Дипольна антена зі зменшеними розмірами
Дипольні антени зі зменшенням розміру
Принципова схема антени показана на рис.1. Як видно з малюнка, антена являє собою диполь, плечі якого виконані з двопровідних короткозамкнутих на кінцях ліній з повітряною ізоляцією. В цьому відношенні описувана антена схожа на звичайний шлейфовий вібратор. Відмінність від шлейфового вібратора полягає в тому, що точки а і б (см.ріс.1), які в шлейфовому вибраторе з'єднані між собою (і можуть бути заземлені), в даній антені ізольовані один від одного і від землі. Харчується антена в точках, позначених на рис.1 як Х Х, і має низький вхідний опір, що дозволяє живити її коаксіальним кабелем. При цьому, звичайно, як при будь-який простий багатодіапазонними антени, при її застосуванні потрібно підібрати зв'язок вихідного контуру передавача з антеною або застосувати тьюнер.
Як виявилося, дана антена має два основних резонансу, частоти яких визначаються довжиною плеча вібратора l і хвильовим опором двухпроводной лінії Z, з якої виконані плечі вібратора. Якщо резонансну частоту звичайного напівхвильового вібратора з такою ж довжиною плечей l позначити як F0, то для двох резонансних частот частот разомкнутого шлейфового вібратора можна записати такі формули:
де K1 і K2 - чисельні коефіцієнти, значення яких для різних хвильових опорів двопровідної лінії Z, з якої виконані плечі вібратора, наведені в 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
__________________________________________________
При всіх наведених у таблиці значеннях хвильового опору двухпроводной лінії вхідний опір антени близько 50 Ом.
Конструктивні параметри лінії (відстань між провідниками при заданому діаметрі провідників) можна визначити по хвильовому опору Z за допомогою, наприклад, графіка, наведеного на ріс.1-24 у відомій книзі Ротхамеля.
З даних, наведених у таблиці, можна зробити наступні висновки.
Якщо ми хочемо побудувати однодіапазонні антену з мінімальними розмірами, то необхідно вибирати максимальне значення хвильового сопротіленія Z (велике відношення відстані між провідниками до діаметру провідників). При хвильовому опорі Z = 600 Ом розміри антени складуть всього 63% від розмірів півхвильового диполя (тобто довжина полотна антени "розімкнутий шлейфовий вібратор" 2l = 26 м для діапазону 3.5 МГц, замість 41 м для звичайного диполя). Практично зручно зробити довжину полотна антени трохи більше необхідної і додати короткозамикающего перемички поблизу кінців диполя (див. Рис. 2).
Пересуваючи перемички (симетрично з обох кінців) можна налаштувати антену на задану робочу частоту. Практичні розміри антени на 7 МГц мінімальних розмірів наступні:
довжина плеча диполя l = 690 см;
становище перемички 30 см від кінця диполя;
хвильовий опір лінії Z = 600 Ом (відстань між провідників
ками в 80 разів більше їх діаметра).
Така антена має другу резонансну частоту в районі 15 МГц. Якщо ми хочемо побудувати дводіапазонну антену, то необхідно вибирати цілком певне значення Z. Наприклад при співвідношенні робочих частот 1. 2 (наприклад 3.5 і 7 МГц) Z має дорівнювати 500 Ом (відстань між провідниками лінії в 30 разів більше діаметру провідників).
Практично для можливості налаштування дводіапазонну антену зручно дещо модифікувати (див. Рис.3), а саме - дещо зменшити хвильовий опір лінії, подовжити полотно антени і додати короткозамикающего перемички. При цьому положення перемичок в більшій мірі впливає на співвідношення робочих частот, а довжина відрізків одиночного дроти l2 - на абсолютні значення резонансних частот. Проте, оскільки ці два регулювання впливають один на одного, настройку необхідно проводити кілька разів, змінюючи по черзі становище перемичок і довжини відрізків одиночного дроти. При налаштуванні також слід враховувати, що переміщення перемичок до центру диполя зміщує обидві резонансні частоти вгору, причому верхня частота зміщується сильніше. Таким чином, верхню частоту треба налаштовувати переміщаючи перемички, а нижню - змінюючи довжину антени. Практичні розміри для діапазонів 7 і 14 МГц наступні:
довжина плеча диполя l = 730 см;
становище перемички l1 = 690 см;
довжина відрізка одиночного дроти l2 = 20 см;
хвильовий опір лінії Z = 450 Ом (відстань між проводні-
ками в 20 разів більше їх діаметра).
Очевидно, що для пари діапазонів 3.5 / 7 Мгц наведені довжини необхідно збільшити в два, а для 1.8 / 3.5 МГц - в чотири рази. При цьому відстань між провідниками лінії (а отже і хвильовий опір) змінювати не потрібно.
Слід зазначити, що на дану антену, як на будь-які дротові антени, сильно впливають оточуючі предмети. Тому наведені практичні розміри слід розглядати як орієнтовні. Відзначимо, також, що плечі диполя можна нахилити вниз як в антені Inverted V.
В принципі, описана антена є двухдиапазонной. Однак вона задовільно працює і на четвертій гармоніці основної частоти. Звичайно, за допомогою двох регулювань (положення перемичок і довжина полотна) антену можна налаштувати тільки на два діапазони. Проте при правильному налаштуванні третій резонанс виявиться близьким до учетверенной основній частоті. Таким чином, побудувавши антену на 1.8 / 3.5 МГц можна отримати антену, здатну працювати на всіх трьох низькочастотних діапазонах (1.8,3.5 і 7 МГц). При цьому, правда, доведеться змиритися з дещо підвищеним КСВ на 7 Мгц.
Антена на 3.5 / 7 МГц дозволить працювати на 3.5, 7 і 14 МГц при підвищеному КСВ на 14 МГц.