Ромбовидная антенна

Благодаря своим хорошим электрическим показателям антенна нашла сравнительно широкое распространение. Однако многие радиолюбители отмечали трудности в изготовлении круглого обода, составляющего ее основу. В данной статье описывается широкополосная антенна ромбовидной формы, при конструировании которой исключен этот недостаток.

Антенна представляет собой ромбовидное металлическое полотно на диэлектрическом каркасе, обеспечивающем нужные размеры, форму и жесткость.

В качестве элементов диэлектрического каркаса используется верхняя часть той же мачты, на которой поднята антенна и рейка длиной 2500 мм, закрепленная на расстоянии 1250 мм от вершины мачты. По рейке равномерно вбиты гвозди с надетыми на них электрическими изоляторами (по шесть изоляторов на каждую половину рейки). Необходимо так расположить изоляторы в точках 1—1, точках питания антенны, чтобы расстояния между опорными внутренними проводниками, которые будут проходить через эти изоляторы, было порядка 25—35 мм. Два изолятора следует закрепить на мачте: один — вблизи вершины, а второй — на расстоянии 2500 мм от первого.

Наиболее подходящим материалом для полотна антенны является антенный канатик диаметром 1,5—2 мм, но при необходимости можно воспользоваться любым проводом, поддающимся пайке.

Изготовление полотна начинается с окантовки. Взяв отрезок проводника, нужно обвить его последовательно вокруг четырех изоляторов, определяющих вершины ромба, и замкнуть концы между собой, натянув на каркасе. Начало и конец операции предпочтительно проделать на нижнем изоляторе, расположенном на мачте. Затем подготавливают два отрезка того же провода под опорные внутренние проводники. Концы их нужно закрепить, припаяв к проводникам окантовки на расстоянии 550 мм- от изоляторов, расположенных на мачте. Середины проводников должны приходиться на изоляторы 1—1. Под воздействием натяжения опорных проводников окантовка потеряет строго ромбовидную форму. Следует проследить, чтобы прогибы были не слишком значительными и симметричными.

Сетка полотна выполняется из проводников, более тонких, чем окантовка, хотя могут быть применены и одинаковые. Она состоит из натянутых радиальных и поперечных проводников, спаянных в местах пересечения. Концы проводников припаивают к окантовке и опорным внутренним проводникам и располагают по ним равномерно. Середины поперечных проводников приходятся на изоляторы, разнесенные по рейке. Радиальные проводники должны проходить и по рейке, соединяя изоляторы каждой ее половины от 1—1 до концевых (естественно, что между изоляторами 1—1 не должно быть замыкающих их проводников). Проводники законченного полотна антенны должны не провисать, не болтаться и иметь между собой надежный контакт. Необходимо, чтобы полотно антенны было симметричным относительно осей, проходящих через мачту и рейку.

Антенну с приемником соединяют коаксиальным фидером. Для этой цели вполне пригоден 75-омный кабель тина РК. Его прокладывают по мачте, подвязывают к нижнему опорному изолятору и по окантовке и опорному внутреннему проводнику подводят к точкам питания антенны 1—1.

Кабель для подсоединения следует подготовить согласно рис. 2 на вкладке. Для этого на конце кабеля удаляют наружную изоляцию по кольцу шириной 10—15 мм. Сдвинув оплетку кабеля, срезают внутреннюю изоляцию. После этого оплетку соединяют с центральным проводником и место соединения тщательно пропаивают. На расстоянии 5—6 диаметров кабеля от конца удаляют кольцо наружной изоляции шириной в три-четыре диаметра кабеля, Оплетку кабеля на этом участке аккуратно облуживают, чтобы не нарушить целостности внутренней изоляции. Затем, оставив по краям оловянные ободки шириной 0,5 диаметра кабеля, срезают оплетку. Предварительное облуживание оплетки кабеля способствует получению более аккуратного среза. К оловянным пояскам припаивают предварительно залуженные контактные лепестки, в которых можно заранее предусмотреть отверстия под болт с гайкой. Контактные лепестки следует припаять (или надежно прижать болтовым соединением) к опорным внутренним проводникам антенны около изоляторов 1—1. Кабель дольше прослужит, если все открытые участки обмотать изоляционной лентой, препятствующей попаданию влаги на оплетку. Короткозамкнутый отросток кабеля можно подвязать к рее, предохраняя его от излома.

Такое подключение кабеля обеспечивает симметрию питания и уменьшает вероятность обрыва центрального проводника. Короткозамкнутый отросток кабеля образует индуктивность, включенную последовательно с входным сопротивлением антенны. Величина ее мала и ею можно пренебречь.

Для приема телепередач антенну располагают так, чтобы направление на телецентр было перпендикулярно поверхности полотна.

Свойство широкополосной антенны принимать сигналы под многими углами в плоскости горизонта может быть и полезным, и вредным. Полезно оно в том случае, когда позволяет вести многопрограммный прием телепередач разных телецентров, и вредно, если вместо сигнала под этими углами приходят помехи. К тому же, чем меньшую направленность имеет антенна, тем меньше коэффициент усиления, меньше ее эффективность. Увеличение коэффициента усиления можно достичь установкой плоского рефлектора за полотном антенны. Этому способствует то обстоятельство, что имеется участок спектра частот от 100 до 174 Мгц, не используемый в телевидении. Это делает возможным получение приемлемых для работы диаграммных множителей антенны, составленной из облучателя и плоского рефлектора. Изменение диаграммных множителей показано на рис. 6 в тексте кривыми 1, 2, 3 и 4 соответственно для частот I, V и XII каналов. Как видно из рисунка, уже для частот V канала уровень приема в направлении телецентра достигает 0,7 от максимального уровня и в дальнейшем с ростом частоты уменьшается до нуля (но вне спектра частот телевизионных каналов), затем появляется растущий лепесток в главном направлении и два боковых (кривая 3). и снова. наступает провал в лепестке главного направления , (кривая 4). Множитель решетки можно изменять, приближая или удаляя полотно антенны от рефлектора. В данном варианте расстояние между полотном антенны и рефлектором составляет 1150 мм. Дальнейшее уменьшение этого расстояния нецелесообразно, так как возникает опасность существенного ухудшения согласования антенны с фидером На частотах первого телевизионного канала.

Итоговые диаграммы направленности антенны в двух плоскостях поляризации Е и Н представлены на рис. 8. Они построены с учетом диаграммного множителя антенны и диаграммы направленности собственно полотна антенны для частот I, V и VI . (соответственно кривые 7, 2 и 3) телевизионных каналов. Боковые лепестки, обусловленные множителем решетки, невелики и вполне приемлемы для антенны данного назначения. Изменение коэффициента усиления ромбовидной антенны с рефлектором в диапазонах частот I—XII каналов показано на рис. 7.

Если принято решение делать антенну с рефлектором, то его на мачте следует расположить так, как показано на рис. 4 (см. вкладку). К мачте 1 (металлической или диэлектрической) на расстоянии 3000 мм друг от друга нужно закрепить два вкладыша 2. Один из них должен быть расположен на расстоянии 400 мм от вершины мачты. К этим вкладышам прикрепляют две горизонтальные рейки 3. Они могут быть металлическими или диэлектрическими. Применение металлических . реек предпочтительно, так как они будут служить не только каркасом для проводов рефлектора, но и выполнять роль его проводников. Жесткость полотну рефлектора придает хорошо натянутая окантовка 4. Ее выполняют из проволоки или тросика, можно использовать и антенный канатик. Окантовка проходит через края реек, вершину мачты и оканчивается под нижним вкладышем 2 на расстоянии 400 мм от него. Необходимо во всех точках соприкосновения провода окантовки с рейками и мачтой закрепить его с ними. Между вертикальными сторонами окантовки нужно натянуть провода 5 с интервалом примерно 200 мм. Их целесообразно натягивать поочередно то около нижней, то около верхней реек к центру. Для жесткости проводники 5 нужно закрепить к мачте гвоздями 6, согнутыми в скобку. Желательно, чтобы проводники в местах соединения имели между собой хороший контакт.

После изготовления рефлектора делают каркас для антенного полотна (ромбовидного вибратора). Этот каркас изображен на рис. 3 вкладки. Он состоит из двух стоек 3, вертикальной рейки 4 и горизонтальной рейки 5, которые скреплены, между собой и мачтой 1 с помощью четырех вкладышей 2. Детали конструкции 3, 4 и 5 вместе с полотном антенны по рис. 1 удобнее собирать отдельно от мачты. Лишь после сборки ромбовидный вибратор с помощью вкладышей закрепляют на мачте.

Для исключения возможного провисания каркас с полотном антенны укрепляют растяжками 6. Они могут быть как металлическими, так и диэлектрическими. Нельзя допускать, чтобы металлические растяжки касались проводников полотна антенны.

Закрепить растяжку на каркасе можно так: продеть ее сквозь отверстие в рейке 4 и кубике, примыкающем к ней в этом углу, и на конце завязать узел. После чего протянуть растяжку к мачте. .Продев в отверстие на ней и, закрепив узлом, натянуть и, сделав два-три оборота вокруг ствола мачты, зафиксировать гвоздем. С целью ослабления колебаний полотна антенны в горизонтальной плоскости и увеличении жесткости всего сооружения следует поставить и натянуть растяжки 7. Они идут от концов горизонтальной рейки 5 к мачте. Сделав на ней по два-три витка, следует концы растяжек 7 связать. Они обязательно должны быть диэлектрическими, на пример, из капроновой рыболовной лески, сложенной несколько раз. Собранное антенно-фидерное устройство показано на рис. 5 на вкладке. Для радиолюбителей, не имеющих возможности использовать данную антенну на всех 12 телевизионных каналах, полезно иметь в виду, что для работы только на верхней группе каналов с VI по XII стойку 3 можно укоротить.