ДИПОЛЬНАЯ АНТЕННА С УМЕНЬШЕННЫМИ РАЗМЕРАМИ А. Юрков (RA9MB) 13.06.1997г. Ниже приводятся результаты проведенных исследований проволоч- ной антенны, которую автор назвал "разомкнутый шлейфовый вибратор". Как оказалось, такая антенна имеет существенно меньшие размеры, нежели обыч- ный диполь, и, кроме того, имеет две резонансные частоты, которые можно настроить на два любительских диапазона с частотой, отличающейся в два раза. При этом антенна на обоих диапазонах питается одним коаксиальным кабелем без применения каких-либо согласующих устройств у антенны , и имеет вполне приемлемый для низкочастотных диапазонов КСВ.
Принципиальная схема антенны показана на рис.1. Как видно из рисун- ка, антенна представляет собой диполь, плечи которого выполнены из двух- проводных короткозамкнутых на концах линий с воздушной изоляцией. В этом отношении описываемая антенна похожа на обычный шлейфовый вибратор. Отли- чие от шлейфового вибратора заключается в том, что точки а и б (см.рис.1), которые в шлейфовом вибраторе соединены между собой (и могут быть зазем- лены), в данной антенне изолированы друг от друга и от земли. Питается ан- тенна в точках, обозначенных на рис.1 как Х Х, и имеет низкое входное сопро- тивление, позволяющее питать ее коаксиальным кабелем. При этом, конечно, как при любой простой многодиапазонной антенне, при ее применении требуется по- добрать связь выходного контура передатчика с антенной или применить тьюнер. Как оказалось, данная антенна имеет два основных резонанса, частоты которых определяются длиной плеча вибратора l и волновым сопротивлением двухпроводной линии Z, из которой выполнены плечи вибратора. Если резонанс- ную частоту обычного полуволнового вибратора с такой же длиной плеч l обозначить как F0, то для двух резонансных частот частот разомкнутого шлей- фового вибратора можно записать следующие формулы: F1 = F0 * K1 , F2 = F0 * K2 , где K1 и K2 - численные коэффициенты, значения которых для разных волно- вых сопротивлений двухпроводной линии Z, из которой выполненны плечи виб- ратора, приведены в табл.1. Табл.1 __________________________________________________ Z : K1 : K2 Ом : : : : __________________________________________________ 600 : 0.63 : 1.36 __________________________________________________ 550 : 0.65 : 1.35 __________________________________________________ 500 : 0.66 : 1.33 __________________________________________________ 450 : 0.68 : 1.32 __________________________________________________ 400 : 0.69 : 1.31 __________________________________________________ 350 : 0.71 : 1.29 __________________________________________________ 300 : 0.73 : 1.27 __________________________________________________ 250 : 0.75 : 1.25 __________________________________________________ 200 : 0.77 : 1.23 __________________________________________________ Конструктивные параметры линии (растояние между проводниками при задан- ном диаметре проводников) можно определить по волновому сопротивлению Z при помощи, например, графика, приведенного на рис.1-24 в известной книге Ротхамеля. Из данных, приведенных в таблице, можно сделать следующие выводы. Если мы хотим построить однодиапазонную антенну с минимальными размерами, то необходимо выбирать максимальное значение волнового сопро- тиления Z (большое отношение растояния между проводниками к диаметру проводников). При волновом сопротивлении Z=600 Ом размеры антенны сос- тавят всего 63% от размеров полуволнового диполя (т.е. длина полотна антенны "разомкнутый шлейфовый вибратор" 2l = 26 м для диапазона 3.5 МГц, вместо 41 м для обычного диполя). Практически удобно сделать длину полотна антенны несколько больше требуемой и добавить коротко- замыкающие перемычки вблизи концов диполя (см. рис. 2).
Передвигая перемычки (симметрично с обоих концов) можно настроить антенну на заданную рабочую частоту. Практические размеры антенны на 7 МГц минимальных размеров следующие: длина плеча диполя l = 690 см; положение перемычки 30 см от конца диполя; волновое сопротивление линии Z = 600 Ом ( растояние между проводни- ками в 80 раз больше их диаметра). Такая антенна имеет вторую резонансную частоту в районе 15 МГц. Если мы хотим построить двухдиапазонную антенну, то необходимо выбирать вполне определенное значение Z. Например при соотношении рабочих частот 1 : 2 (например 3.5 и 7 МГц) Z должно быть равно 500 Ом (растояние между проводниками линии в 30 раз больше диаметра проводников).
Практически для возможности настройки двухдиапазонную антенну удобно несколько модифицировать (см. рис.3), а именно - несколько уменьшить волновое соп- ротивление линии, удлиннить полотно антенны и добавить короткозамыкающие перемычки. При этом положение перемычек в большей степени влияет на со- отношение рабочих частот, а длина отрезков одиночного провода l2 - на абсолютные значения резонансных частот. Тем не менее, поскольку эти две регулировки влияют друг на друга, настройку необходимо производить несколь- ко раз, меняя по очереди положение перемычек и длины отрезков одиночного провода. При настройке также следует учитывать, что перемещение перемычек к центру диполя смещает обе резонансные частоты вверх, причем верхняя частота смещается сильнее. Таким образом, верхнюю частоту надо настраивать перемещая перемычки, а нижнюю - изменяя длину антенны. Практические размеры для диапазонов 7 и 14 МГц следующие: длина плеча диполя l = 730 см; положение перемычки l1 = 690 см; длина отрезка одиночного провода l2 = 20 см; волновое сопротивление линии Z = 450 Ом (растояние между проводни- ками в 20 раз больше их диаметра). Очевидно, что для пары диапазонов 3.5/7 Мгц приведенные длины необходимо увеличить в два, а для 1.8/3.5 МГц - в четыре раза. При этом растояние между проводниками линии (а следовательно и волновое сопротив- ление) изменять не нужно. Следует отметить, что на данную антенну, как на любые проволоч- ные антенны, сильно влияют окружающие предметы. Поэтому приведенные прак- тические размеры следует рассматривать как ориентировочные. Отметим, также, что плечи диполя можно наклонить вниз как в антенне Inverted V. В принципе, описанная антенна является двухдиапазонной. Однако она удовлетворительно работает и на четвертой гармонике основной частоты. Конеч- но, с помощью двух регулировок (положение перемычек и длина полотна) антенну можно настроить только на два диапазона. Тем не менее при правильной настрой- ке третий резонанс окажется близким к учетверенной основной частоте. Таким образом, построив антенну на 1.8/3.5 МГц можно получить антенну, способную работать на всех трех низкочастотных диапазонах (1.8,3.5 и 7 МГц). При этом, правда, придется смириться с несколько повышенным КСВ на 7 Мгц. Антенна на 3.5/7 МГц позволит работать на 3.5, 7 и 14 МГц при повышенном КСВ на 14 МГц. По всем вопросам, связанным с этой антенной обращаться к автору по E-mail [email protected] Автор также просит всех колег-радиолюбителей, повторивших эту антенну, сообщить свое впечатление по тому-же адресу.