ШТЫРЕВАЯ АНТЕННА С ГАММА-СОГЛАСУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
К. Виноградов, (UA1NX), г. Северодвинск
Эксплуатируемые коротковолновиками штыревые антенны (Ground Plane), как правило, имеют довольно высокий КСВ, достигающий до 3, требуют громоздкий опорный фарфоровый изолятор. Настройка такой антенны в резонанс, на середину выбранного диапазона, осуществляется, как правило, укорочением или удлинением вибратора от расчетных или приводимых в описаниях величин.
Описываемая антенна свободна от вышеперечисленных недостатков, легко настраивается, не требует громоздкого опорного изолятора и имеет чрезвычайно низкий КСВ (1,2-1,04 при тщательной настройке антенны); то есть позволяет получить хорошее согласование антенны с фидером и выходом передатчика.
Штыревая антенна с гамма-согласующим устройством на 20-метровый диапазон (рис. 1) представляет собой вибратор 1, ввинчиваемый в муфту 2, последняя в свою очередь приварена к одному из краев металлической площадки 3. Материал для вибратора 1 практически безразличен. Так у UA1NX и UA1OQ в качестве вибратора применена обыкновенная водопроводная оцинкованная труба 3/4". К нижней плоскости площадки 3 на одной осевой линии с муфтой 2 приваривается вторая муфта 4 большего диаметра под мачту 5. Эта муфта также имеет внутреннюю резьбу, куда ввертывается мачта 5.
Рис. 1. Общий вид антенны: Н=Н1=5 м 12 см; l=100-250 мм; h=1800 мм; а=45°. Узел "A": 1-вибратор диаметром 33 мм; 2 - муфта с вн. резьбой; 3 - площадка 250x60x5 мм,- материал Cт-2; 4 - муфта с вн. резьбой, 5 - мачта; 7 - опорный изолятор; 8 - трубка диаметром 10 мм; 11 - коробка металлическая; М - провод „Магнето". 12-ушки для крепления противовеса 6. Узел Б 1- вибратор; 3г - заглушка; И - изолятор; Пр - медная проволока диаметром 2 мм.
К муфте 4 привариваются четыре ушка 12, к которым при сборке антенны привязываются четыре пучка - противовеса H1, оканчивающиеся орешковыми изоляторами 10. Противовесы H1 являются одновременно и оттяжками мачты первого яруса. На противоположном от вибратора конце площадки крепится небольшой опорный изолятор 7, на котором своим нижним концом располагается трубка гамма-согласователя 8. Трубу вибратора 1 и трубку гамма-согласователя 8 охватывает металлическая перемычка 9, которая до настройки антенны может свободно передвигаться вверх и вниз.
На верхней плоскости площадки 3 между вибратором 1 и гамма-согласователем 8 устанавливается и прочно закрепляется металлическая коробка 11, в которой предварительно вмонтированы конденсатор переменной емкости с ручкой выведенной под "шлиц" и высокочастотный разъем. В качестве конденсатора С1 очень хорошо подходит подстроечный конденсатор от УПЧ приемника КВМ. Так как максимальная емкость этого конденсатора раина 100 пф, то параллельно ему припаивают конденсатор постоянной емкости на 50-60 пф типа КСО (Uраб-500 в). Статорные и роторные пластины конденсатора С1 должны быть изолированы от металлической коробки.
В верхнем конце трубы вибратора 1 высверливаются четыре отверстия под углом 90' по окружности, куда вставляются отрезки медного провода,они загибаются через край трубки. К ним подсоединяют антенные изоляторы, а затем через отрезки оттяжек длиной 70-90 см нанизывают изоляторы, применяемые для комнатных антенн, таким образом образуется второй ярус оттяжек. Верхнее отверстие трубы вибратора 1 закрывают деревянной пробкой - заглушкой 3г, препятствующей проникновению влаги внутрь трубы вибратора. Верхний конец трубки гамма - согласователя также закрывается заглушкой, служащей для таких же целей.
К высокочастотному разъему, смонтированному на металлической коробке 11, подключают коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 72-75 ом (РК-1; РК-3) или, что желательнее, кабель с волновым сопротивлением 60-65 ом (РК-6).
Рис. 2. Диаграмма распределения тока и напряжения
в штыревой антенне и схема подключения коаксиального кабеля:
1 - жила кабеля; 2- оплетка кабеля.
Изолированный контакт ВЧ разъема соединяется со статорными пластинами конденсатора С1, а к роторным пластинкам подпаивается отрезок гибкого проводника с надежной изоляцией (типа "Магнето"), этот отрезок выводится через отверстие в коробке 11 и припаивается к основанию трубки гамма-согласователя 8, в месте его прикрепления к опорному изолятору. Как видно из рис. 2 точка 0 является нулевой точкой потенциала, следовательно опасность пробоя конденсаторов С2 и С1 исключена; эта точка через экран коаксиального кабеля соединена с шасси передатчика.
При постройке антенны на 10-метровый любительский диапазон все размеры необходимо уменьшить в два раза за исключением диаметра труб (их соотношения) и расстояния l между осевыми линиями труб.
Угол излучения антенны к горизонту составляет около 15°.
Настройка антенны может быть произведена с помощью ГИРа, прибора для определения КСВ и индикатора напряженности поля. Наиболее простой и эффективный способ настройки антенны производится включением теплового амперметра (до 3 A) в разрыв провода, идущего от роторных пластин конденсатора С1 к основанию трубки гамма-согласователя. Фидер подключается к антенне через ВЧ разъем. Подается ВЧ напряжение на антенну через кабель. Первоначально перемычка 9 устанавливается на расстоянии 170 см от уровня площадки и вращением пластин конденсатора C^ добиваются возможно большего отклонения стрелки амперметра. В дальнейшем, перемещая вверх или вниз перемычку 9 и каждый раз подстраивая конденсатор С1 добиваются максимального отклонения стрелки амперметра. Совершенно очевидно, что при настройке антенны необходимо также подстраивать передатчик на наибольшее излучение. Настройку передатчика и антенны следует вести на середине любительского диапазона. При соотношении диаметра трубы вибратора к диаметру трубки гамма-согласователя 4:1 КСВ антенны, а следовательно, расстройка антенны по краям диапазона, не превышает 5% от настройки ее на середину диапазона. В передатчике с выходной мощностью 200 Bт стрелка теплового амперметра должна отклониться до 1,8-2,2 A, КСВ антенны при применении кабеля РК-6 равно 1,02-1,04, кабеля РК-1; РК-3- 1,05 до 1,09. После окончательной настройки антенны на наибольшее излучение, перемычка 9 наглухо закрепляется, места обхвата ею труб вибратора и согласователя обмазываются пластилином. Отверстие под шлиц конденсатора С1 закрывают (например вращающимся на оси диском) и обмазывают пластилином.
Описанная антенна эксплуатируется у UA1NX с марта месяца 1962 г. и показала хорошие результаты.
Как правило, сила сигнала при работе на вышеописанную антенну оценивается на 2-3 балла выше, чем при работе с антеннами горизонтальной поляризации.
Радио N 7 1963г., с.18-19.