ВЕРТИКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ

Антенны для любительской связи

11.6 ВЕРТИКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ

Эти антенны относятся к категории малоэффективных антенн, но имеют свои особенности. Такие антенны имеют вертикальную поляризацию и равномерную круговую диаграмму в горизонтальной плоскости. Малоэффективность вертикальных антенн, покажем на простом примере. Предположим, что к антенне подведена мощность передатчика 100 Вт. Поскольку антенна

имеет равномерную круговую диаграмму в горизонтальной плоскости, то на каждый градус окружности приходится 1/360 часть мощности, т.е. 100 : 360 = 0,277 Вт. Таким образом, в сторону корреспондента будет направлена эта мощность, а остальная 99,72 Вт будет бесполезной.

В зависимости от длины и высоты расположения вертикальной антенны над Землей угол излучения в вертикальной плоскости может быть малым к горизонту, что обеспечит дальние связи. На рис. 11.25 приведено несколько типов вертикальных антенн. На

практике большей частью вертикальные антенны имеют длину L/4. Это обусловлено тем, что четвертьволновая вертикальная антенна, имеющая входное сопротивление 37 Ом, может согласовываться с низкоомным коаксиальным кабелем. Рассмотрим несколько вертикальных антенн, которые могут использоваться радиолюбителями на KB, СИ-БИ и УКВ диапазонах. Одна из более удобосогласуемых четвертьволновых антенн это петлевая антенна. Ее входное сопротивление равно 73 Ом. Антенна изображена на рис. 11.25,а., а ее размеры для различных диапазонов даны в таблице 11.6. Коэффициент укорочения этой антенны равен 0,97 - 0,98 и мало зависит от диаметра труб. У этой антенны должны быть обязательно противовесы. Они могут быть выполнены на УКВ диапазонах из трубок, а на KB диапазонах из 3-4 мм медных или биметаллических проводов. Их длина равна длине вибратора, т.е. L/4. KCB этой антенны не хуже 1,2.

Хорошие результаты дает так называемая "коаксиальная антенна" (рис. 11.25,6). Ее входное сопротивление также 73 Ом. Она хорошо согласуется с несимметричным коаксиальным кабелем за счет того, что согласующим устройством является нижняя часть антенны. Такая антенна может быть рекомендована для диапазонов СИ-БИ, 28 , 145 и 435 МГц. Ее конструкция изображена на рис. 11.25,6. Нижняя часть антенны выполняется из дюралюминиевой трубы диаметром большим, чем толщина кабеля, а ее длина

Таблица. 11.6 Размеры петлевых антенн.

Таблица 11.7 Размеры антенны Бонч-Бруевича.

определяется по графику рис. 11.11 в зависимости от диаметра трубы. Длина верхнего вибратора также зависит от его диаметра и рассчитывается по тому же графику.

Незаслуженно забыта вертикальная антенна, предложенная в 30-е годы российским ученым профессором М.А.Бонч-Бруевичем. Эта антенна (рис. 11.25,в.) состоит из двухпроводной четвертьволновой линии и полуволнового вибратора. Данная модификация этой антенны имеет входное сопротивление 73 Ом. Она хорошо согласуется с 75-омным коаксиальным кабелем, включенным напрямую, но для лучшего КСВ желательно ввести симметрирующее устройство рис. 11.27,в. В таблице 11.7, даны размеры этой антенны для диапазонов 27, 145 и 435 МГц.

Для расчета такой антенны на другие частоты можно пользоваться формулами А =141: f МГц; Б =73: fМГц; В =L/4.

В некоторых случаях при вертикальной поляризации требуется осуществить направленное излучение на конкретного корреспондента. Антенна "волновой канал", установленная вертикально, имеет большие габариты и тогда можно воспользоваться оригинальной конструкцией, приведенной на рис. 11.26. Эта антенна представляет собой трех-элементную конструкцию, состоящую из четвертьволновых вертикальных вибраторов, один из которых является активным излучателем, а два других - пассивными элементами, директором и рефлектором. Причем, активный вибратор устанавливается постоянно, а директор и рефлектор могут поворачиваться вокруг оси активного элемента. От активного элемента радиально расходятся 8 противовесов длиной по L/4. Такая антенна для СИ -БИ диапазона на 27 МГц изображена на рис. 11.26. Для расчета элементов на другие частоты приводим данные. Длина активного элемента -L/4х0,965. Рефлектор - L/4х1,084. Директор - L/4 х 0,69. Активный элемент устанавливается на изоляторе. Конденсатор согласования С размещается в водонепроницаемой коробке, а его ось выводится наружу для удобства настройки. Этим конденсатором достигается согласование активного вибратора с фидером по минимальному КСВ. Расстояние между активным элементом и рефлектором 0,15L, а директор отстоит на 0,1L Усиление антенны - 7 дБ, а отношение излучения вперед-назад 20 дБ. Рефлектор и директор укреплены на

металлической штанге длиной - 2,77 м. Штанга имеет электрическое соединение с центром радиальных противовесов.