Антенны низкочастотных диапазонов

В нижней части декаметрового диапазона, для того чтобы решить вопрос о целесообразности применения той или иной конструкции антенны, необходимо в первую очередь рассмотреть возможности распространения излучаемых ею радиоволн.

Простые антенны, не обладающие острой направленностью, излучают часть энергии вдоль земной поверхности, создавая так называемые земные или поверхностные лучи, а часть энергии - под различными углами возвышения, образуют так называемые пространственные лучи. При крутых углах пространственный луч проходит в ионосфере сравнительно небольшое расстояние и заметная доля энергии возвращается на землю. Фаза отраженного луча зависит от многих факторов, имеющих случайный характер, поэтому складываясь у поверхности земли с земным лучом, отраженный луч вызывает увеличение или уменьшение напряженности поля в месте приема. В диапазоне 160  метров максимум замираний сигнала наблюдается в радиусе 50-100 км, вокруг радиостанции, в следствии чего прием в этой зоне неустойчив.

Для предотвращения замираний в ближней зоне антенны должны иметь слабое излучение в  направлениях близких к вертикальному. Земная волна вблизи проводящей поверхности имеет вертикальную поляризацию, основной излучающей частью антенны должна быть ее вертикальная часть.

Для получения наибольшей интенсивности излучения высота антенны должна быть возможно  большей, а для того чтобы антенна была резонансной, имела хороший К.П.Д, размеры ее должны приближаться к 0,25l, это невозможно осуществить в любительских условиях для диапазона 160 метров. В результате приходится работать на короткие антенны, включая удлинительные катушки. Сопротивление излучения и К.П.Д. такой антенны оказываются низкими. При малом сопротивлении излучения,  становится очень острой резонансная характеристика антенны, антенна очень критична в настройке, введение элементов настройки приводит к увеличению потерь и снижению К.П.Д. Вместо введения катушки индуктивности можно увеличить длину антенны до резонансной  изогнув часть полотна под 90°. Антенна типа Г-образная или  Т-образная. Общая длина провода Г-образной антенны равна четверти волны. Эффективность вертикальных Г-образных антенн можно улучшить, уменьшив излучение горизонтальной части. Это достигается тем, что ее провод изгибается так, чтобы образовались близкие участки с противоположным направлением тока. Чем больше взять согнутых секций, тем меньше они будут излучать. Одновременно сокращается протяженность горизонтальной части антенны. Рис.1

Рис. 1

Иногда для улучшения распределения тока в вертикальной части антенны на ее конце создают сосредоточенную емкость, в виде зонта. Однако антенна с сосредоточенной емкостью много критичнее Г-образной в настройке и мало пригодна для работы в диапазоне частот.

Если вертикальную антенну расположить так, чтобы ее нижний конец касался земли, она образует вместе со своим зеркальным изображением замкнутый симметричный вибратор, резонансная длина которого в 2 раза длиннее его геометрической высоты. Поэтому заземленную антенну называют четвертьволновым вибратором. Сопротивление излучения четвертьволнового несимметричного вибратора равно половине сопротивления излучения полуволнового диполя, то есть примерно 37 Ом. Это справедливо только в том случае, когда земля представляет собой хороший проводник, однако это не всегда имеет место. Когда земля обладает плохими проводящими свойствами, изменяется поле излучения вибратора, сопротивление излучения. Увеличение активного сопротивления земли приводит к возрастанию потерь во всей излучающей системе, состоящей из вибратора и земли, уменьшению амплитуды тока, уменьшению излучаемой мощности и падению К.П.Д. антенны.

Особенно большое значение имеет сопротивление зоны вблизи основания антенны, куда стекаются все токи, идущие к земле. Теоретические расчеты показывают, что наибольшие потери имеют место в зоне с радиусом приблизительно в 0,35l. Сырая почва может рассматриваться как проводник на волнах длиннее 100 метров, поэтому для улучшения проводимости в зоне с радиусом 0,35l применяют металлизацию земли: расстилают под антенной металлическую сетку или радиально расходящиеся от основания антенны металлические проводники, которые в диапазоне 160 метров, могут быть закопаны в землю на глубину 0,5?1 метр. Качество заземления улучшается, если радиальные провода соединяются между собой перемычками. Земля должна быть хорошим проводником в поверхностном слое, не надо путать с заземлением по постоянному току или заземление как грозозащиту.

Если проводник длиной полволны закопать наполовину в землю, чтобы над землей возвышалась четверть, к.п.д такой антенны будет низким, даже если длину проводника находящегося в земле увеличить до нескольких длин волн. Это связано с тем, что ток с излучаемой части антенны замыкается на проводник в земле по радиусу и проходит полупроводящий слой земли имеющий активное сопротивление на данной частоте. Рост активного сопротивления земли приводит к возрастанию потерь во всей излучающей системе. При прохождении переменных электрических токов по земле имеет место явление, аналогичное поверхностному эффекту в обычных проводах: сопротивление возрастает с увеличением частоты. Вывод: четвертьволновые и укороченные четвертьволновые вертикальные антенны, имеющие низкое сопротивление излучения, должны иметь под собой землю с хорошей проводимостью. Если нет возможности создать такое заземление, нужно увеличить излучатель антенны до полволны. При работе в 160 метровом любительском диапазоне можно рекомендовать изготовление полуволновой антенны, изображенной на   рис. 2.

Рис.2

Горизонтальная часть антенны равна четверти волны. Вертикальную часть делают сколь возможно большой. Если условия не позволяют сделать вертикальную часть 0,25l, делают сколько возможно, а оставшуюся часть ведут вдоль земли к генератору.

У такой антенны узел тока находится у основания, поэтому даже при плохом заземлении потери в ней будут невелики. Для увеличения сопротивления излучения четвертьволновых вертикальных антенн, в качестве излучающегося элемента применяют шлейфовый вибратор, квадрат. Антенны с большим сопротивлением излучения обладают высоким к.п.д, большей полосой пропускания, просты в настройке и регулировке. Так как диапазон 160 метров наиболее подвержен индустриальным помехам, есть смысл применять раздельные антенны на прием и передачу. В качестве приемной антенны использовать узкополосные перестраиваемые ферритовые антенны, так как улучшить избирательность и соотношение сигнал-шум другими методами невозможно. Такая антенна, установленная на поворотном устройстве, позволит управлять диаграммой направленности, что заметно улучшит качество приема. Единственная проблема, которую необходимо решить связана с узкополосностью ферритовой антенны. В диапазоне 160 метров  при добротности контура 200?250 единиц полоса пропускания по уровню 0,7 составит 6-7 кГц. Перестраивать в пределах диапазона, можно при помощи конденсатора переменной емкости, снабженного микродвигателем и редуктором. Микродвигатель должен быть без коллектора, трехфазный, подойдет от переносных магнитофонов типа “Весна”. Такой двигатель не создаст дополнительных помех.

Перестройку в пределах диапазона можно осуществить и дискретно, при помощи реле и набора конденсаторов постоянной емкости. Расширить полосу пропускания такой антенны и повысить эффективность возможно применив несколько таких идентичных антенн, расположив их таким образом друг относительно друга чтобы между антеннами существовала магнитная связь. При этом запитывать можно только одну антенну, остальные одна или несколько антенн связанные между собой магнитной связью, расширяют полосу пропускания всей системы и увеличивают уровень сигнала. На рис. 3а, характеристика одиночной ферритовой антенны, на рис. 3б, две или несколько антенн. Электрическая схема показана на рис. 4а.

   Рис. 3а                                      Рис. 3б

      Рис. 4а                                                 Рис. 4б

В качестве согласующего устройства можно применить эммитерный повторитель. Расстояние между торцами ферритовых стержней, влияет на величину связи между антеннами, которая зависит так же и от диаметра и длины применяемых стержней. Примерное расстояние 20?40 мм, подбирается по АЧХ в процессе настройки.

Применяя такую антенну на прием, можно снизить требования к передающей антенне, так как нет проблем повысить выходную мощность передатчика.

            Диапазоны 80 и 40 метров, так же являются проблематичными для антенн с горизонтальной поляризацией, так как оптимальная высота подвеса антенны должна быть не менее 0,5l. При более низком размещении, антенн с горизонтальной поляризацией, они всегда будут проигрывать, антеннам с вертикальной поляризацией. Для диапазона 80 метров, четверть волны 20 метров, уже позволяет реализовать высокоомные антенны с вертикальной поляризацией, типа четвертьволнового шлейфа или треугольника, а так же создавать на базе таких антенн, более сложные антенны с переключением диаграммы направленности антенны и поляризации, адаптируя антенну к условиям прохождения в конкретное время. Для приема рассмотрим простую популярную у радиолюбителей антенну, типа треугольник. Если антенна предназначена для работы на одном диапазоне, целесообразно размещать ее вертикально, исходя из характеристик диаграммы направленности. Немаловажную роль играет и форма треугольника, наиболее рациональная форма - это равносторонний треугольник. Разберем несколько примеров, влияние формы треугольника на усиление, поляризацию и входное сопротивление. На рис. 5а.б. изображен классический равносторонний треугольник, при питании в верхний угол или в середину основания треугольника мы имеем горизонтальную поляризацию. При питании в левый или правый угол, поляризация вертикальная, с небольшой составляющей  горизонтальной поляризации.

Рис. 5

Периметр треугольника равен “длине волны”, входное сопротивление, около 120 Ом.

            Попробуем уменьшить высоту треугольника, увеличивая верхний угол и уменьшая два нижних (Рис.6).

Рис. 6

По мере уменьшения высоты, будет расти входное сопротивление и в конце концов мы прийдем к полуволновому петлевому вибратору который имеет входное сопротивление ~ 280 Ом. Здесь следует отметить, что приближаясь по форме к петлевому вибратору, проводники на концах вибратора  не должны сходиться в одну точку. На краях элемента выполненного из провода необходимо поставить распорные вставки, иначе уменьшится полоса пропускания антенны, изменится распределение тока, появится реактивная составляющая.

Рис. 7

            При увеличении высоты треугольника, увеличивается кроссполяризация, падает входное сопротивление, антенна перестает излучать превращаясь в полуволновую двухпроводную линию закороченную на конце. Рис.7.

Немаловажную роль играет высота подвеса антенны над землей. Если антенна имеет горизонтальную поляризацию, высота подвеса над землей не менее 0,5l. При этом реализуется максимальное усиление, за счет прижатия диаграммы направленности к горизонту. Изменение сопротивления от высоты подвеса показано на рис.8.

Рис. 8

Рис. 9

            Практически от 0,2l и выше входное сопротивление антенны уже  не меняется. Входное сопротивление антенны типа треугольник зависит так же и от высоты мачты (см. Рис. 9).

Несмотря на то, что между мачтой и антенной существует некоторая развязка по поляризации, мачта возбуждаясь изменяет не только входное сопротивление антенны, но и искажает диаграмму направленности. Так как на низких диапазонах мачта имеет большую длину и как правило собирается из нескольких труб, особое внимание следует уделить хорошему электрическому контакту, в местах соединения труб. Нарушение контакта, даже при легком покачивании от ветра, приводит к скачкообразным изменениям входного сопротивления антенны, а так же к возникновению дополнительных помех при приеме. В большей степени это относится к трубам из алюминиевых сплавов, на которых быстро образуется оксидная пленка препятствующая хорошему контакту. Самое ненадежное электрическое соединение замечено у армейских выдвижных телескопических мачт. Устранить этот недостаток возможно, проведя провод по всей длине мачты, закрепив его хомутиками на каждой секции.

При низких мачтах лучше применять антенны с вертикальной поляризацией, например треугольник запитанный в нижний левый или правый угол. На рис. 10 показано как изменяется сопротивление антенны типа треугольник при питании с угла и имеющего вертикальную поляризацию, при разной высоте подвеса относительно земли.

Рис. 10

Антенны с вертикальной поляризацией размещают низко над землей, лепесток в диаграмме направленности прижат к горизонту, что способствует проведению дальних радиосвязей. Питание антенны типа треугольник, с вертикальной или горизонтальной поляризацией, осуществляется при помощи согласующего четвертьволнового трансформатора, выполненного в виде двухпроводной четвертьволновой линии закороченной на конце, рис.11.

Рис 11

Такое согласующее устройство несет в себе сразу несколько функций, являясь трансформатором сопротивлений, симметрирующим устройством и фильтром

ФВЧ (фильтр верхних частот) который защищает вход приемника от индустриальных помех и от сигналов станций работающих ниже данного диапазона.

Входное сопротивление идеальной линии (без потерь) длиной четверть волны и короткозамкнутой на конце бесконечно большое. В реальной линии потери уменьшают входное сопротивление короткозамкнутого четвертьволнового отрезка, но в данном случае это не имеет принципиального значения, так как входное сопротивление четвертьволновой линии закороченной на конце на несколько порядков больше, чем входное сопротивление применяемых антенн. При выборе расстояния между проводниками учитывают следующие факторы: волновое сопротивление двухпроводной линии должно быть не ниже входного сопротивления антенны. При малом расстоянии между проводниками, растут потери в диэлектрических распорках (особенно в сырую погоду), при большом расстоянии между проводниками линия начинает излучать, значит растут потери связанные с излучением линии. Обычно расстояние между проводниками выбирается в пределах 60?120 мм, что соответствует волновому сопротивлению 400?500 Ом. Входное сопротивление четвертьволнового короткозамкнутого на конце шлейфа, будет определяться нагрузкой, то есть входным сопротивлением антенны.

Входное сопротивление антенны типа треугольник около 120 Ом, подключив антенну к четвертьволновому трансформатору, мы имеем возможность согласовать антенну с линией питания любого волнового сопротивления от 120 до нескольких Ом.

Коаксиальный кабель крепится параллельно любого из проводников двухпроводной линии от точки “a“ до точки “d” см. Рис. 11. Точку “B” место подключения РК-кабеля определяют при помощи высокочастотного моста или с помощью КСВ-метра, проводя измерения и передвигая кабель по двухпроводной линии. (Антенну необходимо настроить в резонанс еще до подключения четвертьволнового трансформатора. Настройка проводится при помощи ВЧ-моста, через коаксиальный кабель 0,5l или кратно 0,5l).

При измерении степени согласования, при помощи ВЧ-моста, мост может показать наличие реактивной составляющей в импедансе антенны, емкостного или индуктивного характера. Эту реактивность можно компенсировать, изменяя длину четверть волнового трансформатора, для этого и служит второй подвижный короткозамыкатель ”C” см. рис. 11. Длина линии была выбрана четверть волны, без учета укорочения. Это дает возможность, удлиняя или укорачивая в небольших пределах четвертьволновую линию, компенсировать реактивную составляющую в импедансе антенны. Если высота мачты для данного диапазона позволяет поднимать основание треугольника над землей, это дает возможность реализовать антенну с переключаемой поляризацией. Для работы с горизонтальной поляризацией, антенна запитывает через реле с помощью четвертьволнового трансформатора в верхний угол. При работе с вертикальной поляризацией, реле в верхнем углу антенны, отключает четвертьволновый трансформатор с кабелем питания и замыкает между собой левый и правый проводники. Второе реле расположенное в левом или правом нижнем углу треугольника, размыкает проводник в углу антенны и подключает полотно к центральной жиле питающего кабеля. Варьируя в небольших пределах высотой треугольника относительно земли  и формой треугольника при запитке в нижний угол возможно осуществить согласование с фидером без трансформирующих устройств, если это не удается сделать, можно поставить трансформирующее звено на сосредоточенных элементах L, C.

Для настройки такой антенны, необходимо сделать несколько измерений ВЧ-мостом, в положении запитки при горизонтальной поляризации в верхний угол и при питании в нижний угол для работы с вертикальной поляризацией. Чтобы не вести два кабеля от антенны, поставить третье реле РЭВ-15 которое будет переключать отрезки РК-кабеля питающие верхний угол и нижний, см.рис.12.

Рис. 12

Обычно треугольник размещается на одной мачте, оттяжки которой и образуют стороны треугольника. При использовании четырех оттяжек, целесообразно расположить два треугольника перпендикулярно друг другу, чтобы была возможность переключать диаграмму направленности.

На верху мачты устанавливают дополнительные реле, которые подключают шлейф и кабель то к одному, то к другому треугольнику. При запитке с угла, фидер питания и провод управления реле закрепляется и проходит по нижней стороне треугольника до середины, это необходимо для того, чтобы не нарушалась симметрия антенн при запитке антенны в положении горизонтальной поляризации.  На базе такой антенны, можно создавать более сложные, двух или трех элементные антенны с пассивными элементами директор-рефлектор и с активной запиткой двух идентичных элементов. Если позволяет площадь, можно изготовить антенну типа “зигзаг”, то есть только одну ее половину. Эта антенна представляет собой синфазную решетку из двух антенн с вертикальной поляризацией. Рис. 13.

Рис. 13

            Полотна антенны крепятся на одной мачте, являясь продолжением оттяжек. Саму мачту также можно настроить в резонанс, использовав часть оттяжек для создания емкостной нагрузки (рис. 14).

Рис. 14

Антенна мачта, даже не  будучи подключена, является дополнительной пассивной антенной, которая внесет свой вклад в усиление основной антенны. Если ее запитать при помощи гамма- согласования, получится дополнительная вертикальная антенна с круговой диаграммой направленности.

Многие радиолюбители применяют антенну типа треугольник, рассчитанную для диапазона 160 метров, для работы на нескольких радиолюбительских диапазонах. В большинстве случаев, полотно антенны располагается параллельно земли и лепесток диаграммы направленности направлен под 90°, то есть на первом диапазоне антенна работает не эффективно, только за счет боковых лепестков. С переходом на высшие диапазоны, диаграмма направленности приобретает многолепестковый характер, количество лепестков в диаграмме и углы под которыми происходит излучение изменяются в зависимости от диапазона. Основная проблема такой многодиапазонной антенны, связана с отсутствием симметрии и хорошего согласования на каждом из диапазонов. Применение широкополосных трансформаторов не обеспечивает полного согласования на различных диапазонах. Это связано с тем, что отношение высоты подвеса антенны над землей к длине волны разное на каждом из диапазонов. Хоть частоты и кратные, но при переходе с диапазона на диапазон сдвигается резонансная частота, в импедансе антенны появляется реактивная составляющая, которую необходимо компенсировать.

Наилучшим согласующим устройством в данном случае является четвертьволновый короткозамкнутый шлейф. Если треугольник рассчитан для работы в диапазоне 160 метров и выше, четвертьволновый шлейф должен иметь длину 40 метров, при переходе на диапазон 80 метров, шлейф при помощи реле укорачивается до 20 метров, и так далее. В зависимости от числа диапазонов по длине шлейфа ставятся реле, которые закорачивают шлейф в нужном месте для каждого из диапазонов.(рис.15)

Рис. 15

Если предполагается не работать в диапазоне 160 метров, общая длина шлейфа 20 метров.

Кабель питания крепится к одному из проводников двухпроводной линии, нахождение точки подключения кабеля для каждого диапазона, по тому же принципу, что и для однодиапазонной антенны (которая рассматривалась по тексту выше).

Единственное дополнение, так как диапазонов несколько, то и кабель питания состоит из нескольких отрезков, которые коммутируются при помощи реле.

Рассмотрим пример согласования для двух диапазонов 3,5 мГц и 7 мГц. См. рис. 16. Общая длина короткозамкнутого шлейфа для диапазона 3,5 мГц равна 20 метрам. Реле Р₂ подключает центральную жилу коаксиального кабеля ко второму проводнику двухпроводной линии в той точке четвертьволнового шлейфа, где соблюдается равенство волнового сопротивления коаксиального кабеля и сопротивление шлейфа в данном сечении. Эта точка включения предварительно определяется с помощью высокочастотного моста или КСВ-метра.

Рис. 16

Рис. 16а

При переходе на диапазон 7 мГц, реле Р₃ замыкает шлейф на расстояние 10 метров от антенны, в результате чего шлейф укорачивается до четверти волны данного диапазона. Реле Р₂  подключается к отрезку кабеля необходимой длину, удлиняя кабель до новой точки питания. Реле Р₁ подключает центральную жилу коаксиального кабеля в точку согласования, для диапазона 7 мГц. Таким образом, можно согласовать антенну с фидером питания, для одного, двух , трех или нескольких диапазонов.

Провода управления реле проходят и крепятся вместе с РК-кабелем по одной стороне двухпроводной линии шлейфа.

Настройка производится поэтапно, если антенна предназначена для работы от 160 до 20 метров, в начале настраивают диапазон 20 метров, затем 40, 80 и 160.

На короткозамкнутый шлейф необходимо поставить несколько диэлектрических перемычек, что бы расстояние  между проводниками двухпроводной линии шлейфа, было одинаково по всей длине. Шлейф и полотно антенны удобно выполнять из биметалла.     (Рис. 17)

Рис. 17

Конструкционные особенности антенн низкочастотных диапазонов. В нижней части декаметрового диапазона, большие габариты антенн являются основной проблемой при размещении, монтаже и настройке антенн. При относительно малой высоте подвеса, на полотно антенны влияет не только близость земли, но и все проводящие и полупроводящие предметы и конструкции, находящиеся в близком окружении антенны, здания, линии радио и электропередач и т. д.

Предварительный расчет линейных размеров вибраторов, не совпадает с действительными размерами в каждом конкретном случае, это усложняет и замедляет настройку антенн.

Проволочные полотна антенн декаметрового диапазона имеющие большую протяженность проводников, наиболее подвержены внешним факторам, таким как перепады температур ночь-день, зима-лето, ветровым нагрузкам, обледенению.

Обычно длинные проводники расчаливают при помощи грузов, что обеспечивает постоянное натяжение и демпфирование при резких порывах ветра.

Проблема еще заключается в том, что согласующее устройство иногда приходится устанавливать на верху мачты и при настройке необходимо помногу раз подниматься на большую высоту, что довольно опасно и утомительно.

Рассмотрим на примере простых однодиапазонных антенн типа треугольник и квадрат, один из вариантов плавающего крепления полотна антенны, позволяющий при запитке с верху или с угла, все настройки и коррекции производить в низу антенны на малой высоте. Полотно антенны удобно крепить и расчаливать при помощи шкивов, это дает возможность передвигая проводник изменять положение точки запитки, тем самым влияя на входное сопротивление, диаграмму направленности и поляризацию, а так же обеспечивает легкий доступ к точке питания для пайки или установки согласующих L, С  элементов. См. Рис.18.

Рис. 18                                                     Рис. 19

Верхние два шкива, крепятся к мачте на пластине из диэлектрика, например из стеклотекстолита, они должны быть хорошо изолированы от мачты.

Два нижних шкива, которые расположенные в низу мачты, изготовлены из латуни и крепятся к мачте через латунную пластину, которая обеспечивает хороший электрический контакт между шкивами, а так же контакт шкивов с мачтой. Верхние и нижние шкивы имеют глубокую канавку, глубиной 2-3 диаметра антенного канатика. Два шкива расположенные в углах треугольника, имеют больший диаметр и широкую канавку, что позволяет при запитке с левой или правой стороны вместе с проводником полотна антенны пропускать через шкив и коаксиальный кабель.

При питании полотна антенны с верхнего угла, как уже рассматривалось выше, для согласования и симметрирования, удобно использовать четвертьволновый короткозамкнутый шлейф, который может быть образован проводниками полотна антенны. См. Рис. 19.

А- полотно, В- точка включения коаксального кабеля, Е- короткозамыкатель четвертьволнового шлейфа. Расстояние от точки Е до верха треугольника 0,25l, это и есть четвертьволновый шлейф.

Например: для диапазона 7 мГц, четверть волны равна 10 метрам, высота треугольника от вершины до точки “Е” 10 метров и от точки ”Е” до основания треугольника полметра. Полотно треугольника образовано двумя малыми треугольниками, периметр каждого из которых составляет 31 метр.

Периметр большого треугольника, образованного двумя малыми треугольниками, 42 метра, этот размер при настройке антенны в резонанс корректируется вставками в точках “F”, см. Рис. 19, 21.

Проводники, образующие полотно антенны подготовить согласно рис. 20, на них устанавливается узел крепления коаксиального кабеля, на концах проводников припаивают клеммы. Короткозамыкатель четвертьволнового шлейфа изготавливается из латуни, крепится при помощи болтов, рис. 22.

Рис. 20

Стеклотекстолитовая пластина “В”, сверху имеет пластмассовый козырек, защищающий место подключения коаксиального кабеля от атмосферных осадков, рис.20.

На рис. 23, показан нижний фрагмент полотна антенны, точки”F”, узел коррекции длины полотен полурамок, для настройки антенны в резонанс.

Каждый узел состоит из двух латунных пластинок с отверстиями рис. 24, два отверстия под клеммы проводников полотна и два отверстия для временной фиксации полотна при смене вставок, при помощи капроновых шнуров. Настройка антенны осуществляется при помощи высокочастотного моста или КСВ-метра. Коаксальный кабель, питающий антенну, может быть любого волнового сопротивления 50 или 75 ом, длина его должна быть пол волны или кратно пол волны, с учетом укорочения. В начале настраивают полотно антенны в резонанс, при этом узел крепления коаксального кабеля на четвертьволновом шлейфе находится в верхней точке четвертьволнового шлейфа. Короткозамыкатель устанавливают в низу шлейфа, на расстоянии 10 метров от вершины антенны. В этом месте, на мачте краской делается реперная отметка, по которой мы будем определять положение короткозамыкателя после перемещения проводников полотна антенны. Подключив ВЧ-мост к коаксальному фидеру, по показанию ВЧ-моста определяем резонансную частоту антенны, если резонансная частота антенны находится выше или ниже данного диапазона, удлиняем или укорачиваем проводники левой и правой полурамок в точках “F”, см. Рис. 21. Вставки, укорачивающие или удлиняющие полурамки, при каждой замене, должны быть одинаковой длины, чтобы не нарушать симметрию антенны. Например: если вставки, первоначально имели длину по одному метру, при укорочении, две вставки должны быть укорочены на одну и туже величину, два отрезка по 90 см или 2отрезка по 80 см и т.д.

 Рис. 21

                                  
             Рис. 22                                                                  Рис. 24

 
Рис. 23
 

Настроив антенну в резонанс, переходим к согласованию входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением кабеля. Если ВЧ-мост, показал входное сопротивление антенны 120 или 130 ом, а кабель имеет волновое сопротивление 50 ом, необходимо изменить место включения кабеля в четвертьволновый шлейф. Если полотно антенны было бы жестко зафиксировано, для изменения места включения кабеля в четвертьволновый шлейф пришлось бы отпаивать кабель от проводников шлейфа, передвигать кабель ниже по шлейфу и запаивать снова. Но так как полотно антенны закреплено через ролики, мы имеем возможность взявшись за два проводника шлейфа и потянув их вниз переместить точку включения коаксального кабеля в четвертьволновый шлейф. При этом опустится ниже и короткозамыкатель, шлейф станет длиннее, передвигая шлейф необходимо каждый раз поднимать короткозамыкатель на шлейфе вверх устанавливая его против реперной точки на мачте, чтобы шлейф был всегда равен четверти волны. Передвигая точку включения кабеля по шлейфу, находим такое положение при котором входное сопротивление антенны равно волновому сопротивлению кабеля.

При настройке может оказаться, что при равенстве сопротивлений, высокочастотный мост показывает наличие в импедансе антенн реактивной составляющей, которую необходимо компенсировать.

Компенсация реактивной составляющей производится короткозамыкателем на шлейфе, передвигая короткозамыкатель немного выше или ниже реперной точки, мы тем самым укорачиваем или удлиняем шлейф, то есть вводим индуктивность или емкость. При настройке антенны с помощью КСВ-метра, передвигают точку питания шлейфа по минимуму КСВ.

Рис. 25

На рис. 25 показан вариант выполнения антенны типа  одиночный квадрат. Так же как и в антенне типа треугольник, мы имеем подвижные полотна и плавающий шлейф, что позволяет проводить плавное согласование сопротивлений от нуля до входного сопротивления антенны. Шкивы поддерживающие левый и правый угол квадрата крепятся к оттяжкам мачты. Узел крепления не должен скользить по оттяжке.

Настройка антенны типа квадрат осуществляется по той же методике, что и для антенны треугольник.

            К вопросу о конфигурации рамочных антенн.

            Если связать основные параметры антенны к реакции полотна антенны, на высоту подвеса, влияние мачты, влияние оттяжек, наиболее удачной геометрической формой является квадрат стоящий углом вниз, запитанный сверху рис.25 (при этом квадрат может устанавливаться углом непосредственно на землю).

Сайт создан при поддержке дизайн студии Ok Soft, г.Гомель, 8-375-296-430412