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.