Антенны, питаемые с конца, и, в частности, антенны в виде длинного провода, предназначенные для работы на нескольких диапазонах, часто питаются с помощью настроенных линий (рис. 2-24).

Антенна «цеппелин» - это простой полуволновый вибратор, питание которого осуществляется с помощью настроенной двухпроводной линии передачи, подключаемой к его концу.

Одни провод линии передачи подключается к вибратору, а другой изолируется от него. Длина линин передачи должна составлять λ/4 или быть кратной λ/4. Если длина линин передачи равна 2λ/4; 4λ/4; 6λ/4 и т. д., т. е. равна четному числу четвертей волны, то на входе и выходе линии передачи распределение токов и напряжений одинаковое. Если же длина линии передачи равна нечетному числу четвертей волны, т. е. 1λ/4; 3λ/4; 5λ/4, то распределение токов и напряжений на входе линии противоположно распределению на выходе.

На конце любого вибратора имеет место пучность напряжения. Если питание вибратора осуществляется по линии длиной 2λ/4, то на ее нижнем конце также имеется пучность напряжения, и говорят о связи с линией по напряжению. Если линия передачи имеет длину, равную 1/4λ (3/4λ, 5/4λ и т. д.), то при этом соотношение меняется и, хотя на конце вибратора по-прежнему имеет место пучность, на нижнем конце линии имеется узел напряжения (пучность тока). При подсоединении линии передачи к передатчику в точках максимума тока говорят о связи по току.

Полуволновая антенна «цеппелин», рассчитанная на волну 80 м ,одновременно может служить и широкодиапазонной антенной при некоторых ограничениях, так как на волне 40 м эта антенна работает как волновая антенна «цеппелин», а на волнах 20, 15 и 10 м - как 2λ, 3λ или 4λ антенна в виде длинного провода с питанием на конце. Если длина линии передачи составляет приблизительно 40 м , т. е. 2λ/4 для 80 м , то на всех диапазонах имеет место связь с линией передачи по напряжению. Если же линия передачи имеет длину 20 м , что соответствует λ/4 для 80 м , то на частоте 3,5 Мгц имеет место связь по току, а на остальных диапазонах - по напряжению.

Схемы настройки для различных видов связи даны на рис. 2-25.

Процедура настройки таких устройств связи с антенной будет подробно описана в гл. 13.

Многодиапазонная антенна «цеппелин»

Антенна, сконструированная на основании приведенных выше соображений, показана на рис. 2-26.

Эта антенна для диапазонов 80, 40, 20 и 15 м имеет связь по току, " а в диапазоне 10 м - связь по напряжению и может быть также выполнена с длиной вибратора 20, 42 м, но при этом в диапазоне 80 м антенна с питанием, показанным на рис. 2-26, не работает. Только если конец линии передачи, подключаемый к передатчику, замкнут накоротко и связь с оконечным каскадом осуществляется через П-контур, то в этом случае такая антенна может использоваться на волне 80 м в качестве простейшей L-образной антенны.

Если антенна, питаемая с конца, предназначена для использования только в одном диапазоне, то имеет смысл подключить к концу вибратора замкнутый четвертьволновый отрезок двухпроводной линии и осуществлять питание в режиме бегущей волны, как показано на рис. 2-27.

В качестве линии передачи, работающей в режиме бегущей волны, может использоваться отрезок ленточного кабеля любой длины или самодельной двухпроводной линии.

Двойная антенна «цеппелин»

Как уже упоминалось, симметричный вибратор с центральным питанием имеет наиболее простую диаграмму направленности. Одна из таких антенн с центральным питанием, применяемая на всех коротковолновых диапазонах, известна как двойная антенна «цеппелин» (рис. 2-28).

Таблица 2-2. Размеры для различных многодиапазонных антенн.

Общая длина вибратора, м	Длина настроенной линии передачи, м	Диапазон, м	Вид связи линии с передатчиком
		80	по напряжению
		40	-"-
41,15	12,80	20	-"-
		15	-"-
		10	по току
		80	по напряжению
		40	-"-
41,15	23,60	20	-"-
		15	-"-
		10	-"-
		80	по току
		40	по напряжению
20,42	12,95	20	-"-
		15	-"-
		10	-"-
		80	по напряжению
		40	по току
20,42	19,95	20	по напряжению
		15	по току
		10	по напряжению

Для настройки линии передачи и ее согласования с оконечным каскадом передатчика применяются схемы, изображенные на рис. 2-25. Однако наиболее часто применяется, так же как и для обыкновенной антенны «цеппелин», связь линии передачи с оконечным каскадом передатчика при помощи симметричного П-контура (рис. 2-28).

В случае использования симметричного вибратора исключительно в качестве однодиапазонной антенны согласование линии питания производится с помощью четвертьволнового согласующего шлейфа. Согласованная линия передачи может иметь любую длину, так как она работает в режиме бегущей волны. Следует иметь в виду, что если общая длина вибратора равна по меньшей мере 1λ или целому числу λ (пучность напряжения в точке питания), то применяется замкнутый четвертьволновый шлейф, а если длина вибратора равна λ/2 или нечетному числу λ/2, то следует использовать разомкнутый четвертьволновый шлейф.

Само собой разумеется, что для согласования могут применяться любые типы согласующих устройств при условии, что они легко выполнимы конструктивно.

При описании L-образ-ной антенны как многодиапазонной антенны было установлено, что вибратор, работающий на всех диапазонах, практически может быть точно настроен в резонанс только для одного диапазона. Во всех других диапазонах следует учитывать большее или меньшее отклонение от резонансной длины вибратора.

Сказанное выше справедливо не только для L-об-разной антенны, но также и для всех возможных всеволновых антенн. Коэффициент укорочения антенны большей частью зависит от емкостного краевого эффекта, имеющего место на концах антенны. Как видно из рис. 2-29, если проводник возбуждается на высших гармониках его резонансной волны, т. е. по его длине укладывается несколько полуволн, то емкостный краевой эффект проявляется только на его концах.

Так как емкостный краевой эффект удлиняет электрическую длину антенны, то длина антенны должна быть уменьшена. Из рис. 2-29 ясно, что вибратор, по длине которого укладывается несколько полуволн, должен быть относительно меньше укорочен, чем полуволновый вибратор, так как емкостный эффект в этом случае возникает только на концах вибратора.

Как правило, начинающий радиолюбитель, приступающий к изготовлению антенны, теряется перед выбором в многообразии различных конструкций антенн. Вероятно надо обратить внимание, в первую очередь, на семейство полуволновых вибраторов.

Они имеют электрическую длину, равную λ / 2, и излучают в направлении, перпендикулярно плоскости, в которой они подвешиваются.

Такими простыми полуволновыми антеннами являются:

• антенна с промежуточным контуром, антенна «Виндом» («американка»),
• Y-антенна, шельфовый вибратор,
• вибратор с кабельной линией питания,
• всеволновая антенна W3DZZ, антенна «цеппелин».

Все эти антенны по отношению к коэффициенту усиления совершенно равнозначны и отличаются только видом питания.

Следующей группой антенн являются антенны в виде длинного провода. Они представляют собой излучатели, по длине которых укладывается несколько полуволн рабочей частоты. При этом отдельные полуволновые отрезки возбуждаются в противофазе и следовательно, с увеличением длины проводника направление основного излучения всё больше приближается к направлению натяжения провода.

К антеннам «длинный провод» принадлежат:

• антенна в виде длинного провода, всеволновая антенна DL7AB,
• V-образная антенна,
• ромбическая антенна.

Следующую группу составляют рамочные направленные антенны, которые имеют острую диаграмму направленности в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой располагаются их элементы. Речь идёт в данном случае о синфазно возбуждаемых полуволновых вибраторах, расположенных в вертикальной плоскости друг над другом.

Приблизительно такой же коэффициент усиления в направлении основного излучения имеют вращающиеся направленные антенны. Они имеют то преимущество, что с их помощью можно устанавливать связи во всех направлениях. Они занимают немного места, но механическая конструкция их значительно сложнее. Наиболее экономичная в конструктивном отношении и в тоже время наиболее эффективная вращающаяся направленная антенна — антенна «двойной квадрат». Имея только два элемента, она по своим параметрам не уступает четырёхэлементной антенне «волновой канал».

Наконец упомянем вертикальные излучатели, представляющие собой простейшие вертикальные антенны в виде штырей. Они отличаются тем, что требуют совсем мало места и имеют круговую диаграмму направленности. Наиболее известная и наиболее эффективная конструкция таких антенн — антенна типа Ground Plane «граунд — плэйн» (GP), которая при правильном монтаже, несмотря на то, что имеет круговую диаграмму направленности, всё же даёт небольшой коэффициент усиления и пологий угол вертикального излучения.

Какую коротковолновую антенну выбрать?

Начинающему радиолюбителю можно рекомендовать конструировать приведённые ниже антенны, так как именно они предназначены для описанных целей, что проверено длительной практикой их использования, и соотношение между расходами труда и материалами на их изготовление и получаемыми результатами очень хорошее.

Излучатель с круговой диаграммой направленности и минимально используемой площадью для диапазонов 10, 15, 20 метров — антенна типа Ground Plane.

Всеволновая антенна с небольшим коэффициентом усиления в высокочастотных коротковолновых диапазонах и слабо выраженным направленным действием — всеволновая антенна W3DZZ.

Направленный излучатель с очень большой занимаемой площадью и большим коэффициентом усиления для всех диапазонов — V-образная антенна.

Вращающийся направленный излучатель с очень большим коэффициентом усиления для диапазонов 20, 15 и 10 метров — антенна «двойной квадрат».

Крылатое радиолюбительское выражение гласит: лучший усилитель мощности — это антенна.

Здесь будет рассмотрены простые в изготовлении, но достаточно эффективные типы антенн.

Полуволновой диполь

Диаграмма излучения в горизонтальной плоскости имеет вид восьмёрки, максимум излучения (приёма) приходится на плоскость полотна антенны.

С торцов излучение минимальное.

В вертикальной плоскости вид диаграммы излучения зависит от высоты подвеса диполя над землёй. Чем выше подвешена антенна, тем эффективнее она работает на дальних трассах.

Входное сопротивление диполя около 75 Ом и незначительно меняется при высоте подвеса — Н больше λ / 2. Если высота подвеса меньше четверти длины волны, входное сопротивление уменьшается.

Длина полуволнового диполя рассчитывается по формуле:

где L — в метрах, f — в кГц.

Чем толще провод, из которого сделана антенна, тем шире полоса её пропускания. На практике диаметр антенного провода не менее 4 мм является вполне достаточным и для этого лучше всего подходит антенный канатик или биметалл.

Многодиапазонная антенна W3DZZ

Один из способов многодиапазонного использования диполя — отключение его части с помощью резонансных контуров.

Многодиапазонная антенна с согласованной кабельной линией передачи, сконструированная радиолюбителем W3DZZ, заслуживает особого внимания. Для радиолюбителей, желающих иметь все диапазонную антенну, эта конструкция, безусловно наиболее простая и практичная.

Место, необходимое для размещения антенны, небольшое и в диапазонах, в которых проходит большинство дальних связей, можно получить значительное усиление. При соблюдении указанных размеров дополнительных поправок обычно не требуется. Питание антенны по коаксиальному кабелю в режиме бегущей волны устраняет также помехи радиовещанию (кабель должен быть на расстоянии 6 м перпендикулярным антенне).

Катушки индуктивности L1 и L2 одинаковые. Они могут быть намотаны на каркасе диаметром 50 мм (провод ПЭВ-2 1,5 шаг намотки около 2,5 мм, число витков — 20). До подключения контура к антенне он проверяется ГИР и подгоняется длина или число витков намотки L1 и L2 до получения резонанса на частоте 7050 кГц. Конденсаторы C1 и C2 — 60 пФ, должны быть рассчитаны на напряжение до 3000 В и реактивную мощность до 10 кВА. Учитывая, что контуры антенны не должны расстраиваться при изменении окружающей температуры, конденсаторы должны быть с отрицательным ТКЕ.

Вертикальная антенна (GP)

Вертикальная антенна — четвертьволновый штырь с противовесами. Противовесы выполняют роль искусственной земли. Исследования, проведённые швейцарским радиолюбителем HB9OP, показали, что с помощью антенны GP можно добиться направленного излучения в горизонтальной плоскости, когда используются три радиальных проводника, натянутых под углом 120° по отношению друг к другу в горизонтальной плоскости и наклоненных под углом 45°.

Эта антенна излучает преимущественно в направлениях биссектрис углов между горизонтальными проводниками и имеет вертикальный угол излучения порядка 6 — 7°. Диаграмма направленности этой антенны в горизонтальной плоскости имеет вид листа клевера.

Оптимальный вертикальный угол излучения, равный 6 — 7°, достигается, по данным радиолюбителя HB9OP, при высоте подвеса антенны 6 метров. Число радиальных проводников при заданном угле наклона 45° влияет на входное сопротивление антенны и для указанной антенны оно составляет от 50 до 53 Ом.

73!

Просмотрено: 437

Антенна в точках А-А (см. рис. 5.13) имеет большое входное сопротивление (около 600 Ом), зависящее от электрической толщины провода и концевой емкости. Такая антенна может быть возбуждена симметричной линией с волновым сопротивлением около 600 Ом (длина линии Я/4 или ЗА,/4). Четвертьволновый отрезок выполняет роль трансформатора, снижающего сопротивление в точках В-В.

К-х/2 U/IU п-л/2

Ц15м(2аА2м)

Ц15м(гО,42м)

12,80м или 23,60м (12,95 м или 19,95м)

Катушка сопряжения с передатчиком

Рис. 5 13 Антеииа Цеппелина:

а - конструкция антенны; б -основные размеры пятидиапазонной антенны; в - двойная антенна Цеппелина

В этих точках может быть подключена коаксиальная линия с волновым сопротивлением Zo=50...75 Ом.

В пространстве около антенны (со стороны линии питания) создается сильное электромагнитное поле, являющееся, по сути дела,

зеркальным изображением реальной антенны. Поэтому это пространство должно быть свободно от всех предметов. В противном случае наблюдается значительная деформация характеристик излучения, что приводит к возрастанию уровня помех. Отметим, что эта антенна, как и ранее рассмотренная антенна /.-типа, не обладает фильтрующими свойствами и излучает в пространство все гармоники передатчика. Правда, имеется возможность несколько снизить уровень их излучения, что достигается включением между выходом передатчика и входом линии питания В-В симметрирующих устройств.

Отметим, что если длина линии питания кратна длине волны, то рассматриваемая антенна становится аналогичной антенне L-типа. В этом случае линия питания становится источником излучения. Для предотвращения этого явления длину линии питания выбирают в пределах от 12,8 до 13,75 м. Вместо двухпроводной воздушной линии с Zo=600 Ом можно использовать двухпроводную линию в диэлектрической изоляции с Zo=240...300 Ом; при этом следует помнить о влиянии коэффициента укорочения и уменьшить длину линии до 11,9 м. Если антенна используется только в одном диапазоне, то для улучшения согласования следует воспользоваться настроечными шлейфами (см. рис. 2.46).

Двойная антенна Цеппелина. Соединив между собой две одинарные антенны так, как показано иа рис. 5.1 Зв, получим двойную антенну Цеппелина, которая может работать в пяти радиолюбительских диапазонах.

Б табл. 5.4 приведены наиболее целесообразные длины питающих линий и соответствующие им способы питания.

ТАБЛИЦА 5.4

Цлины линий питания и соответствующие им способы питания двойной антенны Цеппелина

Полная длина вибратора, м	Длина линии питания, м	Способ питания в диапазонах частот, МГц

/-питание током; U - питание напряжением.

Питание напряжением требует использования параллельного)нтура, а питание током - последовательного контура (более подобно см. в § 3.2).

Диапазонная антенна с изменением длины питающей линии. Ра-е были выяснены причины изменения Z\=Ra+\Xa с изменением 1апазона используемых частот. Входное сопротивление при резо-шсе антенны имеет только активную составляющую.

Такое условие можно осуществить только в одном диапазоне. :ли антенну возбуждать с помощью линии, имеющей Zo=/?4, то в угих диапазонах Za>Ra и получаем большую степень рассогласо-

вания антенны с линией питания. Вместо использования различных подстроечных систем в этом случае можно применить другой способ согласования, а именно изменить место подключения питания антенны, что иа практике не вызывает больших трудностей.

Возможность применения такого способа согласования выясняется при рассмотрении рис. 5.14, на котором показаны распределения сопротивления Да вдоль линии для различных частот радиолюбительских диапазонов. Шкала изменения построена в логарифмическом масштабе и учитывает изменения Ra от 65 Ом до 3000 Ом. Кроме того, на этих графиках криволинейные отрезки изменения Ra заменены прямыми, а коэффициент укорочения К равен 1.

Несмотря на упрощения, принятые при построении, графики изменения Ra достаточно точны для целей практики. Более точные значения Ra можно получить, пользуясь формулой

R = - Аз + Ro, (5.5)

где Rai и Ra2 - входные сопротивления, соответствующие узлам тока и напряжения соответственно; Ro - волновое сопротивление диполя; b - расстояние от точки подключения питания до точки, соответствующей максимуму тока в аитеине; Я - длина волны.

Из графиков, приведенных на рис. 5.14, видно, что большинство пересечений линий изменения Ra для различных диапазонов и при различных длинах линии питания происходит в пределах, ограин-чеиных значениями 200 и 300 Ом.

Пример. При длине линии питания 14,1 м графики изменения Ra для четырех диапазонов (3,5; 6; 14 и 28 МГц) пересекаются практически в одной точке, соответствующей /?а=240 Ом, а для диапазона 21 МГц выбранная длина линии питания соответствует максимальному значению Ra- При длине линии питания 7 м совпадение значений Ra (около 240 Ом) наблюдается для трех диапазонов (7; 14 и 28 МГц).

Если теперь волновое сопротивление линии питания, длина которой выбрана на основе совпадения Ra для нескольких диапазонов, взять равным Zo=a=240 Ом, то такая система (антенна - линия питания) будет работоспособна в нескольких диапазонах частот одновремеиио.

Надо иметь в виду, что полного совпадения сопротивлений добиться будет достаточно сложно, так как в наших рассуждениях не принималось во внимание реальное значение коэффициента укорочения, а было принято К=1. Тем не менее практическим подбором длины линии питания, имеющей волновое сопротивление Zo- = 240... 300 Ом, можно добиться весьма хороших показателей согласования в нескольких частотных диапазонах.

Удлиненная и укороченная антенны Цеппели-н а. На рис. 5.15а приведена схема антеииы, получившей название удлиненной двойной антеииы Цеппелина. Эта антенна отличается от антеииы, приведенной на рнс. 5.13в, длиной плеча вибратора. Длина плеча вибратора равна 27 м. Входное сопротивление антенны диапазонах длин воли 10; 20; 40; 80 м /?а=240 ... 300 Ом (точное значение входного сопротивления зависит от высоты подвеса антенны), что позволяет для питания антеииы использовать двухпроводную линию в ленточном диэлектрике.

Отметим, что коэффициент направленного действия такой антеииы несколько больше, чем у обычной двойной антеииы. Кроме того, следует иметь в виду, что входное сопротивление удлиненной

За последний месяц увлечение радио немного продвинулось: я стал обладателем легендарного Icom IC-R75, построена антенна T2FD, и натянута самая простая, но интересная антенна.

О первых двух будут отдельные посты, потому что T2FD пока лежит в коридоре и ожидает ключа к заветной двери на чердак, а новый приемник просто требовал чего-то более, чем провод на балконе.

Итак, LW (длинный луч, Windom или "американка") - о ней и пойдет речь.

Примечательно, что антенна была изобретена Виндомом аж в 1936 году и до сих пор не утратила актуальности, как и многие другие вещи в радио. В стандартном виде она должна иметь длину ровно 41 метр и перекрывать практически все радиолюбительские диапазоны КВ, кроме 160м.

Покрутив в очередной раз вечером валкодер, я понял, что нужно расширять горизонты, и пока не установлена T2FD на крыше, натянуть длинный луч.

Посмотрев в окно, быстро выбрал нижнюю точку подвеса - старый деревянный столб электросети. Не самое лучшее, конечно решение, учитывая, что у меня двор-коробка из 10-этажек, но учитывая трудозатраты, то в качестве временного решения - лучше и не придумать.

На следующее утро отправился на строительный рынок, где были приобретены:
1. Полевка П-274 40 метров (распутана и срощена) - 300 руб.
2. Зажимы дуплекс М2 - 6 шт - 72 руб.
3. Тросик д2 - 2 м - 16 руб.
4. Изолятор ретро - 2 шт. -24 руб.
5. Дюбель с кольцом 10*60 - 12 руб.
6. Рым-винт - 12 руб.
Итого, 436 рублей)

Монтаж антенны занял часов 5 вместе со всеми мелочами и намоткой трансформатора.
Балун 1:9 изготовлен на кольце РС40 диаметром 38 мм. по известной всему интернету схеме.

Длина полотна получилась что-то в районе 70 метров. Со столба до балкона на 6 этаже посередине:

Высота подвеса на столбе - в районе 5 метров.

Так как такое длинное полотно обязательно будет накапливать статику, проведен отдельный провод заземления от перил балкона (которые соединены с арматурой и контура дома). Атмосферное напряжение - вещь серьезная:

Сразу же вместе в фидером протянул жилу на кухню, где у меня оборудован радиошек. В перспективе поставлю антенный переключатель с положением всех антенн "на землю".

Пока на всякий случай втыкаю жилу в радио - так спокойнее. На прием не влияет, потому что антенна уже имеет "сброс" ВЧ токов через трансформатор.

Питание антенны через трансформатор решил делать только из-за этого выхода на землю, не хотелось, чтобы токи бежали через ресивер.В любом случае, майские грозы уже давно позади, поэтому есть еще время подумать над наилучшим решением.

Крепление верхнего конца антенны:

Общий вид:

При натяжении важно также дать небольшое провисание полотна для снятия физического напряжения на провод. Необходимо учитывать и возможное обледенение, и ураганные ветра, которые тоненькая полевка может не выдержать.

Как результат:
- открылся диапазон 80 метров: слышу любителей из всех зон в России, но не более.
- открылась железнодорожная частота 2130 кГц. Ничего интересного
- средние и длинные волны - теперь гремят на "ура". Слушать одно удовольствие.
- вещательные станции в диапазоне 70, 60 метров - теперь слышны громко, а главное - их стало много!).
Африка, Юго-Восточная Азия также хорошо слышны.

Сегодня, например, под вечер, слушал Radio Australia, как будто это ближняя станция.

Но. Станции Америки по-прежнему остаются для меня загадкой. Либо Китайрадио перебивает, либо они ждут T2FD на крыше!..