ОДНОДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА БЫСТРОГО РАЗВЕРТЫВАНИЯ
С.Макаркин, RX3AKT
Посвящается памяти Геннадия Ивановича Осипова, RV3AK
Летняя пора - время радиолюбительских слетов и мероприятий. Перед выездом на природу необходима соответствующая подготовка аппаратуры и антенн. Чаще всего на лесных полянах видны вариации на тему "инвертед V". Но насколько эффективна такая антенна? Самая важная ее часть - та, где имеются пучности напряжения - это концы полотна антенны, а они как раз находятся в самом невыгодном положении - около земли. Да и сам излом на верхушке перевернутой V вовсе не улучшает излучающие свойства - электромагнитные поля обеих половин антенны из-за этого частично взаимоуничтожаются. Другой вариант - разрезной диполь с двумя точками подвеса, например, между деревьями, также имеет свои недостатки: затруднительно хорошо натянуть антенну. Под тяжестью кабеля питания ее центр провисает и теряется высота подвеса. Вопрос согласования сопротивлений антенны с кабелем также обычно далек от идеала. Антенна фиксированной длины, однажды настроенная в резонанс, вовсе не обязана попасть в резонанс при переносе ее на другое место. В результате, из-за несовпадения импеданса антенны в точке запитки с волновым сопротивлением кабеля увеличивается КСВ. Правда, если используется трансивер с антенным тьюнером, и антенна имеет согласованную с длинной волны линию питания, кратную полуволне, то можно не обращать особого внимания на несовпадение сопротивлений. Место подключения антенны как бы переносится непосредственно к трансиверу. Но такая ситуация встречается не всегда.
Имеется другой способ "приблизить" точку запитки антенны и одновременно упростить ее подвеску. Это использование полуволнового неразрезного вибратора с питанием его с конца в пучности напряжения с помощью согласующего устройства в виде четвертьволнового короткозамкнутого коаксиального трансформатора. Кабельный шлейф дополнительно выполняет еще и роль фидера. Такая конструкция позволяет расположить излучающую и питающе-согласующую часть антенны на одной прямой и подвешивать ее, вытягивая за противоположный конец с помощью предварительно перекинутого через блок капронового шнура.
Трансивер может подключаться непосредственно к согласующему устройству антенной системы в точку, на некотором расстоянии от короткозамкнутого конца шлейфа. При этом нет необходимости тщательно подбирать место подсоединения, антенный тьюнер выполнит сам задачу оптимального согласования. Если же есть необходимость подключения коаксиальной линии, то и в этом случав предлагаемая антенна позволит облегчить процесс согласования. Здесь также поможет то обстоятельство, что место стыка с кабелем питания расположено на некотором расстоянии от излучающей части антенны, находясь "в руках" у радиолюбителя, что позволяет более тщательно подобрать сопротивление в точке питания, соответствующее волновому сопротивлению используемого фидера.
В городских условиях иногда удается заниматься согласованием такой антенны, не выходя из квартиры в абсолютно комфортной домашней обстановке. Настройка антенной системы заключается в подборе длины согласующего шлейфа и определении места разреза для подключения питания. Значительно облегчает эту работу применение коаксиального кабеля с фторопластовой изоляцией. Его можно легко надставлять, пропаивая место соединения поверх экранной оплетки, не боясь замыкания с центральной жилой. Желательно использовать кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, так как необходимые при настройке приборы в основном рассчитаны на такую нагрузку.
Схема антенны показана на рис. 1. Длина излучающей части равна половине длины волны на середине выбранного диапазона с учетом коэффициента укорочения, равного примерно 0,95. Эта длина не изменяется в процессе настройки антенны. Расчетная длина согласующего шлейфа равна четверти длины волны, умноженной на коэффициент укорочения применяемого кабеля, который для многих марок равен, примерно, 0,66. Точную подгонку длины шлейфа производят с помощью ВЧ генератора, к выходу которого подсоединяют короткозамкнутый на противоположном конце отрезок кабеля. Понемногу укорачивая его, добиваются максимума напряжения на выходе генератора на рабочей частоте.
Рис.1 Однодиапазонная антенна с согласующим шлейфом
Замеры напряжения желательно производить при минимально возможной связи измерительной головки вольтметра с местом измерения. Для этого используется разделительный конденсатор емкостью не более 1 пф. Измерения желательно производить с помощью вольтметра с цифровой шкалой. После уточнения длины согласующего трансформатора производят монтаж места стыка кабеля с антенной. Конец кабеля освобождают от верхней изоляции и оплетки на расстоянии около 5 см, крепко стягивают капроновой леской с изолятором из оргстекла. Затем к центральной жиле кабеля припаивается провод антенны, который также стягивается с изолятором леской. Место стыка гидроиэолируется изолентой с пропиткой клеем БФ. Для снятия механической нагрузки с кабеля растяжку антенны в направлении источника делают с помощью синтетического шнура, прикрепленного одним концом к отверстию в изоляторе, а другим, например, к колышку в земле. Такой полуфабрикат антенны вывешивается в пространстве на максимальном удалении от токопроводящих предметов, но так, чтобы согласующий шлейф был доступен для дальнейших манипуляций с ним.
Кабель необходимо разрезать в пропорциях, указанных на рисунке, разделать полученные части, сложить их вместе и снова соединить легкой пайкой. В место стыка через измеритель КСВ надо подать сигнал небольшой мощности от трансивера, предварительно настроив П-контур или антенный тыонер на 50-омный эквивалент. Изменяя в некоторых пределах соотношения длин обеих кусков кабеля, надо добиться минимальной мощности обратной волны.
В настройке этой антенны отлично зарекомендовал себя КСВ-метр фирмы "DIAMOND ANTENNA" SX-100, любезно предоставленный авторскому коллективу сборника "Радио-Дизайн" магазином "БЕРМОС".
В конечном итоге в процессе проведенной настройки проверяют соответствие входного сопротивления антенны волновому сопротивлению 50-омного коаксиального кабеля. Следует подключить к настроенному шлейфу бухту кабеля произвольной длинны и при этом значение КСВ не должно изменяться и остается близким к 1. После окончания настройки также следует проверить надежность всех паек и герметизировать их.
Рабочая полоса частот такой антенной системы на десятиметровом диапазоне составила около 500 кГц, а на сорока метрах - 120 кГц при значениях КСВ не хуже 1,2. Антенна за счет своих избирательных свойств оказалась значительно лучше защищена от мощных внеполосных наводок, а наличие короткозамкнутого шлейфа делает ее неподверженной накоплению атмосферного статического электричества.
Удлинение полотна антенны пропорционально кратному числу полуволн улучшает эффективность антенны и почти не изменяет размеры согласующего шлейфа. Хорошие результаты могут быть получены и при подобном согласовании с коллинеарными антеннами, о которых говорится в статьях Г.И. Осипова (RV3AK) в "Р-Д" №1, 2 за 1997 г.
("Радио-Дизайн" № 2 .98)