На рис. 5.11 приведена схема антенны, отдельные вибраторы которой разделены изоляторами. Изоляторы служат разрывом тока для каждой из частот.
Из теории длинных линий известно, что четвертьволновая линия без потерь, короткозамкнутых на конце, представляет собой для данной частоты контур, имеющий бесконечно большое входное сопротивление Z = ∞, Таким образом, для частоты f1 такая линия является, по сути дела, изолятором, в то время как для других частот ее сопротивление имеет конечную величину. Подобными характеристиками обладает параллельный резонансный контур, показанный на рис. 5.23а. Подобные отрезки линий используются в антеннах УКВ для заземления, а также в однодиапазонных антеннах КВ, когда высота мачты равна λ/4. В последнем случае параллельно телу мачты проводят два провода (рис. 5.23б).
Аналогичный способ применим и для создания двухдиапазонной антенны, показанной на рис. 5.23в. Два короткозамкнутых отрезка длиной λ/4 (для частоты f1) подсоединяются к концам полуволнового (для частоты f1) диполя. Ясно, что их подключение к точкам диполя, имеющим нулевой ток, никоим образом не изменяет условий возбуждения тока в диполе. Более того, подсоединение к короткозамкнутой части четвертьволновых отрезкой провода любой длины также не сказывается на работе антенны в диапазоне f1, так как, повторяем, в этих проводах, как и в короткозамкнутых отрезках, токи полностью отсутствуют.
При изменении рабочей частоты на f2 короткозамкнутый отрезок линии уже не имеет бесконечно большого сопротивления и, следовательно, через него протекает ток, который также протекает и через дополнительный провод l3. Следовательно, длина антенны на частоте f2 будет другой, чем на частоте f1, а именно равной l4. Путем подбора длины дополнительных отрезков l3 суммарную длину антенны можно вновь сделать полуволновой. Таким образом, для обоих диапазонов волн можно получить входное сопротивление, равное 60 ... 75 Ом.
Антенны такой конструкции могут обеспечить работу в следующих диапазонах частот: 28; 14; 7; 3,5 МГц или 21; 7; 3,5 МГц. При использовании в качестве элементов антенны двухпроводной линии в ленточном диэлектрике или коаксиального кабеля необходимо учитывать коэффициенты укорочения K. Напомним, для коаксиального кабеля К = 0,66, а для двухпроводной линии в ленточном диэлектрике K = 0,80... 0,82.
Для схемы антенны, изображенной на рис. 5.23в, на частоте f1 длина l1 = 0,25K1λ1, где K1 — коэффициент укорочения из-за торцевых емкостей, а длина l2 = 0,25Kλ1. На частоте f2 длина l4 = 0,25K2λ2 = l1 + l2 + l3, где длина обычно подбираемся опытным путем. Из приведенных данных следует, что при K = 0,82 λ2 ≥ l,89λ1, а при К = 0,66 λ2 ≥ l,72λ1.
Пример конструкции рассматриваемой схемы антенны приведен на рис. 5.23г. Эта антенна работает в диапазонах 14 и 28 МГц.
Рассматриваемый метод не учитывает влияния окружающего пространства, и поэтому на практике длину отрезка l3 подбирают при настройке антенны.
На практике может случиться, что для диполя со вставками 0,5λ1 окажется больше, чем 0,5λ2. Например, если λ1 = 42,8 м, λ2 = 81,0 м, то тогда l4 = 0,90λ2/4 = 18,2 м. Так как l1 = 0,92λ1/4 = 9,65 м и l2 = 0,82λ1/4 = 8,76 м, то сумма l1 + l2 = 9,65 + 8,76 = 18,41 м, что на 0,2 м больше, чем l4.
В этом случае уменьшаем l1 на 20 см и подключаем свободно висящий кусок провода длиной 20 см, выполняющий роль шлейфа. Таким образом, получаем антенну, показанную на рис. 5.23д.
Такие же шлейфы можно использовать на конце антенны, если она окажется короткой. Часто целесообразно использовать антенну, длина которой на 1...2% меньше, чем это следует из расчетов. Если же потребуется удлинить антенну, то для этих целей вновь воспользуемся шлейфом. Применяя этот принцип и используя двухпроводную линию в ленточном диэлектрике, можно получить антенну на четыре диапазона: 3,5; 7; 14; 28 МГц (рис. 5.23е). Ленточный провод закрепляется на концах так, как было показано на рис. 5.9. Ленточный провод выдерживает нагрузку до 40 кг. Провода в местах подключения следует пропаивать, а места пересечения проводов в точках А, В, С и D (см. рис. 5.23д) — хорошо укреплять.
Для придания прочности антенны по всей ее длине можно навить диэлектрический канат диаметром 1—2 мм. Провод после натяжения прикрепляется к изоляторам. Прочность такой конструкции характеризуется следующим образом: разрыв наступает при нагрузке 50...200 кг.
Антенна, показанная на рис. 5.23е, содержит ряд разомкнутых шлейфов, которые служат для ее подстройки в отдельных диапазонах. Длина шлейфов подбирается экспериментально.
Антенна, работающая в диапазоне 7 МГц, может также работать и в диапазоне 21 МГц. Шлейф, предназначенный для подстройки в диапазоне 7 МГц, в диапазоне 21 МГц имеет электрическую длину около 3λ/4, что позволяет ему выполнять те же самые функции. Следует отметить, что входное сопротивление в этом диапазоне велико.
Такая антенна с учетом большой добротности четвертьволновых короткозамкнутых вставок имеет более узкую полосу, о чем свидетельствуют графики рис. 5.23ж—и. График ж относится к антенне, работающей в диапазонах 14 и 28 МГц (см. рис. 5.23г); график з относится к антенне для диапазонов 3,5; 7 и 14 МГц (см. рис. 5.23д); график и — к антенне, работающей в диапазонах 3,5; 7; 14; 28 МГц (см. рис. 5.23е).