Антенна типа Двойной квадрат

Лекция 5

Одна из лучших направленных антенн – антенна типа "Двойной квадрат" – рис. 5.18. Как все "проволочные" антенны, она достаточно проста в изготовлении и не требует дорогостоящих материалов. Антенны типа "Двойной квадрат" обладают следующими характеристиками.

Коэффициент усиления по отношению к антенне типа GP ("Ground Plane" – рис. 3.1) длиной 5l/8 – 8…9 дБ. Полоса частот (по уровню КСВ = 1,6) – от 26,600 до 27,900 МГц.

Поляризация – вертикальная. Подавление заднего лепестка диаграммы направленности – не менее 20 дБ.

Сравнение характеристик антенны GP 5l/8 и описываемой антенны проводилось при малых углах излучения по отношению к горизонту, что наиболее важно для проведения дальних связей поверхностной волной.

Рис. 5.18 – Конструкция антенна "Двойной квадрат"

Траверса длиной 220 см изготовлена из двух стальных труб диаметром 30 и 24 мм с толщиной стенок 3 мм. Одна труба вдвигается в другую для удобства транспортировки. В собранном виде трубы траверсы скрепляются сквозными болтами. На концах траверсы приварены крестовины из отрезков двухдюймовой трубы. Для крепления к мачте в середине траверсы приваривается стальной стакан диаметром 60 и длиной 250 мм.

Распорки антенны (8 шт.) длиной 1900 мм выполняют из круглых палок орешника. На концы распорок туго насажаны отрезки пластмассовой трубки длиной 100 мм с отверстиями на концах, через которые пропускается антенный канатик. Сами распорки закрепляются в крестовинах с помощью зажимных винтов. Рекомендуется канатик, изготовленный из оплетки кабеля, диаметром около 3 мм. Общая длина канатика вибратора (включая шлейф) – 11,02 м. Общая длина канатика рефлектора (включая шлейф) – 11,3 м. Целесообразно предусмотреть некоторый запас длины канатика, который можно будет удалить после настройки антенны.

Кабель питания с волновым сопротивлением 50 Ом подключается к середине боковой стороны вибратора. Расстояние между точками подключения центральной жилы и оплетки кабеля – 70 мм. Конструктивно узел питания вибратора выполняется в виде пластмассовой коробочки, заполненной герметиком для защиты места заделки кабеля от осадков. От вибратора кабель идет горизонтально до крестовины, затем вдоль траверсы до мачты и, далее, вдоль мачты вниз. Настроечные шлейфы имеют длины: у вибратора – 100 мм, у рефлектора - 500 мм. Перемычки при настройке присоединялись накруткой, а после окончания настройки пропаивались.

Рекомендуемые материалы

Настройку начинают с вибратора. Регулируя длину шлейфа, добиваются минимума КСВ на средней частоте диапазона.

Длину шлейфа рефлектора настраивают, добиваясь максимального усиления антенны. Для этого любой генератор с излучателем располагают как можно дальше перед антенной (не ближе 20 м), антенну кабелем подключают к приемнику со стрелочным S-метром и добиваются максимума показаний.

Есть положительный опыт построения антенн этого типа на основе несущей конструкции, выполненной целиком из дерева. Это существенно снижает ее вес, что облегчает подъем на мачту, кроме того, более легкую антенну проще сделать вращающейся.

При изготовлении конструкции из дерева следует принять меры для защиты ее от атмосферных воздействий. Несущую траверсу и крестовины рекомендуется промазать олифой или лаком для паркета. Некоторые радиолюбители обматывают всю деревянную конструкцию бинтом, пропитанным нитролаком или нитрокраской. Это несколько утяжеляет конструкцию, но делает ее более долговечной. Возможно, также окрасить конструкцию 2…3 слоями финского лака "Pinotex", что позволяет использовать обычные сосновые рейки.

Конструкция антенны "Двойной квадрат" – на рис. 5.19.

Рис. 5.19 – Антенна "Двойной квадрат"

Пластины можно изготовить из дюралюминия, текстолита, фанеры, т. е. любых материалов, обеспечивающих необходимую механическую прочность. Проволока, из которой изготавливаются вибратор и директор, может быть медной, диаметром 1, 0-2, 0 мм. Еще лучше использовать антенный канатик. Для крепления вибраторов на опорах можно использовать фарфоровые ролики-изоляторы, которые шурупами закрепляются на рейках опор. Вибратор и рефлектор антенны настраиваются шлейфами, поэтому нужно предусмотреть возможность крепления шлейфов на опорах, – рис. 5. 21.

Рис. 5.21 – Конструкция настроечного шлейфа

Для расчета длины провода излучателя предлагается формула

L (м) = 302/f (МГц).

Пример расчета для частоты 27, 200 МГц.

Размер L = 11,103 м. Одна сторона квадрата равна L/4 = 2,776 м. Длина одной опоры вибратора получается равной 1, 963 м. Длина траверсы должна составлять

0,2L = 2,22 м.

Длина провода рефлектора должна быть несколько больше, что обеспечивается выбором длины шлейфа при настройке. Длину настроечных шлейфов рекомендуется выбрать в пределах 0,7…0,8 м, а расстояние между проводами шлейфов - равным 5-15 см.

На рис. 5.22 – электрическая схема антенны. Описанная антенна имеет вертикальную поляризацию, ее ожидаемое усиление составляет 8…11 дБ. 

Рис. 5.22 – Схема электрических соединений

Для получения расчетной диаграммы направленности точка питания антенны должна быть расположена на высоте большей или равной половине длины волны (т. е. 5,5 м) от земли. Методика настройки антенны соответствует ранее описанной.

Трехэлементная антенна Delta Loop (рис. 5.23) относится к классу направленных, ширина лепестка излучения в горизонтальной плоскости составляет около 70°. Диаграмма имеет вытянутую форму, что дает выигрыш по сравнению со штыревой антенной GP длиной L/4 примерно в 10 раз по мощности, т. е. радиостанция мощностью 4 Вт в направлении основного излучения звучит так же громко, как радиостанция с усилителем 40 Вт при работе на обычный штырь. Положительный эффект при работе с дальними станциями еще больше усиливается за счет того, что приемник не воспринимает помехи с боков и сзади антенны. Недостаток этой антенны – невозможность поворачивать ее в направлении разных корреспондентов.

Длина провода рамки рефлектора - 11,72 м.

Длина провода рамки активного элемента - 11,2 м.

Длина провода рамки директора - 10,75 м.

Провод можно использовать медный, диаметром 1,5-2 мм. Если антенна предназначена для непродолжительной работы в полевых условиях, годится даже алюминиевый провод. Узел крепления кабеля А – на рис. 5. 24.

Рис. 5.23 – Трехэлементная антенна Delta Loop

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 7.2 Кочевники Восточной Европы в средние века.

Рис. 5. 24 – Узел крепления А

Используется пластина из текстолита толщиной 3…5 мм. Отсчет длины провода активного элемента нужно вести от точек XX. Расстояния d1 и d2 равны 2 м и 1 м соответственно. Все открытые места соединений необходимо гидроизолировать пластилином. При высоте мачт 5 м скрутка проводников рамок расположена примерно на уровне груди, что несколько низковато. Идеально было бы иметь нижнюю точку на высоте 5 м и более, но это требует более высоких мачт. При мачтах высотой 5 м конструкция легко выполнима в домашних условиях и дает большой эффект по сравнению со штырем.

С помощью реле на рефлекторе и директоре (рис. 5.25) можно менять  размеры шлейфов и переключать направление излучения антенны на 180°. В этом случае размеры рамок директора и рефлектора делают равными 10,75 м, а длина провода шлейфа должна быть равна 1 м. В этом варианте размеры d1 = d2 = 1,5 м.

Внимание: Никогда не переключайте направление излучения при включенном передатчике - сгорят контакты реле.

Рис. 5.25 – Антенна с переключаемой диаграммой направленности

Рис. 3. 1. Конструкция антенны GP