Волновой канал диапазона 1296 МГц
Николай МЯСНИКОВ (UA3DJG), г. Раменское Московской обл.
Когда-то давно радиолюбитель DL6WU предложил удачную конструкцию 49-элементной антенны "волновой канал" диапазона 23 см. Это было до широкого использования компьютерных программ для моделирования антенн. Я заложил данные этой конструкции в программу MMANA, немного подкорректировал их и получил весьма неплохие результаты, сведенные в табл. 1.
|
Параметры |
Число элементов |
||
|
49 |
37 |
21 |
|
|
Усиление антенны (дБд) |
19,3 |
18,1 |
15,7 |
|
Отношение F/B(-вперед—назад) (дБд) |
29,8 |
26,0 |
22,5 |
|
Активная часть входного сопротивления (Ом) |
51 |
49 |
41,8 |
|
Реактивная часть входного сопротивления (Ом) |
+1,6 |
+1 |
-1 |
|
Ширина главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости по -3 дБ (град.) |
16 |
18 |
24 |
|
Ширина главного лепестка диаграммы направленности в вертикальной плоскости по -3 дБ (град.) |
17 |
20 |
25 |
|
Подавление 1-го бокового лепестка в горизонтальной плоскости (дБ) |
-17 |
-17 |
-17 |
Вычисления произведены для частоты 1296 МГц. Как показали результаты моделирования, оказалось возможным выполнить антенну в трех вариантах: 21, 37 и 49 элементов, не изменяя при этом длину элементов и расстояние между ними. Разной будет лишь длина траверс: 4,1 м (для 49 элементов), 3 м (для 37 элементов) и 1,5 м (для 21 элемента). И что самое главное и приятное — активное входное сопротивление антенны во всех трех случаях близко к 50 Ом, а реактивное пренебрежимо мало. Это дает возможность непосредственно подключить коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом к активному вибратору.
В качестве активного использован простой разрезной вибратор из медной проволоки диаметром 3,2 мм (его длина — 112 мм). Хорошее качество кабеля и минимальная длина его выводов при пайке к вибратору — единственное здесь и достаточно важное требование.
В качестве активного вибратора можно было бы применить классический петлевой вибратор с симметрирующим U-коленом, но уж очень сомнительно, что выигрыш от симметрирования превзойдет потери, создаваемые наличием дополнительных соединений. Для примера скажу, что при измерениях даже простое "подтягивание" ВЧ разъема СР-50-164 приводит к изменению КСВ на этой частоте, а что уж говорить о дополнительных паяных соединениях...
Усиление антенны можно повысить еще на 0,5...0,6 дБ, но это требует более кардинальной переработки антенны и связано с уменьшением входного сопротивления до 20...30 Ом, что опять вызывает необходимость дополнительного согласования и, как следствие, дополнительных соединений.
Конструкция антенны. Схематическое изображение антенны (без соблюдения геометрических пропорций) дано на рисунке. Буквами обозначены: Р — рефлектор, В — активный вибратор, Д1...Д47 — директоры. В качестве несущей траверсы использована дюралюминиевая (Д16Т) трубка диаметром 14 мм (а в варианте 49 элементов она надставлена еще одной трубкой диаметром 12 мм для последних директоров). Все элементы (кроме активного вибратора) изготовлены из дюралюминиевой проволоки диаметром 3,2 мм. Элементы пропущены сквозь траверсу через изоляторы, в качестве которых послужили отрезки внешней изолирующей трубки (обычно черного цвета) коаксиального кабеля диаметром около 4 мм. Делают это так:
1. Подбирают диаметр (тип) коаксиального кабеля таким образом, чтобы отрезок снятой с него изоляции длиной 2,5...3 см с трением надевался на элемент.
2. В пробном (макетном) отрезке трубки (такой же, какая будет использована для траверсы) сверлят сквозное отверстие, диаметр которого подбирают так, чтобы изолирующая трубка, снятая с кабеля, с трением проходила в отверстие и немного выступала с обеих сторон от него.
3. Закрепив трубку с продетой сквозь отверстие изоляцией в тисках, вдвигают, поворачивая, элемент насколько возможно в изоляцию, а затем легкими ударами молотка пробивают элемент сквозь изоляцию и траверсу, стараясь не сдвинуть изоляцию. Иногда изолирующая трубка выталкивается из отверстия в траверсе — тогда операцию нужно повторить. Для облегчения этого процесса и уменьшения трения края элемента предварительно немного закругляют напильником и смачивают элемент водой. В завершение центрируют элемент в траверсе, постукивая его молотком с той или другой стороны.
Закрепленный таким образом элемент должен быть крепко зафиксирован в траверсе так, чтобы сместить его вручную было довольно трудно. Активный вибратор закрепляют на небольшой пластине из стеклотекстолита.
Описанная технология установки элементов, используемая многими ультракоротковолновиками, годится, кстати, и для YAGI-антенн диапазонов 144 и 432 МГц. Главное ее достоинство — отсутствие гальванического контакта элементов с траверсой, что часто оказывается причиной электрохимической коррозии, ухудшающей параметры антенны.
Однако элемент, установленный в траверсу таким образом, требует некоторой коррекции своей длины по сравнению с его длиной в свободном пространстве, обычно используемой в расчетах при компьютерном моделировании. Поэтому в табл. 2 приведены два значения длины элементов: с учетом (полная длина элемента сквозь траверсу) и без учета (длина элемента в свободном пространстве) бум-коррекции (+ 4,8 мм для траверсы диаметром 14 мм и + 4,2 мм для траверсы диаметром 12 мм).
|
Элемент |
Длина элемента |
Диаметр траверсы, мм |
Бум-коррекция, мм |
Полная длина элемента сквозь траверсу, мм |
Расстояние между элементами, мм |
Вариант антенны |
|
Р |
115,2 |
14 |
+4,8 |
120 |
0 |
|
|
В |
112 |
— |
— |
112 |
50 |
|
|
Д1 |
99,2 |
14 |
+4,8 |
104 |
18,0 |
|
|
2 |
97,2 |
102 |
42 |
|||
|
3 |
95,2 |
100 |
50 |
|||
|
4 |
94,2 |
99 |
58 |
|||
|
5 |
93,2 |
98 |
65 |
|||
|
6 |
92,2 |
97 |
70 |
|||
|
7 |
91,2 |
96 |
73 |
|||
|
8 |
90,2 |
95 |
76 |
|||
|
9 |
89,2 |
84 |
80 |
|||
|
10 |
89,2 |
94 |
83 |
|||
|
11 |
88,2 |
93 |
86 |
|||
|
12 |
88,2 |
93 |
90 |
|||
|
13...15 |
87,2 |
92 |
92 |
|||
|
16...18 |
86,2 |
91 |
||||
|
19 |
85,2 |
90 |
21 элемент |
|||
|
20...21 |
85,2 |
90 |
||||
|
22...24 |
84,2 |
89 |
||||
|
25...28 |
83,2 |
88 |
||||
|
29...32 |
82,2 |
87 |
||||
|
33...35 |
81,2 |
86 |
37 элементов |
|||
|
36...41 |
80,8 |
12 |
+4,2 |
85 |
||
|
42...44 |
80 |
84,2 |
||||
|
45...47 |
79,8 |
84 |
49 элементов |
Нарезку элементов нужно производить как можно точнее, иначе характеристики антенны будут хуже приведенных. Все конструктивные данные антенны приведены в табл. 2. Если для элементов применяется проволока (трубка) другого диаметра или диаметр трубки траверсы отличается от указанного, то длины элементов должны быть скорректированы.
В 49-элементном варианте собранная антенна немного провисает, поэтому целесообразно применить растяжки, поддерживающие траверсу, например, из лески.
На антенну из 49 элементов в соревнованиях "Полевой день" удавались связи на расстояние до 650 км.
Radio 6-2004