Антенны с фиксированной диаграммой направленности

С каждым годом все теснее становится на радиолюбительских KB диапазонах. Сейчас практически невозможно добиться высоких результатов в соревнованиях, в установлении DX связей без применения направленных антенн. Уже много лет подобные антенны на вооружении у наших лидеров: UA4IF, UA2AO, UA1CK, UB5WF, UA9DN, UR2AR, UR2BU и других. Постройка направленной антенны — мечта многих коротковолновиков, но трудности, с которыми любители встречаются при изготовлении волновых каналов и квадратов, часто заставляют их довольствоваться своими старенькими штырями и диполями. Основная трудность — отсутствие двигателя и редуктора для вращения антенны, сельсинов, бамбуковых и дюралюминиевых труб.

Но выход из положения есть. Этот выход — антенны с фиксированной или переключаемой диаграммой направленности. Хотя они не столь универсальны, как вращающиеся (предусмотрено лишь изменение их диаграмм направленности путем переключений или вручную), но обладают такими же характеристиками, коэффициентом усиления и во многих случаях позволяют добиться аналогичных результатов. А в некоторых соревнованиях, проводимых радиолюбительскими организациями различных стран, вращать антенну вообще нет необходимости. Учитывая сезонный характер прохождения, эти конструкции можно с успехом применять и в повседневной работе либо охоте за дипломами.

В данной статье описаны антенны, построенные и испытанные на радиостанциях UA1DJ и UK1ABZ. Для изготовления антенн требуется минимум дефицитных материалов. Они несложны в настройке и надежны в эксплуатации. Приводимые здесь размеры рассчитаны для диапазона 14 Мгц, но путем несложных пересчётов можно получить размеры и для диапазонов 28 и 21 Мгц. Антенны, описанные в статье, повторены многими ленинградскими ультракоротковолновиками и показали отличные результаты в диапазоне 28 Мгц.

Вертикальная трехэлементная антенна Волновой канал За основу антенны (рис. 1) взят полуволновый вибратор 1, изготовленный из трубы диаметром 40—60 мм. На отрезке мачты 2 длиной 1,5 м укреплен опорный изолятор 3. Траверса 4 изготовлена из сосновых реек сечением 25X25 мм, может быть применен и бамбук. Концы траверсы растянуты при помощи вертикальной деревянной стойки и капронового шнура 5. Узел крепления траверсы желательно выполнить из хорошего диэлектрика, так Как в этой точке напряжение на вибраторе максимально. К концам траверсы при помощи орешковых изоляторов подвешены директор 6 и рефлектор 7, выполненные из медного провода или канатика, желательно большего диаметра. Вибратор питается с помощью фидера из коаксиального кабеля любой марки через четвертьволновый короткозамкнутый трансформатор (рис. 2). Точку включения фидера подбирают по минимуму КСВ. Чем ниже сопротивление фидера, тем ближе к перемычке точка его включения. Трансформатор сделан из медного провода диаметром 2 мм, изоляционные распорки — из органического стекла или другого изолятора.

Длина активного вибратора при диаметре трубы 60 мм равна 1010,. директора — 975, рефлектора — 1076, траверсы —620 см. Длина пассивных элементов зависит от высоты здания, материала крыши и т. п., поэтому желательно более тщательно подобрать размеры директора и рефлектора, добиваясь максимального подавления заднего лепестка. Процедура настройки облегчена тем, что концы элементов находятся на высоте человеческого роста. Вибратор крепят к крыше при помощи изолированных оттяжек. Нижние концы директора и рефлектора оттянуты капроновым шнуром. Если узел крепления траверсы к вибратору сделать поворотным, то, отцепляя оттяжки пассивных элементов от крыши, антенну можно ориентировать в любом направлении.

Достаточно ввести в конструкцию антенны два высокочастотных реле (например, от передатчика РСБ-70), и диаграмму направленности можно будет переключать в противоположных направлениях без поворота траверсы. На рис. 3 показана схема включения контактов реле. Длина элементов б и 7 на этот раз одинакова и равняется длине директора —975 см. Контакты реле подключают к каждому элементу отрезки провода 8 и .9, удлиняющие их до размеров рефлектора. Длину этих отрезков следует подобрать, настраивая, антенну с помощью индикатора напряженности поля по максимальному подавлению заднего лепестка. При такой настройке антенна имеет достаточно широкий основной лепесток и коэффициент усиления 6—7 дб . Ориентированная в направлениях восток — запад, антенна позволяет в Ленинграде успешно работать с радиолюбителями 2, 7, 8, 9 и 0 районов нашей страны, а также со странами Европы, Северной Африки, Южной и Центральной Америки, южными штатами США, Японией, Австралией и Новой Зеландией.

Однонаправленная антенна "Двойной квадрат"

На рис. 4 показана конструкция антенны Двойной квадрат, состоящей лишь из мачты, траверсы, проволочных элементов и оттяжек с изоляторами. Мачта антенны — любая, высотой 12 м. При установке на неметаллической крыше ее высота может быть уменьшена до 9 м. Мачта 1 укреплена на крыше при помощи оттяжек (на рисунке они не показаны). Траверса 2 длиной 425 см может быть деревянной или металлической. К ее концам подвешены рамки активного вибратора 3 и рефлектора 4. Периметр активного элемента — 2140, рефлектора —2225 см. Нужную форму рамкам придают оттяжки. В разрыв рамки активного вибратора (в нижнем углу) включен коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 ом. Элементы выполняют из медного провода диаметром 2 мм.

Для настройки антенны на максимальное подавление заднего лепестка необходимо более точно подобрать периметр рефлектора. Это можно сделать при помощи временной перемычки в нижней части рамки.

Большой коэффициент усиления, широкий передний лепесток, хорошо подавленные задний и особенно боковые лепестки позволяют весьма успешно работать со станциями в секторе с углом 60—70°. Если рамку 4 уменьшить до размеров активного элемента и включить в нее фидер, а к рамке 3 в точке питания подключить добавочный отрезок провода длиной 85 см, то антенна будет излучать в противоположном направлении. Антенна тройной квадрат с управляемой диаграммой направленности Мачта этой антенны (см. рис. 5) такая же, как и в предыдущей конструкции. Длина траверсы увеличена до 660 ем. Рамку активного вибратора крепят в месте соединения мачты 1 с траверсой 2. В разрыв нижнего угла рамки включен кабель с волновым сопротивлением 52 ом. Оба пассивных элемента 4 b 5 = одинаковы и укреплены на концах траверсы. Их устройство пояснено рис. 6.

Когда контакты реле Р 1/1 замкнуты, рамка служит директором. Контакты второй рамки в это время разомкнуты, и к рамке подключен короткозамкнутый шлейф, удлиняющий ее до периметра рефлектора. Периметр активной рамки — 2144, пассивных элементов —2088 см. Длина шлейфа — 90 см, расстояние между проводами — 10 см.

Перемычки на шлейфах устанавливают при помощи индикатора напряженности поля по максимальному подавлению заднего лепестка. Любителям, имеющим опыт настройки антенн, можно взять размеры пассивных элементов несколько меньше указанных, а точку включения контактов реле подобрать уже на шлейфе, настраивая директор по максимальному усилению вперед. Затем перемычкой в нижней части шлейфа элементы настраивают в режиме рефлектора по максимальному подавлению заднего, лепестка.