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.
Целесообразно, однако, линию передачи не делать по длине кратной точно λ/4, так как в этом случае возникают помехи, обусловленные паразитными синфазными волнами относительно земли. При этом усиливаются помехи радиовещанию и телевидению. Длина линии, равная 13,75 м, вполне приемлема для вседиапазонной антенны, уменьшает указанные помехи и может быть легко настроена в резонанс с помощью устройства настройки антенны.
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).
Эта антенна может излучать паразитные волны, синфазные относительно земли, в случае, если линия передачи и подключенная к ней половина вибратора составляют вместе λ/2 или длину, кратную λ/2. Поэтому следует избегать настройки линии передачи в резонанс. В таблице 2-2 приведены проверенные на практике размеры многодиапазонных антенн этого типа.
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.