ЛЕНТОЧНЫЕ АНТЕННЫ

ЛЕНТОЧНЫЕ АНТЕННЫ
Григоров И.Н., RK3ZK

При установке суррогатных и невидимых антенн, размещаемых стационарно, или временно эксплуатируемых в помещении, обычно возникают трудности с их настройкой в резонанс. Поскольку эти антенны как правило располагаются в окружении проводящих предметов, их реальная резонансная частота, по сравнению с их теоретически расчетной, сдвигается вниз, и необходима их настройка непосредственно в месте установки. Проволочные суррогатные антенны особенно подвержены как расстройке под действием близко расположенных проводящих предметов, так и при приближении к ним человека, вследствие чего их резонансная частота значительно меняется. В результате такие антенны, установленные скрытно в помещении, часто работают неудовлетворительно. Поэтому при установке одного типа суррогатной антенны в разных помещениях, возникают трудности с её настройкой.
Для уменьшения влияния вышеуказанных дестабилизирующих факторов на резонансную частоту и работу антенны, в качестве суррогатных невидимых антенн можно использовать широкополосные несимметричные вибраторы. Были испытаны ленточные несимметричные вертикальные антенны, выполненные из алюминиевой пищевой фольги. На одну сторону фольги был наклеен скотч шириной 10 см. Антенна крепится на стене комнаты при помощи канцелярских кнопок. В качестве земли используется полоса такой же фольги длиной 5 метров, установленная на плинтусе комнаты. Внешний вид такой антенны показан на рисунке 1.

Puc.1 Для работы антенны в диапазоне 21 МГц длина L первоначально была выбрана 3,5 метра. При исследовании входного сопротивления антенны с помощью высокочастотного моста, оказалось, что эта антенна имеет резонанс на частоте 19,2 МГц, при том её входное сопротивление было равно 38 Ом. Второй резонанс антенны был на частоте 26,4 МГц, на этой частоте входное сопротивление антенны было равно 350 Ом. Для настройки антенны на диапазон 21 МГц её верхняя часть была смотана в трубочку, как показано на рисунке 2. При длине L равной 3,1 м, резонансная частота антенны была равна 21,1 МГц, при её входном сопротивлении 39 Ом, вторая резонансная частота была равна 28,1 МГц при входном сопротивлении антенны 350 Ом.

Puc.2
При размещении антенны в комнате в различных условиях - на стене комнаты, около проводящих предметов, в свободном пространстве, её резонансная частота менялась незначительно. Это показывает, что ленточную антенну можно устанавливать в разных помещениях с различной, окружающей антенну, обстановкой. При этом требуется минимальная настройка в резонанс применительно к окружающей обстановке. Питать антенну диапазона 21/28 МГц лучше всего через двухпроводную линию волновым сопротивлением равным 130-160 Ом и электрической длиной равной l/4 на диапазоне 28 МГц. В качестве такой линии годится сетевой шнур питания с тонкими жилами. Волновое сопротивление шнура легко определить следующим образом. Отрезок шнура длиной не менее 1 метра, разомкнутый на конце, подключают к RLC-метру, и измеряют емкость жил относительно друга друга. Затем жилы на конце кабеля закорачивают, и измеряют полученную индуктивность линии. Зная емкость и индуктивность находят волновое сопротивление суррогатной линии передачи из известной формулы:
Z=Sqr(L/C)
где Z - волновое сопротивление линии (Ом), L - индуктивность линии (Генри), С - емкость линии (Фарад). Эта методика позволяет определить волновое сопротивлении линии с достаточной, для радиолюбительской практики, точностью. Получается весьма неплохое согласование антенны при её работе на диапазонах 21 и 28 МГц, и к тому же, антенну можно подключить к трансиверу с выходным каскадом на 50-75 Ом без какого-либо согласующего устройства.
Настройку ленточной антенны в резонанс, при её расположении в конкретных условиях, легко осуществлять путем свертывания полотна антенны. При уменьшении длины антенны до 1,9 метра можно получить первый резонанс в диапазоне 28 МГц, при её входном сопротивлении 36 Ом. Это дает возможность питать антенну по коаксиальному кабелю волновым сопротивлением 50 Ом, а при смене диапазона оперативно настраивать антенну на рабочий диапазон путем изменения её длины. Как показала практика, более рационально использовать для работы на диапазоне 28 МГц антенну длиной 3,1 метра. В этом случае сила принимаемых сигналов при переходе с ленточной антенны длиной 1,9 м на ленточную антенну длиной 3,1 м сила сигналов возрастала на 1-1,5 балла.
Свертыванием полотна ленточные антенны можно настроить на более высокую резонансную частоту. При необходимости настроить антенну на длину волны ниже резонансной частоты антенны это можно сделать вырезом части фольги так, чтобы полотно антенны представляло собой вид катушки индуктивности, как это показано на рисунке 3.

Puc.3 В моем случае, антенна показанная на этом рисунке, имела резонансную частоту 18,1 МГц. Её входное сопротивление было равно 38 Ом, что практически приближается к теоретическому входному сопротивлению вертикальной несимметричной четвертьволновой антенны. Количество полос катушки n на длине 60 см было равно 14-ти. Вторая резонансная частота антенны получается 25,2 МГц при входном сопротивлении 350 Ом. Такая антенна хорошо работает на диапазонах 18 и 25 МГц. Для её питания при работе на обоих диапазонах целесообразно применить двухпроводную линию длиной, равной l/4 на диапазоне 25 МГц и волновым сопротивлением 130-160 Ом, как это было сделано выше.

Puc.4
Ширина резонансной полосы антенн, показанных на рисунках 1-3, при изменении входного сопротивления антенны на величину, равную корень из 2, была не менее 1,2 МГц на тех диапазонах, где антенна имела низкое входное сопротивление, и не менее 1 МГц на диапазонах, где антенна имеет высокое входное сопротивление.
Для более точной подстройки антенны в верхнем крае диапазона её работы, можно сделать вырезы в её верхнем полотне ввиде "пилы". В этом случае её резонансную частоту легко перевести в необходимый диапазон частот. Ширина полосы пропускания такой антенны несколько меньше. Начинать производить пилообразные вырезы целесообразно с верхней части антенны. В нижней части (ниже катушки или ниже половины длины антенны) вырезы делать не стоит.
При расположении трансивера на удалении от ленточной антенны, питание антенны целесообразно производить согласно рисунку 5. В этом случае она питается через симметричную двухпроводную линию передачи волновым сопротивлением 140-160 Ом. Длина линии равна четверти длины волны на верхнем диапазоне работы антенны (на котором её входное сопротивление высоко). После двухпроводной линии подключается коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом и электрической длиной большей примерно на 20-30% половины резонансной длины волны антенны на нижнем диапазоне.

Puc.5
Вибратор ленточной антенны можно располагать не только посредине "земляной" ленты, но и с одного из её краев. Желательно, чтобы расстояние от вибратора до края "земляной" ленты было не менее 1,5 метра. Такое построение антенны выгодно в том случае, если в комнате находятся проводящие предметы, и антенну необходимо разместить как можно дальше от них. либо с целью удаления её от трансивера или от аппаратуры, на которую при передаче возможны наводки. Если желательно создать направленное излучение ленточной антенны, то антенную систему можно выполнить согласно рисунку 6.

Puc.6 Пассивные рефлекторы для соответствующих диапазонов - 21 и 28 МГц выполняются из такой же фольги что и для вибратора, и располагаются на стене комнаты. Следует заметить, что, такое построение ленточной директорией антенны не является оптимальным и обеспечивает слабую направленность антенны. Увеличить направленность можно подстройкой ленточных директоров путем их свертывания или вырезав в них катушки или пилы. Но любое изменение окружающей антенну обстановки внесет расстройку в пассивные элементы и скажется на работе антенны. На рисунке 7 показано упрощенное выполнение направленной ленточной антенны, пригодное для антенн на 21/28 МГц и 18/25 МГц. В этом случае длина земляной фольги получается немного больше 5 метров.

Puc.7
Эксперименты с ленточными антеннами показали, что возможно выполнение суррогатной невидимой антенны, работающей в двух любительских некратных диапазонах, что антенну можно разместить стационарно в незаметном исполнении на стене комнаты, за шкафом, шторой. При работе в походах, на даче, в гостинице её можно переносить в свернутом виде не привлекая внимания, а затем располагать в удобном для работы месте. Поскольку антенна выполнена в незащищенном от погодных условий виде, она не может долго эксплуатироваться на открытом воздухе.

Радиоконструктор 11-2000, с.10-12.