«КВАДРАТ» С ПЕРЕКЛЮЧАЕМОЙ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ
Л. ВСЕВОЛЖСКИЙ, (UA3IAR), г. Калинин
Достоинства направленных вращающихся KB антенн общеизвестны. Однако эти антенны имеют некоторые недостатки, ограничивающие широкое их внедрение в радиолюбительскую практику: это сложность конструкции, малая механическая прочность, относительно большое время изменения положения диаграммы направленности. Эти недостатки вызваны в основном применением привода для вращения. Любители неоднократно предпринимали попытки создать антенны с переключаемой диаграммой направленности. Однако до настоящего времени такие антенны не получили широкого распространения. В статье описана конструкция еще одной антенны с переключаемой диаграммой направленности, в которой, по мнению автора, при сохранении основных достоинств "квадрата" удалось в значительной мере устранить присущие вращающимся антеннам недостатки. Она представляет собой двухэлементную антенну с активным питанием рефлектора.
Рис.1. Конструкция антенны.
Для сравнения рядом дано схематическое изображение обычною двойного «квадрата». Видно, что между ними имеется большое сходство. Если свести в одну точку верхние и нижние углы рамок двойного «квадрата», а средние части рамок, наоборот, несколько раздвинуть, то мы получим антенну, изображенную в центре рисунка. Четыре ее полурамки сниметричны относительно вертикальной оси, что позволяет коммутировать диаграмму направленности на четыре направления. Схема, обеспечивающая такую коммутацию, показана на рис. 2. Как известно, для формирования однонаправленной диаграммы излучения необходимо обеспечить разность фаз токов, протекающих в двух рамках, несколько превышающую 180°. Конкретное значение фазового сдвига зависит от эффективного расстояния между рамками. Начальная разность фаз 180° получена соответствующим включением обмоток трансформатора.
Рис.2
Дополнительный сдвиг фазы дают удлиняющие элементы, включаемые в цепь рефлектора. Все переключения, необходимые для управления диаграммой направленности, обеспечивают реле К1 и К2. Порядок включения реле зависит от положения переключателя S1. Рассмотрим для примера работу антенны в первом положении переключателя, т. е. при обесточенных обмотках реле К1 и К2. При этом обмотка III трансформатора T1 через нормально замкнутые контакты К1.2 и К2.2 непосредственно подключена к полурамкам «в» и «г». Обмотка II подключена к полурамкам «а» и «б» через удлиняющие элементы. При этом образуются две рамки «аб» и «вг», причем рамка «аб» является рефлектором. Ясно, что основное излучение антенны будет при этом происходить в сторону рамки «вг». Это направление показано на рисунке стрелкой 1. Стрелками 2, 3 и 4 показаны направления максимума диаграммы направленности, соответствующие остальным трем положениям переключателя.
Антенна диапазона 14,0...14,3 МГц имеет следующие конструктивные данные: высота мачты, выполненной из стальных труб диаметром 20 мм — 9 м, высота точки «д» над крышей — 1,5 м; длина каждой полурамки — 10,95 м. Полурамки и удлиняющие элементы изготовлены из медного провода диаметром 2,5 мм, суммарная длина удлиняющих элементов (ориентировочно) — 1 м.
В качестве К1 и К2 применены четыре соединенные попарно герметизированные реле типа РЭС-34. Они имеют сравнительно маломощные контакты, однако в связи с тем, что антенна коммутируется в отсутствии ВЧ сигнала, работают достаточно надежно. Трансформатор T7 выполнен на двух сложенных вместе кольцах из феррита 50ВЧ типоразмера К32x16x8. Обмотки трансформатора выполнены десятью параллельными проводами ПЭЛ 0,31. Обмотка I содержит 10 витков, II и III — по 8 витков каждая. При питании антенны коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом КСВ не превышает 1,4.
Коммутирующее устройство установлено на приваренных к мачте четырех треугольных стальных пластинах. На них же установлены изоляторы для крепления проводов-полурамок. При выполнении этого узла было обращено особое внимание на то, чтобы соединительные проводники в одинаковых цепях имели одинаковую и минимально возможную длину.
Испытания модели антенны, проведенные в диапазоне 144...146 МГц, показали, что оптимальная длина полурамок составляет 0,53l, а оптимальная суммарная длина удлиняющих элементов — 0.08l. Диаграмма направленности антенны при таких размерах показана на рис. 3.
Рис.3
Видно, что ширина основного лепестка по уровню —3 дБ составляет, 90o, т. е. проигрыш в усилении для четырех наименее благоприятных направлений будет незначительным.
Эксплуатация антенны с 1973 г. показала ее высокую надежность и удобство в работе.
РАДИО N6, 1978 г.