Щелевая УКВ антенна «Slot» для радиолюбителей
Robert H. Wilder, W2ZRX
В течение многих лет я был связан с теорией использования простой штыревой или проволочной антенны и подачи в неё как можно большей мощности, чтобы она работала настолько, насколько это необходимо. Это, конечно, необходимо для достижения высокой мобильности, необходимой для военных коммуникаций.Имея этот опыт, я обнаружил, что для любительских целей это обычно не работает, если вам нужна портативная, дешевая, но эффективная антенная система УКВ.
Вся идея заключалась в том, чтобы построить антенну из материалов, которые есть под рукой в обычном доме. Используя эту предпосылку, из металлических вешалок для одежды была построена группа антенн, начиная от GP, вертикальных и простых лучей; коллинеары из алюминиевой бельевой веревки и т.п.
Вариант, о котором здесь идет речь, был сделан из алюминиевой фольги.
«Щелевая» антенна в своей базовой конфигурации с плоской поверхностью обычно не используется ни в любительских, ни в коммерческих приложениях. Коммерчески щелевая антенна используется уже несколько лет, но, как и в случае навигационных систем, таких как TVOR, четыре цилиндрические щели вращаются электрически для получения чрезвычайно точной круговой диаграммы направленности.
Для создания практической антенны потребуется некоторая базовая теория слота.
Слот можно рассматривать как отрезок короткозамкнутой открытой линии передачи длиной в половину длины волны, поэтому применяются стандартные кривые тока, напряжения и импеданса, как показано на рис. 1.
Простая прорезь представляет собой не что иное, как прямоугольное отверстие размером 0,5λ на 0,15λ, вырезанное в листе металла. Ширина щели на более высоких частотах мала, но при протекании тока по всей поверхности листа (c обеих сторон) и не ограничивающемся краями щели, область захвата антенны чрезвычайно велика.
Рис. 1. Базовая щелевая антенна.Интересный момент заключается в том, что если щель расположена вертикально относительно земли (рис. 2), антенна будет горизонтально поляризованной, и, наоборот, горизонтальные щели (рис. 3) поляризованы вертикально.
Для питания плоской «щелевой» антенны можно использовать коаксиальный кабель RG-8 или RG-58, даже если номинальное сопротивление центрального терминала резонансной щели с длиной волны 0,5λ в большом металлическом листе составляет около 500 Ом. Запитка слота коаксиальным кабелем сопротивлением 50 Ом, смещенным от центра, обеспечит довольно близкое согласование импеданса между питающей линией и слотом. Теоретическое расстояние от любого конца щели составляет 1/20λ, но точную точку необходимо находить экспериментально для каждой конструкции, поскольку окружающие предметы вносят некоторые изменения в характеристики импеданса. «Практическое правило» заключается в том, чтобы начать с точки 1/20λ и работать в обоих направлениях, пока не будет достигнуто оптимальное соответствие.
Рис. 2. Горизонтальная поляризация. Рис. 3. Вертикальная поляризация.Антенна «Slot» из алюминиевой фольги отличается предельной простотой конструкции. Это видно из рисунка 4.
Рис. 4. Лист алюминиевой фольги (a) длиной 65 дюймов (165 см) и шириной 18 дюймов (45,7 см).
Используя таблицу 1 для измерений и лезвие с одной кромкой, вырежьте центральную часть (b) и выбросьте.Таблица 1.
Расстояние Частота A B C от конца МГц Дюймы Дюймы Дюймы, которое я использовал. 144.0 12.30 41.00 4.10 17.40 144.5 12.26 40.88 4.09 17.41 145.0 12.23 40.75 4.08 17.42 145.0 (305мм) (1016) (102мм) (432мм) 145.5 12.18 40.60 4.06 17.43 146.0 12.14 40.45 4.05 17.45 147.5 12.08 40.29 4.03 17.47 147.0 12.04 40.13 4.01 17.49 147.5 11.99 39.98 3.99 17.51 148.0 11.95 39.83 3.98 17.52Значения в столбцах A и B были рассчитаны на основе длины (дюймы) = 5905/частота (МГц) и будут работать как есть, но значение в столбце C необходимо найти методом проб и ошибок. Я обнаружил, что расстояние от конца, рассчитанное для 1/20 длины волны, лучше работает от середины.
Для наилучшей работы необходим какой-то метод крепления коаксиального кабеля к листу. Я обнаружил, что прозрачную ленту можно использовать с незначительной потерей передачи мощности или вообще без нее, если лента плотно прилегает к коаксиальному проводнику и экрану в месте соприкосновения с листом.
После изготовления щелевой антенны у вас должно получиться что-то вроде (рис. 5).
Два основных лепестка этой антенны будут проходить через прорезь, перпендикулярную плоскости листа. Если смотреть сверху на антенну (см. стрелку на рис. 5), можно ожидать диаграмму направленности, аналогичную той, что показана на рис. 6.
Рис. 5. Полная щелевая антенна. Если она установленв на двери,
её можно вращать, чтобы охватить все направления.Если эту антенну можно установить на двери рядом с передатчиком, станет возможным вращение диаграммы направленности. Выяснилось, что при повороте двери на 90 градусов сигналы, представлявшие собой чистый S-9, резко падали до уровня ниже S-4.
Рис. 6. Диаграмма направленности щелевой антенны, вид сверху.
Щелевая антенна 144 МГц, горизонтальная поляризация.Эта антенна превзошла все, что было создано на сегодняшний день, включая GP на высоте 25 футов над землей и логопериодическую ТВ-антенну на высоте 50 футов над землей. Радиосвязи были исключительно на расстоянии до 25 миль на частоте MARS 143,950 МГц, что хорошо для побережья Миссисипи. Приемы суперрегенерации, такие как «Twoer», полностью бесшумны на расстоянии 15 миль, при этом в слот подается менее 5 Вт.
Источник: "73 MAGAZINE", May 1969
Материал подготовил - RA3TOX для сайта "Радиофанат"
[ На главную ] [ Антенны ]
