Антенное хозяйство является необходимой составляющей любой радиостанции. Для СВ радиостанции, которая может использоваться как в передвижном варианте - из автомобиля, так и стационарно - из дома, необходимо иметь постоянную "домашнюю" антенну. Один из наиболее простых и эффективных вариантов такой антенны был приведен в [I], но эта антенна эффективно работает лишь на верхних этажах зданий. При расположении на нижних этажах ее эффективность значительно уменьшается из-за сильного поглощения вертикальной составляющей излучения стоящими рядом домами, которые представляют собой достаточно эффективный экран.
В подобных случаях эффективней работает рамочная антенна. Один из вариантов рамочной автомобильной антенны был рассмотрен в [2]. Рамочная комнатная антенна может быть расположена по периметру окна (рис.1). Конденсатор, настраивающий антенну в резонанс, располагается на перекладине, разделяющей окно на две части.
Были испытаны два варианта антенны. Размеры первой - А=140 см, Б=140 см, В=40 см; Г=70 см. Конденсатор был расположен в коробке из фольгированного стеклотекстолита, его окончательная емкость составляла 3,5 пФ. При меньших размерах периметра окна емкость конденсатора увеличивается. То, что конденсатор расположен не симметрично, а несколько сбоку от геометрического, и в данном случае электрического, центра антенны, не мешает ее нормальной работе.
Второй вариант антенны имел размеры А=140 см, Б=210 см, В=40 см. В этом случае конденсатор не понадобился, настройка антенны в резонанс осуществлялась проводниками Г, которые в этом случае были по 60 см длиной.
Обе антенны были выполнены из гибкого медного провода диаметром 1 мм и расположены с внутренней стороны окна. Следует заметить, что для работы антенны нет никакой разницы, где она установлена - с внутренней или наружной стороны окна, все определяет лишь удобство ее установки. Расстояние В тоже может быть изменено при различных вариантах выполнения окна.
В случае низкого расположения антенны - на нижних этажах, а значит, и при необходимости "вылезти за экран", наибольший эффект дает запитка антенны либо в одном из нижних ее углов, либо в центре ее нижней стороны. Но на практике реализация такого питания, наоборот, уменьшает эффективность работы антенны по сравнению с питанием в центре вертикальной стороны. Это связано с тем, что под окном обычно находится металлический подоконник и батарея отопления, которые сильно поглощают ВЧ энергию.
Если комнаты выходят на разные стороны дома, есть смысл установить две антенны, что позволяет уверенно работать по двум направлениям. Настройка антенны не представляет сложности и может быть выполнена несколькими способами. Наиболее простой из них - с использованием индикатора напряженности поля. Изменяя емкость конденсатора или длину элементов Г, необходимо добиться максимальной напряженности поля. Но
более тщательная настройка возможна лишь с помощью КСВ-метра или ВЧ-моста, например приведенного в [З]. Действительно, настраивая антенну по индикатору напряженности и используя при этом промышленную СВ-радиостанцию с системой автоматической регулировки мощности, которой снабжено большинство станций, трудно достичь корректной настройки антенны. Используя же мост, вход которого согласован с выходом передатчика, можно провести очень точную настройку антенны в резонанс и определить при этом ее реальное сопротивление. Как оказалось, сопротивление первого варианта антенны было около 35 Ом, второго варианта - около 55 Ом, в обоих случаях с небольшой реактивностью. Это показывает, что наиболее эффективно обе антенны можно запитать кабелем 50 Ом, что очень удобно, т.к. импортные радиостанции рассчитаны на такое сопротивление антенны.
Но наибольший эффект при применении такой антенны дает использование согласующего устройства (рис.2). Устройство выполнено несимметричным, т.к. рамочная антенна хоть и относится к симметричным, но в данном случае влияние посторонних предметов рассимметрирует ее. Катушка L2 выполнена из медного провода толщиной 1,5 мм, бескаркасная. Она содержит 6,5 витков, диаметр - 25 мм, длина намотки - 40 мм. Холодный конец припаян ко дну коробки, горячий - на ротор С1. Катушка L1 содержит два витка такого же провода, расположена поверх L2 и находится в нижней трети ее. Это согласующее устройство дает возможность довести сопротивление комнатной рамочной антенны со стороны входа согласующего устройства (СУ) до любого сопротивления стандартного кабеля - 50 или 75 Ом, при этом реактивной составляющей практически не было. Согласующее устройство работает с большим КПД - не менее 90% (измерен практически), так что практически вся мощность от передатчика поступает в антенну. Являясь узкополосной цепью, СУ эффективно устраняет TVI, что особенно важно при использовании радиостанции с усилителем мощности. Указанный вариант СУ можно настроить так, что оно будет работать во всем СВ диапазоне с небольшим КСВ по его краям.
Согласующее устройство было выполнено в коробке из фольгированного стеклотекстолита размерами 6х8х6 см и размещено в непосредственной близости от антенны. Роторы С1 и С2 для подстройки были выведены наружу. Следует заметить, что использование СУ, которое позволяет достичь КСВ в кабеле, питающем антенну, практически 1:1, дает возможность смело применять различные фильтры помех, неоднократно приводимые в литературе (например [4,5]), которые позволяют снизить уровень TVI весьма значительно. Фильтр необходимо устанавливать сразу на выходе радиостанции.
При сравнительном испытании рамочных антенн, описанных в этой статье, с антенной из [I], было выявлено их явное преимущество. Рамочные антенны обеспечивали большую дальность связи и гораздо меньший уровень TVI и радиопомех. Последнее особенно заметно при использовании согласующего устройства. Что еще немаловажно - эти рамочные антенны могут быть размещены практически незаметно, что не портит интерьера комнаты.
Антенна с подстроечным конденсатором хорошо согласуется в диапазоне частот от 21 до 30 МГц, что дает ей возможность работать не только в СВ диапазоне, • но и в нескольких любительских KB диапазонах. Согласующее устройство с указанными здесь номиналами радиодеталей хорошо согласует лишь от 30 до 24 МГц. Для работы на 21 МГц емкости конденсаторов С1 и С2 необходимо увеличить до 50 пФ, или количество витков катушки L2 увеличить до 8,5, сохранив при этом длину намотки. В этом случае верхняя частота работы СУ ограничивается 29 МГц. Вторая антенна при использовании с ней переменного конденсатора перекрывала диапазон от 14 до 24 МГц. Катушка L2 согласующего устройства для этого диапазона должна содержать 11,5 витков при длине намотки 45 мм. Катушка связи во всех случаях содержит 2,5 витка. Ее можно перемещать по контурной катушке для нахождения оптимальной связи и оптимального КСВ.
Во всех случаях при настройке СУ следует стремиться к тому, чтобы конечная емкость С2 была максимально возможной. Минимальное значение С2 свидетельствует о неправильной настройке системы кабель - СУ - антенна. При мощностях свыше 10 Вт на конденсаторе антенны может быть высокое ВЧ напряжение, поэтому следует принять меры по, его электрической изоляции.
Литература
1. Заугольный С. Малогабаритная приемопередающая антенна диапазона 27 МГц//Радиолюбитедь. - 1994. - N2.
2. Стахов Е. Антенна для охранной сигнализации/Радиолюбитель. - 1996. - N8.
3. Григоров И. КСВ-метр - измеритель сопротивле-ния//Радиолюбитель. -1996. - N2.
4. Доматковский Б. Фильтры гармонии/Радиолюбитель. KB и УКВ. - 1996. - N3.
5. Радион Г. Фильтр верхних частое/Радиолюбитель. -1993.-N7.
И.ГРИГОРОВ (RK3ZK, UA3-113), 308015, г. Белгород-15, а/я 68.
(РЛ-1/97)