Рассматриваемая конструкция антенны «швейцарский двойной квадрат» была предложена радиолюбителем HB9CV.
Антенна «швейцарский двойной квадрат» (рис. 2-65) состоит из двух параллельных квадратов со сторонами λ/4, расстояние между ними от 0,075 до 0,1 λ. Средние части горизонтальных элементов антенны согнуты под углом 45°, и таким образом обе средние точки каждой плоскости антенны крепятся к несущей мачте.
В точке пересечения трубчатых элементов антенны протекает максимальный ток, и поэтому здесь особенно тщательно должно быть выполнено электрическое соединение элементов антенны. Так как напряжение минимально (узел напряжения), то можно заземлить эту точку антенны, подсоединив ее электрически к несущей мачте.
Так как в пересекающихся отрезках трубчатых элементов антенны токи протекают в противофазе, то практически эти отрезки элементов антенны не излучают.
Отличительной чертой «швейцарского двойного квадрата» является одновременное непосредственное возбуждение вибратора и рефлектора (рефлектор при этом возбуждается и за счет связи через излучение с вибратором). Такой способ возбуждения приводит к тому, что энергия равномерно распределяется по всем четырем вибраторам и сопротивление излучения в этом случае 30—40 ом.
Питание антенной системы можно осуществлять как в верхней, так и в нижней плоскости. Симметричная линия питания может быть согласована с помощью двойной Т-образной схемы (рис. 2-66, а), коаксиальный кабель—с помощью двойной γ-образной схемы согласования (рис. 2-66, б). Из рис. 2-66 видно, что оба элемента возбуждаются в противофазе. Особенно интересно то, что для получения одностороннего излучения антенны в данном случае не требуется небольшого сдвига фаз от 180°, так как в данной конструкции он получается непосредственно в самой антенне за счет 5% разницы в линейных размерах обоих квадратов. При этом меньший квадрат является директором, а больший квадрат — рефлектором антенны. При непосредственном возбуждении двух электрически равноценных квадратов у рефлектора увеличивается индуктивная составляющая полного входного сопротивления, а у директора — емкостная составляющая. Это явление приводит к тому, что резонансная частота антенной системы, измеренная со стороны линии передачи, лежит приблизительно посередине между собственными резонансными частотами рефлектора и директора.
При увеличении разницы в линейных размерах рефлектора и директора больше чем на 5% увеличивается ширина основного лепестка диаграммы направленности и уменьшается коэффициент усиления антенны, а при разнице меньше, чем 5%, значительно увеличивается уровень боковых лепестков диаграммы направленности антенны. Особенно важно отметить то, что, с практической точки зрения, такая сложная антенная система, как «швейцарский двойной квадрат», при 5%-ной разнице в линейных размерах рефлектора и директора с точки зрения потребления энергии и связи с линией передачи ведет себя приблизительно так же, как и простой полуволновый вибратор.
Практически проверенные линейные размеры антенны «швейцарский двойной квадрат» следующие: периметр директора — 1,092λ; периметр рефлектора — 1,148λ; расстояние директор — рефлектор — 0,075—0,1λ.
| Диапазон, м | Высота антенны, см | Ширина рефлектора, см | Ширина директора, см | Расстояние см |
|---|---|---|---|---|
| 10 (28 500 кгц) | 295 | 309 | 280 | 105 |
| 15 (21 200 кгц) | 396 | 416 | 376 | 141 |
| 20 (14 150 кгц) | 594 | 623 | 564 | 212 |
Исходя из конструктивных соображений, разница в линейных размерах рефлектора и директора обычно получается за счет различной длины горизонтальных элементов конструкции, а вертикальные элементы имеют одинаковую длину. Точки подключения γ- и Т-образной схем согласования выбираются непосредственно при согласовании линии передачи с антенной.
В табл. 2-15 приведены размеры практических конструкций антенны для высокочастотных радиолюбительских диапазонов.
Под высотой антенны понимается длина вертикальных проводников антенны; под шириной — длина конструкции от одного конца до другого в горизонтальной плоскости (без учета сгиба элементов антенны).
Ниже приведены электрические параметры антенны, полученные по многочисленным результатам измерений в диапазонах 145 Мгц и 21 Мгц (коэффициент усиления по мощности рассчитан по отношению к полуволновому вибратору); прямое излучение на небольшом расстоянии — 6—7,9 дб, при дальних связях (короткие волны) 12— 14 дб; коэффициент направленности антенны на расстоянии 15 км (близкие связи) 15 дб, 1 000 км (средние связи) 10—12 дб, а при дальних связях (> 3 000 км) 18—24 дб; минимум бокового излучения около 80° от направления основного излучения (—32 до —40 дб); ширина основного лепестка диаграммы направленности — по половинному значению мощности 60°.
Общий вид диаграммы направленности дан на рис. 2-67.