Антенна G5RV

Эта антенна с длиной плеча вибратора 31 м (рис. 5.15в и г) является переходной между двойной антенной с длиной плеча 54 м и укороченной двойной антенной с длиной плеча 27 м.

Входное сопротивление антенны различно в разных диапазонах. Для унификации входного сопротивления в точках В—В подключается линейный трансформатор. При использовании двухпроводной линии питания с Z₀ = 300 Ом его длина составляет 12,90 м; при использовании двухпроводной линии в ленточном диэлектрике — 10,36 м, а при использовании линии с волновым сопротивлением Z₀ = 240 Ом — 10 м. В точке подключения линии питания сопротивление составляет около 70 Ом, что позволяет использовать коаксиальный кабель. Выход передатчика должен быть снабжен фильтром типа π или π+L для компенсации остаточного рассогласования.

Рассмотрим работу этой антенны в различных диапазонах.

1. Диапазон 10 м. Каждая половина вибратора имеет длину 3λ/2. Диаграмма направленности соответствует антенне длиной 3λ. При синфазном возбуждении обеих половин вибратора относительный энергетический выигрыш (по сравнению с полуволновым диполем) составляет 1,8. Линия питания с волновым сопротивлением 300 Ом имеет на этой частоте длину 5λ/4. Следовательно, на зажимах А—А вибратора сопротивление максимально, а на зажимах В—В линии питания появляется максимум тока. В этом случае линия хорошо согласована с коаксиальным кабелем, имеющим волновое сопротивление 60 Ом. В этом диапазоне антенна работает безукоризненно.
2. Диапазон 15 м. Обе половины вибратора чуть-чуть длиннее λ (см. рис. 5.14). Линия питания с Z₀ = 300 Ом несколько длиннее, чем 3λ/4. Несмотря на то что размеры не позволяют работать в резонансном режиме, согласование несколько улучшается в результате частичной компенсации реактивных составляющих линия питания и антенны. Обе половины вибратора возбуждены синфазно, и поэтому выигрыш в усилении равен 1,8 дБ по отношению к волновому диполю. Направленные свойства антенны такие же, как у двухволнового вибратора.
3. Диапазон 20 м. В этом диапазоне длина антенны равна 1,5λ, а коэффициент усиления составляет 2,0...2,2 дБ. На зажимах А—А наблюдается максимум тока. Поэтому входное сопротивление антенны мало и составляет примерно 70 Ом. Линия питания длиной 12,9 м (около 0,6λ) трансформирует это сопротивление, создавая на зажимах В—В сопротивление 200 Ом. В результате линия оказывается рассогласованной с коаксиальным кабелем, волновое сопротивление которого значительно меньше (50...75 Ом). Эту ситуацию можно несколько исправить путем возбуждения антенны с помощью симметричной линии с волновым сопротивлением Z₀ = 240 Ом и длиной 10 м (около 0,58λ). В последнем случае сопротивление на зажимах В—В несколько уменьшится и составит 120 Ом.
4. Диапазон 40 м. Надо отметить, что условия работы в этом диапазоне неблагоприятные. Длина вибратора равна 3λ/4, а входное сопротивление — 600 Ом. Линия питания имеет длину 0,3λ и волновое сопротивление 300 Ом. Поэтому происходит частичное уменьшение сопротивления с 600 Ом (на зажимах А—А) до 150 Ом (на зажимах В—В) и, кроме того, частичная компенсация реактивной составляющей входного сопротивления антенны. Отметим, что при использовании линии питания с Z₀ = 240 Ом сопротивление на зажимах В—В составляет 100 Ом. Направленные свойства антенны в этом диапазоне близки к направленным свойствам полуволнового диполя, и поэтому выигрыш в усилении практически отсутствует.
5. Диапазон 80 м. В этом диапазоне вибратор имеет длину 0,36...0.47λ, т. е. не является резонансным. Из рис. 5.14 следует, что входное сопротивление такого вибратора составляет около 150 Ом. Длина линии питания равна 0,15...0,16λ. Поэтому происходит трансформация сопротивления, и на зажимах В—В оно равно 100 Ом. В этом диапазоне направленные свойства антенны проявляются в еще меньшей степени, чем в предыдущих диапазонах.

Во всех диапазонах в линии питания образуется стоячая волна Некоторое улучшение согласования можно достичь, применив схему, изображенную на рис. 5.15г, т. е. использовав симметричную линию длиной 10 м с волновым сопротивлением 240 Ом или коаксиальную линию длиной 8 м с волновым сопротивлением 60 Ом. Соответствующая этой схеме частотная характеристика коэффициента стоячей волны во всех диапазонах приведена на рис. 5.15д.

Отметим, что улучшения работы антенны в диапазоне 15 м можно достичь путем уменьшения до 9 м длины симметричной линии с Z₀ = 240 Ом. Следует, однако, иметь в виду, что достигнутое для диапазона 15 м улучшение, к сожалению, приводит к ухудшению работы антенны в других диапазонах (особенно в диапазонах 10 и 40 м).