конструктивно узел питания вибратора выполняется в виде пластмассовой коробочки, заполненной герметиком для защиты места заделки кабеля от осадков. От вибратора кабель идет горизонтально до крестовины, затем вдоль траверсы до мачты и, далее, вдоль мачты вниз. Настроечные шлейфы имеют длины: у вибратора - 100 мм, у рефлектора - 500 мм. Перемычки при настройке присоединялись накруткой, а после окончания настройки пропаивались.
      Настройку начинают с вибратора. Регулируя длину шлейфа, добиваются минимума КСВ на средней частоте диапазона.  Длину шлейфа рефлектора настраивают, добиваясь максимального усиления антенны. Для этого любой генератор с излучателем располагают как можно дальше перед антенной (не ближе 20 м), антенну кабелем подключают к приемнику со стрелочным S-метром и добиваются максимума показаний.
      Есть положительный опыт построения антенн этого типа на основе несущей конструкции, выполненной целиком из дерева. Это существенно снижает ее вес, что облегчает подъем на мачту, кроме того, более легкую антенну проще сделать вращающейся.
      При изготовлении конструкции из дерева следует принять меры для защиты ее от атмосферных воздействий. Несущую траверсу и крестовины рекомендуется промазать олифой или лаком для паркета. Некоторые радиолюбители обматывают всю деревянную конструкцию бинтом, пропитанным нитролаком или нитрокраской. Это несколько утяжеляет конструкцию, но делает ее более долговечной. Возможно также окрасить конструкцию 2-3 слоями финского лака "Pinotex", что позволяет использовать обычные сосновые рейки.
     Данная антенна обладает большой парусностью, поэтому все винтовые соединения следует выполнять с использованием шайб Гровера. Естественно, все резьбовые соединения целесообразно защитить от коррозии оконной замазкой или пластилином.
Конструкция антенны показана на рис. 19, а на рис. 20 - конструкция узлов крепления траверсы к мачте и к опорам.


                        Рис. 19. Антенна "Двойной квадрат" на деревянной раме
 

     Пластины можно изготовить из дюралюминия, текстолита, фанеры, т. е. любых материалов, обеспечивающих необходимую механическую прочность. Проволока, из которой изготавливаются вибратор и директор, может быть медной, диаметром 1,0-2,0 мм. Еще лучше использовать антенный канатик. Для крепления вибраторов на опорах можно использовать фарфоровые ролики-изоляторы, которые шурупами закрепляются на рейках опор. Вибратор и рефлектор антенны настраиваются шлейфами, поэтому нужно предусмотреть возможность крепления шлейфов на опорах, например так, как показано на рис. 21.


                             Рис. 21. Конструкция настроечного шлейфа

       Какой расчет размеров антенны следует рекомендовать? Для расчета длины провода излучателя в книге К. Ротхаммеля предлагается следующая формула:

                                                       L(M) = 302/f(МГц )

Расчет проведем для 20 канала сетки С, т. е. для частоты 27,200 МГц. Размер L получается равным 11,103м. Одна сторона квадрата равна L/4, что составляет 2,776 м. Длина одной опоры вибратора получается равной 1,963 м. Длина траверсы должна составлять 0,2Л, что дает размер 2,22 м. Длина провода рефлектора должна быть несколькет больше, что обеспечивается выбором длины шлейфа при настройке. Длину настроечных шлейфов рекомендуется выбрать в пределах 0,7-0,8 м, а расстояние между проводами шлейфов - равным 5-15 см.
      На рис. 22 приведена электрическая схема антенны. Описанная антенна имеет вертикальную поляризацию, ее ожидаемое усиление составляет 8-11 дБ. Для получения расчетной диаграммы направленности точка питания антенны должна быть расположена на высоте большей или равной половине длины волны (т. е. 5,5 м) от земли. Методика настройки антенны соответствует ранее описанной.

       Трехэлементная антенна Delta Loop (рис. 23) относится к классу направленных, ширина лепестка излучения в горизонтальной плоскости составляет около 70°. Диаграмма имеет вытянутую форму, что дает выигрыш по сравнению со штыревой антенной GP длиной Л/4 примерно в 10 раз по мощности, т. е. радиостанция мощностью 4 Вт в направлении основного излучения звучит так же громко, как радиостанция с усилителем 40 Вт при работе на обычный штырь. Положительный эффект при работе с дальними станциями еще больше усиливается за счет того, что приемник не воспринимает помехи с боков и сзади антенны. Недостаток этой антенны - невозможность поворачивать ее в направлении разных корреспондентов.
       Длина провода рамки рефлектора - 11,72м.
       Длина провода рамки активного элемента - 11,2м.
       Длина провода рамки директора - 10,75 м.
       Провод можно использовать медный, диаметром 1,5-2 мм. Если антенна предназначена для непродолжительной работы в полевых условиях, годится даже алюминиевый провод. Узел крепления кабеля А можно выполнить, как показано на рис. 24.
      Используется пластина из оргстекла или текстолита толщиной 3-5 мм. Отсчет длины провода активного элемента нужно вести от точек XX. Расстояния d1 и d2 равны 2м и 1м соответственно. Все открытые места соединений необходимо гидроизолировать пластилином. При высоте мачт 5 м скрутка проводников рамок расположена примерно на уровне груди, что несколько низковато. Идеально было бы иметь нижнюю точку на высоте 5 м и более, но это требует более высоких мачт. При мачтах высотой 5 м конструкция легко выполнима в домашних условиях и дает большой эффект по сравнению со штырем.
       Если установить реле-замыкатели на рефлекторе и директоре (рис. 25), то, меняя с помощью шлейфов их размеры, можно переключать направление излучения антенны на 180°. В этом случае размеры рамок директора и рефлектора делают равными 10,75 м, а длина провода шлейфа должна быть равна 1 м. В этом варианте размеры d1=d2=1,5 м. Можно использовать реле типа РЭС9, РЭС48, РЭС49.

Внимание: никогда не переключайте направление излучения при включенном передатчике - сгорят контакты реле.
 

              Установка и практическое выполнение базовых антенн

       На плоской крыше, лишенной каких-либо точек крепления основания мачты и оттяжек, тоже можно довольно просто и надежно установить мачту, пользуясь подручными средствами. Эта, на первый взгляд неразрешимая задача, решается с помощью нескольких кусков водопроводной трубы, мотка проволоки и старой автомобильной шины от большого грузовика (лучше на металлическом диске). Два куска трубы скрепляются проволокой крест-накрест, на них сверху кладется тяжелое колесо и приматывается проволокой к трубам. Эта конструкция является основанием мачты. Мачта устанавливается в центральное отверстие колеса и любым способом прикрепляется к диску и крестовине (лучше всего использовать сварку, но можно и прикрепить проволокой). При достаточно длинных трубах крестовины такое основание обеспечит устойчивость довольно высокой мачты.
        Как было упомянуто, дальность связи в Си-Би диапазоне зависит, в первую очередь от высоты передающей и приемной антенн. Антенные мачты могут быть изготовлены из стальных труб, алюминиевого профиля, деревянных шестов. Чем больше высота мачты, тем больше ярусов оттяжек следует использовать для ее надежной фиксации. При использовании металлических мачт ярусы оттяжек располагаются через 4-6 м, при деревянных мачтах - через 3-4 м. Расстояние от вершины мачты до верхнего яруса оттяжек должно быть минимальным, допускаемым конструкцией используемой антенны. Число оттяжек в каждом ярусе может быть от 3 до 4, важно только равномерно разместить их по кругу. При установку высоких мачт нагрузки на оттяжки под действием ветра могут быть очень большими, поэтому необходимо тщательно выбирать материал оттяжек и способ их крепления, чтобы избежать падения мачты.
       Поскольку случаи падения высоких мачт все же ежегодно случаются, следует позаботиться о том, чтобы при падении мачты она не могла задеть линии электропередачи, телефонные линии, упасть на территорию соседей или на прохожих. Лучше заранее принять все предосторожности, они никогда не бывают излишними! Никогда не устанавливайте высокие мачты в ветренную погоду, дождитесь безветренного дня.
       Все описанные антенны выполняются из антенного канатика. В качестве замены канатика можно использовать жгут из скрученных с помощью дрели эмалированных медных проводов диаметром от 0,3 до 0,7 мм и количеством жил от 5 до 10. В этом случае нужно очень тщательно зачищать от эмали и пропаивать все проводники жгута в местах соединений. Хорошие результаты можно получить при использовании медного провода диаметром 1,5-3 мм.
        В качестве изоляторов лучше всего использовать орешковые, но годятся и обычные фарфоровые для электропроводки, если принять меры от перерезания канатика на острых гранях.
        Использование проволочных оттяжек может существенно влиять на характеристики антенны, если их размеры оказываются резонирующими на рабочих частотах. Для исключения влияния проволочных оттяжек их необходимо разрывать изоляторами на части длиной 1,5-2 м. Применение оттяжек из прочного капронового шнура исключает влияние на характеристики антенны, но нужно позаботиться о том, чтобы шнур не мог перетереться или перерезаться об острые кромки конструкций при раскачивании мачты. Узлы креплений капронового шнура необходимо страховать от сползания и развязывания путем их оплавления.
       Для обеспечения грозозащиты антенн мачты и антенны должны быть надежно заземлены по постоянному току. Если используется деревянная мачта, она, для уменьшения потерь излучаемой мощности, должна быть хорошо просушена и защищена от влаги несколькими слоями масляной краски. В этом случае заземление антенны может обеспечиваться соединением с "землей" оплетки кабеля.
       Использование в качестве мачт деревьев не очень эффективно, т. к. зеленое дерево может вносить значительные потери. Общее правило при установке антенн: все предметы, имеющие протяженность более 1 ми не являющиеся хорошими изоляторами, должны быть удалены от антенны не менее чем на длину волны, т. е. 11 м.
       Элементы антенн, находящиеся под высокочастотным напряжением, должны располагаться таким образом, чтобы исключалась возможность их случайного касания людьми. Это требование связано с тем, что, даже при работе с разрешенной мощностью 10 Вт, напряжения на концах резонирующих элементов антенн могут достигать сотен вольт, способных вызвать ожоги.
        В случаях, когда не удается поднять элементы антенны выше 3 м от поверхности земли или крыши, необходимо установить ограждение и предупреждающие надписи "Осторожно! Антенна находится под высоким напряжением!", т. е. принять все меры, исключающие случайное поражение людей.

Начало "Базовые Антенны"...



Предыдущая СодержаниеСледующая
 

Реклама: Цены на рекламные Щиты 3х6 Luxury.