7-7. Трехдиапазонная антенна DL1FK

Антенна, предложенная радиолюбителем DL1FK, отличается простотой конструкции и несложностью монтажа. В отношении своих электрических параметров эта антенна равноценна антеннам, описанным выше. Отличительной чертой ее конструкции является совершенно новое выполнение пассивных элементов.

Питаемый элемент

Вибратор антенны DL1FK по принципу действия не отличается от вибратора антенны G4ZU. Однако в механическом отношении его конструкция легче выполнима.

Питаемый элемент имеет общую длину, равную почти 8,00 м,и, следовательно, настроен приблизительно на диапазон 15 м. Точная настройка в трех диапазонах достигается с помощью настроенной линии передачи и устройства ее настройки, расположенного в ее нижнем конце.

На рис. 7-22 изображена конструкция питаемого элемента антенны DL1FK.

Используемые дюралевые трубки имеют диаметр, который уменьшается по мере приближения к концу вибратора.

Приведем отдельные размеры питаемого элемента (рис. 7-22):

А — по 200 см дюралевой трубки диаметром 20 мм, толщина стенок 1 мм; Б — по 100 см дюралевой трубки диаметром 18 мм,толщина стенок 1 мм; В — по 20 см изолированного материала (плексиглас, текстолит), диаметр 16 мм, толщина стенок 2—3 мм; Г — по 60 см дюралевой трубки диаметром 10—12 мм, толщина стенки 1 ммД — по одному витку алюминиевого провода диаметром 2— 4 мм, диаметр витка 10 см; Е — несущая конструкция, состоящая из двух U-образных шин из дюралюминия, каждая длиной по 130 см; L — катушка 6 витков алюминиевого провода Ø 3—6 мм, диаметром 30 мм, длина ее 10 см.

Рис. 7-22. Вибратор антенны DL1FK.

Толщина стенок дюралевых трубок, равная 1 мм, вполне достаточна. При конструировании питаемого элемента следует ориентироваться на имеющиеся в наличии конструктивные материалы, тем более что указанные размеры некритичны.

Несущая траверса антенны представляет собой две параллельные дюралевые трубки каждая по 420 см, к которым при помощи хомутиков прочно крепятся U-образные несущие шины питаемого элемента. Если половинки питаемого элемента сильно провисают, то следует использовать оттяжки. Вообще вместо описанного вибратора можно использовать схемы питаемых элементов описанных выше антенн (например, антенны VK2AOU или W3DZZ).

Важно, чтобы питаемый элемент для волны 20 м имел электрическую длину, равную самое меньшее λ/2, а для волны 10 м он должен иметь длину не больше, чем 1,2 λ (2·0,6 λ).

В большинстве конструкций это требование нарушается; пучность тока, которая создает наибольшую напряженность магнитного поля, располагается или в линии передачи, или же в устройстве настройки линии передачи.

Питание

Настроенная линия передачи должна иметь такие размеры, чтобы ни в одном из трех диапазонов в ее конце не находился максимум тока или напряжения. По данным DL1FK, этим требованиям удовлетворяет линия передачи, имеющая длину 17,2 м.Этим требованиям удовлетворяют также линии передачи длиной 12 или 23 м. Очень простая и гибкая линия передачи может быть изготовлена из антенного канатика. Расстояние между проводниками линии равняется 5 см и сохраняется благодаря распоркам из изоляционного материала. Для того чтобы не укреплять изолирующие распорки к проводникам, можно использовать трубки, которые вырезаются из тростника или какого-либо изоляционного материала длиной 30—10 см и надеваются на проводники линии, как показано на рис. 7-23. Таким образом, линия оказывается еще дополнительно изолированной.

Рис. 7-23. Конструкция линии передачи.

Пассивные элементы

Описанный выше вибратор антенны, предложенной DL1FK, действует по уже известному нам принципу вибратора с настраиваемой линией передачи. Напротив, пассивные элементы антенны DL1FK принципиально отличаются от пассивных элементов антенн, описанных выше.

Резонанс пассивных элементов на различных частотах достигается благодаря совместному использованию частей элементов, расположенных симметрично относительно середины элемента и образующих резонансный контур для требуемой частоты. Эти контуры вследствие своей конструкции имеют высокую добротность, и к ним подсоединяются также те части элементов, которые находятся вне резонансного контура. На рис. 7-24 приведено схематическое изображение одного такого многодиапазонного элемента антенны, предложенной DL1FK.

Рис. 7-24. Схематическое изображение элемента трехдиапазонной антенны DL1FK.

Он состоит, кроме собственно элемента антенны, из двух линейных схем настройки K1 и К2. Таким образом, можно в принципе настраиваться на три частоты, перемещая хомутики S1 или S2(изменяя таким образом индуктивность) и меняя емкости переменных конденсаторов.

Если сам элемент антенны имеет размеры, рассчитанные для среднего рабочего диапазона (например, 21 Мгц), рекомендуется выбирать его размеры несколько большими расчетных, — то при помощи конденсатора С2 осуществляется укорочение электрической длины элемента антенны. Одновременно конденсатор С2 и часть элемента, расположенная между хомутиками S2, влияет на настройку элемента на низкочастотный рабочий диапазон, например 14 Мгц. Регулировка этого контура очень критична, и элемент, настроенный в резонанс на 14 Мгц, обладает значительно большей избирательностью по сравнению с обычным элементом антенны, рассчитанным на диапазон 14 Мгц. Схема K1 с конденсатором С1 и хомутиками S1 образует резонансный контур для высокочастотного диапазона; в данном случае это диапазон 28 Мгц. Настройка этого контура должна производиться очень тщательно, так как его можно ошибочно настроить таким образом, что элемент будет представлять собой волновый вибратор для частоты 28 Мгц. Такой элемент антенны не может работать в качестве пассивного вследствие сдвига фаз на 2 · 180° = 360°.

Перейдем теперь к обсуждению практической конструкции элемента антенны DL1FK. На рис. 7-25 приведен пассивный элемент антенны DL1FK, работающий в качестве рефлектора или директора. Наиболее простая конструкция элемента получается в том случае, когда он имеет размеры, соответствующие диапазону 15 м. Если наружные концы элемента сильно провисают, их укрепляют при помощи оттяжек из антенного канатика, крепящихся в мачте В. Антенный канатик изолируется от элемента антенны при помощи фарфоровых колец С1 и С2. Кроме того, оттяжки служат резонансным контуром для диапазона 10 м, и его резонансная частота определяется выбором длины оттяжек. Резонансный контур, образуемый хомутиками D1 и D2 и отрезками провода Е1 и Е2, настраивается с помощью конденсатора переменной емкости F на диапазон 20 м.

Рис. 7-25. Пассивный элемент антенны DL1FK.

В табл. 7-1 приведены размеры пассивных элементов, предложенные DL1FK.

Элементы, одинаковые для рефлектора и директора: D1, D2 — хомутики из алюминия, каждый длиной 10 см; С1, С2 — фарфоровые кольца; В — мачта для оттяжек высотой 20 см (наверху мачты устанавливается изолятор); F — конденсатор переменной емкости 12— 50 пф между концами проводов Е1 и Е2; X — середина линейного элемента (в этой точке элемент может быть непосредственно присоединен к несущей конструкции, минимум напряжения).

Конденсатор переменной емкости F при средних мощностях передатчика может иметь расстояние между пластинами, равное 0,5—1 мм. Конденсатор крепится к середине элемента с помощью пластинок из плексигласа. Для предохранения от воздействия метеорологических условий его рекомендуется помещать во влагонепроницаемую коробку.

Таблица 7-1
Обозначение Действует как
директор рефлектор
Длина линейного элемента А (дюралевая трубка), см 680 740
Общая длина оттяжек между C1 и С2 (антенный канатик), см 480 500
Длина проводников E1 и Е2 (диаметр 3 мм), см по 110 130

Общий вид антенны DL1FK дан на рис. 7-26. В конструкции, предложенной DL1FK, общая длина несущей траверсы равна 420 см,расстояние между вибратором и директором составляет 160 см, а между рефлектором и вибратором 260 см. Несущая мачта антенны крепится в центре тяжести конструкции.

Рис. 7-26. Антенна DL1FK.

Небольшие отрезки антенного канатика, из которого изготовлены оттяжки, находящиеся снаружи от фарфоровых колец (каждый длиной по 10 см), служат для настройки элементов на диапазон 10 м. При настройке эти отрезки канатика укорачиваются до тех пор, пока не наступает резонанс в диапазоне 10 м соответственно для рефлектора или директора.

Регулировка антенны

Для оптимальной настройки рассматриваемой антенны требуется гетеродинный измеритель резонанса и простейший измеритель напряженности поля, например такой, как на рис. 14-20, г. Антенна может настраиваться на расстоянии 2 м от поверхности земли. В первую очередь она временно настраивается на диапазон 20 м. Затем выступающие концы оттяжек с каждой стороны наматываются на отвертку с изолированной ручкой (чтобы не оказывала влияния емкость руки) до тех пор, пока элемент не будет настроен в резонанс на диапазон 10 м. Для того чтобы скомпенсировать разницу между резонансом в рабочем положении антенны и резонансом при настройке вблизи поверхности земли, необходимо оставить с каждой стороны дополнительно к резонансной длине канатика по 3 см. Затем укорачивают длину самого элемента таким образом, чтобы он был настроен в резонанс на диапазон 15 м. По возможности, уже после монтажа антенны, ее элементы дополнительно подстраивают в резонанс на диапазон 20 м, при этом следует внимательно следить за показаниями измерителя напряженности поля, так как настройка очень острая. Рекомендуется сначала настроить рефлектор, а затем директор на минимум обратного излучения, так как он значительно ярче выражен, чем максимум излучения в прямом направлении.

Резонансные частоты для настройки с помощью гетеродинного измерителя резонанса следующие: при рабочих частотах 28,4; 21,25; 14,25 Мгц рефлектор настраивается соответственно на 27,6; 20,8; 13,95 Мгц, а директор — на 29,4; 21,7; 14,55 Мгц.

При настройке на диапазон 20 м следует иметь в виду, что при настройке директора и небольшом расстоянии между ним и вибратором сопротивление в точке питания сильно изменяется и становится очень небольшим, поэтому следует соответственно подстраивать выход передатчика.