Горизонтальна ромбическая антена.
Багато радіоаматори не мають можливості встановити ефективні антени на даху багатоповерхових будинків через "зайнятості" останніх. Тим часом можна дуже ефективно використовувати простір між багатоповерхівками, якщо побудувати горизонтальну ромбическую антену (РА) Дана антена коротко згадано в книзі К.Ротхаммеля "Антени" Але найбільш повно описана в книзі Г.Айзенберга "Короткохвильові антени" (Радио и связь 1985 р .)
Трохи теорії: Ромбическая антена відноситься до класу антен, що працюють в режимі біжучої хвилі. Для таких антен характерна пряма залежність розмірів, коефіцієнта посилення і коефіцієнта спрямованої дії. У грубому наближенні РА - це симетрична лінія, дроти якої розташовані по сторонам ромба. До одного з гострих кутів підведена лінія харчування, до іншого підключається чисто активне навантаження, опір якої дорівнює хвильовому опору лінії. Режим біжучої хвилі в антені забезпечує її постійне хвильовий опір, мало мінливий при зміні частоти. Для пояснення принципу дії розглянемо його побудова:
РА складається з 4-х випромінюючих елементів, кожен з яких в наближенні можна вважати навантаженим довгим проводом (LW). Діаграма спрямованості навантаженого LW є в просторі конус, вісь якого збігається з віссю навантаженого довгого дроту.
Кут при вершині конуса залежить від частоти і довжини проводу. У таблиці показано залежність величини кута Q і коефіцієнта посилення від довжини проводу
L ант (довжин хвиль) 1 2 3 4 5 6
Величина кута Q (град) 56 37 30 26 23 21
Посилення антени дБ 1,1 1,4 2,2 3,0 4,0 4,8
Величина кута розкриву ромба дорівнює подвоєному значенню Q при обраної довжині боку ромба.
З'єднання 4-х елементів в РА дозволяє отримати векторне складання діаграм спрямованості всіх елементів. У напрямку осі РА, при правильному виборі кута розкриву складуться всі 4 вектора.
Природно це дасть значний приріст Кус.
Щоб поліпшити узгодження, отримати односпрямоване випромінювання застосовують пасивну навантаження в гострому куті, протилежному точці харчування. Найчастіше використовують безиндукціонность резистори потужністю не менше 1/3 від підводиться до антени. При використанні антени тільки в якості приймальні можна використовувати фехральових провід намотаний бифилярно для зниження ємності. Застосовувати навіть в прийомних антенах резистори малої потужності не можна, оскільки це може викликати їх поразка статичною електрикою і грозою. При відсутності навантажувального резистора антена набуває двонаправлені властивості з незначним (1-2 дБ) зниженням Кус. У професійній зв'язку застосовують наступне позначення:
60 60 - кут розкриття РА в град.
ромба РГ -------- 1.25 1.25 - Н підвісу в дл.волн f0
4 4 - довжина сторони в дл.волн f0
найбільш часто в професійній техніці застосовувалися:
65 70 75
РГ ---- 1.0; РГ ---- 1.25 і РГ ---- 1.25
4 6 6
Посилення антен приблизно відповідає графіку:
Виходячи з цього можна визначити що найбільш оптимальними для радіо любителя з конструктивної точки зору є антени
65 70
РГ ---- 1.0 або РГ ---- 1.25 Всі проміжні значення
4 6
довжини проводу, кута розкриву і висоти підвісу також можуть бути прийняті для аматорської антени. Наприклад, можна використовувати РА висок та підвісу якої більше 1.25 довжини хвилі, або сторона РА може бути прийнята рівною 3-5 довжин хвиль. Однак найбільш обережно необхідно вибі рать кут розкриття РА, так як ця величина найбільш відчутно задає діаграму спрямованості і ефективний діапазон частот. Особливу увагу слід також звернути на нахил РА. При нахилі антени в бік навантаження кут нахилу не повинен перевищувати 10-20 градусів. Чим довше РА тим менше повинен бути кут нахилу. При нахилі від навантаження кут повинен бути навпаки, або дуже малий або повинен перевищувати кут 25-30 градусів. Остання вимога обумовлена конусоподібну діаграми спрямованості щодо осі РА. Вибрати опір навантаження можна в межі 400-800 Ом, причому велика величина відповідає більшому Кус, меньшая- більшого ККД. Вибираючи опір навантаження необхідно пам'ятати, що опір навантаження завжди має дорівнювати хвильовому опору живильної РА лінії. Вищенаведені дані дозволяють зробити висновок про те що РА найбільш вигідна з усіх широкосмугових дротяних антен з точки зору високих енергетичних показників. Разом з тим, сама антена не вимагає скрупульозності і точності при її будівництві. Похибка у виборі розмірів або висоти підвісу в 5-10% не призведе до скільки небудь помітної зміни основних параметрів Важливо що ці антени можуть працювати і на невеликій висоті від землі. Для їх установки необхідні 4 точки кріплення, причому необов'язково рівновисокі і необов'язково розташовані в кутах правильного ромба. Ще одна важлива обставина: РА харчується двухпроводной лінією довільної довжини. Найбільш головне достоїнство - широкополосность РА. Коефіцієнт перекриття по частоті не менше 3.
Збільшення опору знижує ККД антени, але покращує узгодження з трансівером. В ідеальному варіанті навантаження виконується з містичних резисторів необхідної потужності, яка дорівнює одній третині потужності трансивера. Оптимально на невеликих потужностях працюють 2 резистора по 1 кОм 60 Ватт включених паралельно, на великих потужностях - 8 таких же резисторів, включені в 2 послідовні групи по 4 паралельних резистора. Якщо бажано отримати більше посилення то застосовують 2 групи по 3 резистора і розраховують двопровідні лінії під 660 Ом. (Зазначені резистори встановлені в еквіваленті навантаження радіостанції Р-140). Відповідно до опором навантаження виконана двухпроводная лінія. Відстань між центрами дротів лінії дорівнює 32 діаметрам цих проводів при навантаженні 500 Ом.
Узгодження (саме узгодження, а не настройку) виконують за допомогою будь-якого з узгоджувальних симетрувальних пристроїв, розташованим на кінці двухпроводной лінії, Оптимальними є резонансні пристрої, гірше працюють широкосмугові трансформатори. Контроль за узгодженням здійснюють за допомогою найпростішого індикатора антенного струму. При цьому домагаються максимуму антенного струму на робочій частоті. Оскільки в режимі біжучої хвилі розподіл струму в антені рівномірно по всій довжині для настройки можна застосувати і найпростіший індикатор з неонової лампочки, також включений в будь-якому місці. Нижче наведені схеми узгоджувальних пристроїв резонансного типу: Їхня основна перевага додаткова фільтрація перешкод і гарне узгодження антени з трансівером. Резистори служать для зняття статичного потенціалу з антени і повинні бути безиндукціонность з опором 30-70 Ком, потужністю 5-10 Ватт.
У разі застосування широкосмугових трансформаторів бажано застосовувати трансформатори 1: 9, в цьому випадку РА навантажується на резистор 450 (660) Ом, на ці ж величини слід розрахувати двопровідні лінії. Значення 450 Ом відповідає ромбу, який працює з трансівером у якого вихідний опір одно 50 Ом. Значення 660 Ом наведено для трансивера з вихідним опором 75 Ом.
Методика настройки всього антенного тракту проста: На початку проводять настройку самого трансивера на еквівалент навантаження з опором 50 або 75 Ом в залежності від кабелю, соедіняюшего трансивер з согласующим пристроєм (природно і від вихідного опору самого трансивера). Потім, не змінюючи настройки П- контуру трансивера, проводять настройку узгоджувального пристрою на максимум струму в антені на потрібній частоті або в межах 20-30 кГц від неї. При цьому у всіх елементів настройки ще повинен залишатися запас настройки. Після цього вам необхідно лише переконатися в тому що КСВ всього тракту блок до 1! При такій методиці довжина кабелю живлення і довжина двухпроводной лінії абсолютно не мають значення. У разі використання широко смугових трансформаторів настройка зводиться до налаштування контура.
Любителям самостійного конструювання антен рекомендую вивчити літературу:
1. Айзенберг Г.З. Бєлоусов С.П. та ін. "КВ антени" Радио и связь 1985 рік.
2. Кочержевскій Г.Н. "Антеннофідерние пристрої" Радио и связь 1981 рік
3. К.Ротхаммель "Антени" "Енергія" 1969 рік
4. А.А.Пістолькорс "Антени" ГИЛ 1947р
Приємних вам зв'язків і 100% QSL!
Н.Філенко (UA9XBI), ua9xbi @ online.ru